基于计算机视觉的机械臂重复定位精度测量研究

发布时间：2021-04-16 23:44

　　现代工业对产品制造精度的要求变高,工业机器人在精密制造领域有着十分重要的作用,传统测量方法存在机械接触导致测量精度低且无法进行实时测量的弊端,难以实时且准确地获取工业机器人的定位信息。因此,陆续开发了很多非接触测量方法,其中,机器视觉测量技术已经成为工业机器人进行定位及测量研究的重点。本文主要对XY-Theta平台的重复定位精度性能进行评估。该平台工作空间尺寸为300mm×300mm,由带有四个旋转关节的串行冗余机械臂控制。平台采取两种定位策略:粗定位模式与精细定位模式。在前期研究中,XY-Theta平台的重复定位精度由两个千分尺进行测量,这种接触式的测量方法对测试精度会造成干扰。为避免接触式测量方法的不足,本文提出一种基于计算机视觉XY-Theta平台重复定位精度测量方法。选用高分辨率相机及远心镜头避免图像失真,并利用视觉系统的对焦技术计算相机获取清晰图像的最佳位置。通过相机在不同工况下采集多组图像,利用基于AKAZE特征的图像配准的方法,对各工况下的图像进行非线性局部特征提取并和基准图像进行匹配,计算每组图像与相应基准图像之间的相对位移,对每组图像的相对位移映射到笛卡尔坐标系中形成... 

【文章来源】：青岛科技大学山东省

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

视觉系统基本框架

窒盗械牟?罚?梢杂糜诓煌?枨蟮墓ひ瞪??校?⑶抑圃斓腟CARA机器人的重复精度不超过0.01mm；YAMAHA公司也是机器人制造的龙头企业，他们研发了具备定位精度高、体积小等特点的SCARA机器人。在半径为100mm的工作范围内，重复定位误差不超过0.005mm；虽然国内研发SCARA机器人较晚，技术研发和创新能力发展较快，但在重复定位精度、高速抖动和工作效率等方面仍存在差距。作为国产SCARA机器人研发企业，沈阳新松机器人自动化股份有限公司研发的机器人重复定位精度达±0.04mm，众为兴品牌的机器人重复定位精度为±0.05mm[7]。图1-2SCARA机器人Fig.1-2SCARARobot在高精度工业机器人应用中，Delta机器人凭借其稳定性高、精度高以及速度快的特点使其在工业领域备受关注，国内外开始出现研究Delta机器人的浪潮。其中，瑞士的ABB公司与日本的FANUC公司相继推出了基于Delta结构的并联机器人，如图1-3所示。国内最早开始研究Delta机器人是从2001年开始的，所以我国对Delta机器人的研究及应用相对薄弱。哈尔滨工业大学的赵杰、朱延河、和蔡鹤皋等[8]利用空间几何学等理论，建立的运动学模型并对正解分析提供更简便的算法。2003年，天津大学的研究团队成功研制出一种二自由度的Delta机器人[9]，该型机器人的成功研发，意味着我国对于并联机构的研究有了新的进展。浙江工业大学研究团队对Delta机器人的运动学动力学进行分析并优化了其结构，并且自主开发了轨迹测量补偿系统，搭建出一台结构合理、操作简单、定位精度

基于计算机视觉的机械臂重复定位精度测量研究6高Delta机器人，在机器人运行时，它的定位精度达到50μm，其末端重复定位精度达到20μm[10]。图1-3Delta机器人Fig.1-3Deltarobot对于精度要求较高的平行机器人，为了满足符合其要求的性能标准，例如一定的有效载荷、工作空间尺寸、较快的执行速度和较高的重复定位精度，需要我们研发设计出一款具有高定位精度很的机器人来满足这些性能要求。在如今精密制造技术的大力发展下，对于定位精度达到微米级的微型机器人研究已经受到关注。很多平行机器人可重复性性能接近10μm，这些性能通常能够满足大多数工业生产要求，但就串行机器人而言，由于自身的结构和工作环境，似乎很难进一步提高它们的精度性能。对于市场上少数高精度工业并行机器人而言，重复定位精度能够接近5μm。图1-4XY-Theta机器人及搭载的微平台Fig.1-4XY-Thetarobotanditsequippedmicroplatform


本文编号：3142389