基于计算机视觉的小型零部件抓取系统设计与实现

发布时间：2020-08-22 21:50

【摘要】：随着工业化、信息化的不断深入发展,以及人口老龄化造成的劳动力成本持续上涨,提高工业生产的信息化与智能化水平显得尤为重要。基于推动企业升级换代与促进社会生产力发展的考虑,本文针对积木机器人生产线上无序摆放、相互堆叠的小型零部件的分拣问题,设计了一种基于计算机视觉的可自主抓取的、扩展性强的小型零部件抓取系统,主要的研究内容和成果如下:1.结合零部件的实际特点,采用特征组合的方式来对颜色直方图特征和SIFT特征进行特征融合,并基于支持向量机来训练模型,以及用该模型来实现对零部件种类的分类,实验结果显示,该方式能实现对零部件的分类识别功能。2.通过边缘检测和椭圆拟合的方法来检测零部件的可抓取点,并针对可抓取点所在拟合椭圆的物理参数与其对应零部件的实际参数提出了一种评分机制,通过该评分机制,能够筛选出较好的抓取点,从而大大提高了系统的自动定位精度。3.实现对UR10协作式工业机器人的基本运动控制,并结合视觉算法部分完成了对零部件的自动分类功能、自动定位功能与自动抓取功能,初步达到了本系统的研究目标。通过对本系统的综合实验,结果表明本系统是可行的、科学的、稳定的,本系统为实际生产中的分拣问题提供了一套科学合理的解决方案。本设计不仅有利于推动具有视觉功能的工业机器人在积木机器人生产线上的应用,而且也对相关企业加快引入具有视觉功能的工业机器人具有启发意义和促进作用。
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：F273;TP391.41;TP242
【图文】：

结构框图,系统硬件,结构框图

能模块的具体运行流程；最后对整个方案的设计过程作了一个小结。逡逑２．１系统硬件方案设计逡逑本系统的硬件组成较为复杂，涉及的模块较多，系统硬件结构框图如图２－１逡逑所示。其中，“动力装置”是系统的基础设备，主要为系统的运行提出能源供给；逡逑“机器人本体”是系统的主体设备，是系统实现抓取功能的硬件支撑；“数据采逡逑集模块”是系统的“感知器官”，是系统智能化的关键设备；“执行模块”是系逡逑统的“手指”，是系统抓取苓部件的直接装置。具体组成部分实物如图２－２所示。逡逑ＬＷｉ邋丨？丨丨逡逑Ｉ逦ｉ逦＾逦视觉传感器ｊ逡逑ｆ邋！■！逦；＾ｉ逦ｉ？：}0执行机构逡逑气泵逦ｉ邋３邋ＩｓＬ逦ｙｇ逡逑Ｉ逦＾逡逑ｉ邋：逦：邋ｉ邋r>丨邋ｉ邋■逡逑；逦电磁阀逦；逦ＵＲ１０机器人逦丨逦测距传感器逦丨丨逦工业吸盘逡逑图２－１系统硬件结构框图逡逑

系统硬件,实物,机器人手臂,示教盒

２．１．２机器人本体逡逑本系统设计的小型零部件抓取系统中的工业机器人选用的是丹麦优傲机器人逡逑公司生产的ＵＲ１０协作式工业机器人，如图２－３所示，该机器人主要由机器人手臂、逡逑控制箱和示教盒三部分组成。其中，机器人手臂是直接的运动执行部分，通过６逡逑个关节的３６０°变化范围来实现机器人手臂末端在三维空间的位置移动；控制箱是逡逑电源模块及与外部进行交互的各种接口的集成装置；示教盒是对该工业机器人各逡逑个参数设置、对机器人手臂进行简单控制以及进行脚本编程的可视化操作设备。逡逑ＵＲ１０机器人手臂主要规格参数如表２－１所示。控制箱主要规格参数如表２－２所示。逡逑示教盒主要规格参数如表２－３所示。逡逑８逡逑

组件图,协作式,工业机器人,最大速度

表２－１邋ＵＲ丨《机械臂部分规格参数逡逑名称逦规格逡逑有效负载逦ｌ0ｋｇ逡逑有效工作半径逦１３００ｍｍ逡逑关节范围逦＋／－３６０°逡逑最大速度（基座）逦１２０°邋／ｓ逡逑最大速度（肩部）逦１２０°邋／ｓ逡逑最大速度（肘部）逦１８０°邋／ｓ逡逑最大速度（手腕１）逦１８０°邋／ｓ逡逑最大速度（手腕２）逦１８０°邋／ｓ逡逑最大速度（手腕３）逦１８０°邋／ｓ逡逑最大速度（工具端）逦ｌｍ／ｓ逡逑重量逦２８．９ｋｇ逡逑可重复精度逦＋／－０．邋００３R*（按照ＳＯ邋９２８３标准）逡逑

【参考文献】