基于机器视觉的工件识别与定位算法

发布时间：2020-12-09 09:11

　　随着机器人产业的发展,越来越多的机器人参与到工业生产当中,当前的工业机器人通常为示教-再现型,可处理任务单一,导致实际应用十分有限。而近年来由于视觉传感器的成本降低、更加灵活、信息丰富,被广泛应用在机器人的感知系统上。为了使机器人完成多样的任务,感知外部环境,本文研究了应用于工业机器人系统中的工件识别与定位技术,主要工作如下:首先,对基于视觉的工件识别与定位研究背景和意义进行介绍,对目标的视觉识别方法、目标的视觉位姿测量方法的研究现状进行了综述,说明了上述研究方向目前存在的主要问题和挑战。第二,阐述了针孔相机模型和双目立体视觉模型,和双目立体视觉中常用的特征匹配约束;研究了当前常用的相机内外参数标定方法和双目立体视觉系统标定方法,并进行了标定实验和结果分析。第三,介绍了模板匹配的工作原理和常见的几种类型,并进行了实验对比,分析了几种算法的运算效率和抗干扰性;然后论述了使用基于形状特征的模板匹配算法用于扁平工件的识别与定位的可行性;研究了基于形状特征的模板匹配算法,并在运算方法和搜索策略两方面优化,提高算法的运算效率,并进行了对照实验和结果分析。最后,针对立体工件的识别与测量难点,设计了... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１示教式协作机器人ＵＲ３Ｗ??

位姿的测量，以引导控制器对机器人进行相应的控制［９－１１］。在工业机器人领??域，通过视觉引导的典型应用包括自动焊接、自动喷涂、物体分拣等工作，??如图１－２所示。??（ａ）汽车生产线上的自动安装?（ｂ）流水线上的机器人分拣??图１－２以视觉引导的工业机器人在工业生产中的应用??在视觉引导的工业机器人系统中，对物体的识别、定位与跟踪是重要的??研究问题之一［１２］。机器视觉系统通过获得的图像对物体进行正确的分类和??定位，是机器人进行正确控制的前提，但在该研究领域还依然存在着许多未??解决的问题。因此该研究方向无论从理论角度或从工业机器人和制造业的发??展角度来看，都具有十分重要的价值。??本文依托于山东省自主创新及成果转化专项项目：通用型移动作业双臂??机器人产业化（ＮＯ．２０１４ＺＺＣＸ０４３０２），国家科技项目８６３计划：仿生眼感??２??

（ａ）针孔相机模型?（ｂ）简化的针孔相机模型??图２－１小孔相机模型??在图２－１?（ｂ）中，怂为三维点尸在空间中相对于相机投影中心的高度，点；？??为三维点尸在图像平面上的投影，／７，为投影点；７相对于相机投影中心的高度，元??为物距，／为焦距。根据相似三角形法则，上述变量应遵从下式关系：??（２．２）??２．?２．?２相机的相关坐标系??定义相机的相关坐标系对定量的描述光学成像来说，是非常有必要的。通常??定义像素坐标系、图像坐标系、相机坐标系和世界坐标系四个坐标系［５１］，根据简??化的针孔成像模型，建立所需的四个坐标系，如图２－２所示。??ｎ，?个＾??Ｙｃ?ｉ?Ｚｒ??图２－２相机的四个坐标系［５１】??像素坐标系描述的是成像图像上的像素点之间的相对位置关系。成像平面由??ＭｘｉＶ个像素组成

【参考文献】：
期刊论文
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[4]摄影测量中圆形目标中心像点计算方法研究[J]. 李占利,刘梅,孙瑜.  仪器仪表学报. 2011(10)
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博士论文
[1]基于视觉及电弧传感技术的机器人GTAW三维焊缝实时跟踪控制技术研究[D]. 许燕玲.上海交通大学 2013

硕士论文
[1]基于双目立体视觉的GEO非合作目标位姿测量方法研究[D]. 薛强.哈尔滨工业大学 2012



本文编号：2906648