自动平板坡口切割机器人视觉系统关键技术研究
发布时间：2021-05-14 02:55
随着国家工业化脚步的加快,国家钢材使用量在逐年上升,其中平板钢材特别显著,对于平板钢材的切割质量与切割效率也越来要求越高。手持式切割与半自动切割方式在逐步被淘汰。科学技术的发展,促进工业生产新技术的大力兴起,特别是机器视觉技术的发展与成熟,使带有视觉功能的工业切割机器人慢慢应用于实际工程。自动平板坡口切割机器人能够自动识别出工件在空间中的位置,指导机械臂执行末端进行高精度切割工作。本文对自动平板坡口切割机器人视觉系统中的工件轮廓提取、视觉标定、识别匹配等方面进行了针对性研究。其主要研究内容如下:（1）工件轮廓提取:基于工件的深度图与灰度图,通过提取出深度图中的二值轮廓图,与灰度图进行相乘运算,提取出工件的目标区域。对工件图像进行预处理,降低噪声的同时增强图像轮廓边缘信息。在目标区域的直方图上找到合适的阈值,进行canny边缘检测算子的工件目标边缘提取。结合深度图二值化目标区域的轮廓边缘,求解得到工件的最优轮廓。（2）视觉标定与拼接分析相机成像原理,进行相机的标定与左右相机的平移参数标定。以机器人相机标定为基础,进行自动平板坡口切割机器人的手眼关系的标定。切割机器人经过视觉标定,建立起工...
【文章来源】：哈尔滨商业大学黑龙江省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景与选题意义
1.2 国内外机器视觉研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 切割机器人发展历程
1.4 平板切割机器人图像处理流程
1.5 本文主要研究内容与章节安排
2 工件图像目标区域提取
2.1 工件图像采集
2.2 工件灰度图预处理
2.2.1 图像平滑滤波
2.2.2 工件图像增强处理
2.3 工件图像目标区域提取
2.3.1 深度图灰度化与提取目标轮廓
2.3.2 去除孔洞
2.3.3 工件目标区域提取
2.4 工件目标区域提取实验
2.5 本章小结
3 工件边缘轮廓提取
3.1 轮廓提取流程
3.2 边缘提取
3.2.1 边缘算子介绍
3.2.2 边缘算子检测实验
3.3 曲线平滑
3.4 最佳轮廓确定
3.5 工件轮廓提取实验
3.6 本章小结
4 视觉标定
4.1 摄像机标定原理
4.1.1 针孔相机模型
4.1.2 几何坐标转换
4.2 基于张正友方法的相机标定
4.2.1 单应性矩阵与参数求解
4.2.2 左右相机之间平移转换
4.3 机器人手眼关系标定
4.3.1 机器人手眼标定原理
4.3.2 方程求解
4.4 实验结果分析
4.5 本章小结
5 工件轮廓拼接与匹配
5.1 拼接与匹配流程
5.2 工件图像拼接
5.3 轮廓识别匹配
5.3.1 轮廓的矩
5.3.2 Hu矩及其匹配
5.4 拼接与匹配实验
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]工业机器人视觉系统的摄像机标定[J]. 段坚,张少鹏,王现康. 机械工程与自动化. 2013(01)
[2]图像处理在管道机器人焊缝自动定位中的研究[J]. 关榆君,杨帆. 工业控制计算机. 2012(12)
[3]具有SIFT描述的Harris角点多源图像配准[J]. 芮挺,张升奡,周遊,孙峥,曹鹏. 光电工程. 2012(08)
[4]数字图像中平滑去噪技术探讨[J]. 马向华. 装备制造技术. 2012(07)
[5]边缘检测算法比较分析[J]. 陈跃妤. 农业网络信息. 2012(06)
[6]自动化焊割设备发展现状[J]. 马林,李培. 现代焊接. 2012(03)
[7]基于图像的模拟相机标定方法的研究[J]. 张丹,段锦,顾玲嘉,景文博. 红外与激光工程. 2007(S1)
[8]一种图像自动拼接的快速算法[J]. 侯舒维,郭宝龙. 计算机工程. 2005(15)
博士论文
[1]基于非局部信息的信号与图像处理算法及其应用研究[D]. 孙伟峰.山东大学 2010
[2]服务机器人多通道人机交互感知反馈工作机制及关键技术[D]. 赵其杰.上海大学 2005
硕士论文
[1]室外环境下视觉与惯导融合定位算法研究与实现[D]. 向良华.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于视觉的工件定位与抓取[D]. 杨厚易.西南科技大学 2018
[3]基于傅里叶变换轮廓术的地表沉降监测技术研究[D]. 吕福超.西安科技大学 2017
[4]单色LED光源对大型海藻生理生化特性的影响研究[D]. 李科.浙江大学 2017
[5]坡口切割机器人图像轮廓提取与匹配技术研究[D]. 薛山.哈尔滨工程大学 2017
