基于三维视觉的混合垛拆垛点云分割与位姿估计技术研究

发布时间：2024-10-04 19:37

　　近年来,随着电子商务行业的迅猛发展,与之配套的仓储物流行业同样发展迅速。仓储物流行业存在商品种类繁多、商品数量庞大等特点,为了提高空间的利用率降低运输和存储成本,混合垛逐渐代替整形垛在仓储物流行业扮演重要的角色。针对混合垛拆垛,由于箱体尺寸未知、存在高度差等问题,采用传统的二维视觉技术难以满足定位精度的需求,采用主流的三维视觉技术存在时间消耗较大、稳定性不足的问题。本文结合三维视觉技术,提出了用于混合垛拆垛的点云分割以及位姿估计算法,并搭建实验平台,对其定位精度、稳定性以及实时性进行研究。根据拆垛系统的需求,确定了混合垛拆垛系统的总体方案以及工作流程。针对成像速度快、识别区域面积大以及精度需求较低的混合垛识别需求,选用基于TOF技术的快照式深度相机。然后进行了系统标定工作的原理和算法研究,主要包括深度相机内参标定、机器人TCP标定和系统的手眼标定。进行混合垛点云预处理算法研究。针对原始点云数据存在的噪声点云、点云空洞、数据量大等问题,进行点云滤波,点云精简和点云平滑等工作。进行混合垛点云分割和位姿估计算法研究。根据混合垛存在高度差的特点,本文提出了一种“两步走”的分割策略,第一步建立了R...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 三维视觉技术的发展
        1.2.2 视觉引导机械臂拆垛方案研究
        1.2.3 基于三维视觉的分割和定位算法研究
        1.2.4 国内外研究现状简析
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 基于三维视觉混合垛拆垛系统方案设计
    2.1 引言
    2.2 系统总体方案设计
        2.2.1 系统结构方案设计
        2.2.2 系统工作流程方案设计
    2.3 系统标定技术研究
        2.3.1 深度相机标定技术研究
        2.3.2 TCP标定技术研究
        2.3.3 手眼标定技术研究
    2.4 本章小结
第3章 混合垛点云的预处理算法研究
    3.1 引言
    3.2 混合垛点云的滤波算法
        3.2.1 原始点云噪声分析
        3.2.2 混合垛点云滤波算法研究
        3.2.3 混合垛点云滤波算法实验及分析
    3.3 基于MLS的点云重采样算法
        3.3.1 MLS点云重采样算法研究
        3.3.2 MLS点云重采样算法实验及分析
    3.4 基于体素滤波的混合垛点云降采样算法
        3.4.1 体素滤波降采样算法研究
        3.4.2 体素滤波降采样算法实验及分析
    3.5 本章小结
第4章 混合垛点云的分割以及位姿估计算法研究
    4.1 引言
    4.2 基于RANSAC算法的目标平面提取
        4.2.1 混合垛组成特性分析
        4.2.2 RANSAC算法基本原理
        4.2.3 RANSAC算法实验分析
    4.3 基于区域生长算法的目标平面分割
        4.3.1 等高紧贴箱体预处理算法原理及分析
        4.3.2 目标平面分割算法原理及分析
    4.4 混合垛位姿估计算法研究
    4.5 混合垛拆垛策略
    4.6 混合垛点云分割与位姿估计方案对比分析
    4.7 本章小结
第5章 基于ROS的实验平台搭建与实验验证
    5.1 引言
    5.2 硬件实验系统搭建
        5.2.1 点云采集系统
        5.2.2 机器人系统
        5.2.3 末端抓取系统
    5.3 软件实验系统搭建
        5.3.1 软件系统介绍
        5.3.2 软件框架搭建
    5.4 实验验证
        5.4.1 系统标定实验及精度分析
        5.4.2 拆垛系统实验及分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：4007062