[6]结合Kinect传感器和计算机立体视觉的三维脚型数字化研究[D]. 郭更新.浙江工业大学 2017
[7]苹果采摘机器人视觉系统研究[D]. 李强.兰州理工大学 2017
[8]工业机器人切割路径的视觉识别及轨迹规划研究[D]. 王宁.中北大学 2017
[9]无标记仿人乒乓球机器人本体视觉系统及其轨迹预测研究[D]. 郏海峰.浙江大学 2016
[10]基于双目视觉的火箭喷管运动姿态测量系统研究[D]. 李蒙蒙.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3185134
【文章来源】：哈尔滨商业大学黑龙江省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景与选题意义
1.2 国内外机器视觉研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 切割机器人发展历程
1.4 平板切割机器人图像处理流程
1.5 本文主要研究内容与章节安排
2 工件图像目标区域提取
2.1 工件图像采集
2.2 工件灰度图预处理
2.2.1 图像平滑滤波
2.2.2 工件图像增强处理
2.3 工件图像目标区域提取
2.3.1 深度图灰度化与提取目标轮廓
2.3.2 去除孔洞
2.3.3 工件目标区域提取
2.4 工件目标区域提取实验
2.5 本章小结
3 工件边缘轮廓提取
3.1 轮廓提取流程
3.2 边缘提取
3.2.1 边缘算子介绍
3.2.2 边缘算子检测实验
3.3 曲线平滑
3.4 最佳轮廓确定
3.5 工件轮廓提取实验
3.6 本章小结
4 视觉标定
4.1 摄像机标定原理
4.1.1 针孔相机模型
4.1.2 几何坐标转换
4.2 基于张正友方法的相机标定
4.2.1 单应性矩阵与参数求解
4.2.2 左右相机之间平移转换
4.3 机器人手眼关系标定
4.3.1 机器人手眼标定原理
4.3.2 方程求解
4.4 实验结果分析
4.5 本章小结
5 工件轮廓拼接与匹配
5.1 拼接与匹配流程
5.2 工件图像拼接
5.3 轮廓识别匹配
5.3.1 轮廓的矩
5.3.2 Hu矩及其匹配
5.4 拼接与匹配实验
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]工业机器人视觉系统的摄像机标定[J]. 段坚,张少鹏,王现康. 机械工程与自动化. 2013(01)
[2]图像处理在管道机器人焊缝自动定位中的研究[J]. 关榆君,杨帆. 工业控制计算机. 2012(12)
[3]具有SIFT描述的Harris角点多源图像配准[J]. 芮挺,张升奡,周遊,孙峥,曹鹏. 光电工程. 2012(08)
[4]数字图像中平滑去噪技术探讨[J]. 马向华. 装备制造技术. 2012(07)
[5]边缘检测算法比较分析[J]. 陈跃妤. 农业网络信息. 2012(06)
[6]自动化焊割设备发展现状[J]. 马林,李培. 现代焊接. 2012(03)
[7]基于图像的模拟相机标定方法的研究[J]. 张丹,段锦,顾玲嘉,景文博. 红外与激光工程. 2007(S1)
[8]一种图像自动拼接的快速算法[J]. 侯舒维,郭宝龙. 计算机工程. 2005(15)
博士论文
[1]基于非局部信息的信号与图像处理算法及其应用研究[D]. 孙伟峰.山东大学 2010
[2]服务机器人多通道人机交互感知反馈工作机制及关键技术[D]. 赵其杰.上海大学 2005
硕士论文
[1]室外环境下视觉与惯导融合定位算法研究与实现[D]. 向良华.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于视觉的工件定位与抓取[D]. 杨厚易.西南科技大学 2018
[3]基于傅里叶变换轮廓术的地表沉降监测技术研究[D]. 吕福超.西安科技大学 2017
[4]单色LED光源对大型海藻生理生化特性的影响研究[D]. 李科.浙江大学 2017
[5]坡口切割机器人图像轮廓提取与匹配技术研究[D]. 薛山.哈尔滨工程大学 2017
[6]结合Kinect传感器和计算机立体视觉的三维脚型数字化研究[D]. 郭更新.浙江工业大学 2017
[7]苹果采摘机器人视觉系统研究[D]. 李强.兰州理工大学 2017
[8]工业机器人切割路径的视觉识别及轨迹规划研究[D]. 王宁.中北大学 2017
[9]无标记仿人乒乓球机器人本体视觉系统及其轨迹预测研究[D]. 郏海峰.浙江大学 2016
[10]基于双目视觉的火箭喷管运动姿态测量系统研究[D]. 李蒙蒙.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3185134
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