基于单目视觉引导的机械手定位技术研究

发布时间：2022-05-08 11:16

　　机器视觉拥有其突出的时效性、稳定性、可靠性被广泛应用于工件缺陷检测、药量检测、芯片引脚检测、快递分拣等众多领域。在大型箱体分拣领域,机械手搭载机器视觉系统,这就相当于让机械手拥有了“眼睛”,促进企业生产运营更加智能化、柔性化。机器视觉系统实现定位主要有两种导向方式,分别为视角非固定方式（Eye-in-hand）和视角固定方式（Eye-to-hand）。Eye-in-hand即摄像头固定在机械手上随机械手一起运动。这种摄像头安装方式可以随时观察拍摄视角,但在切换视角时图像的背景也随之变化,带来后期图像分割的复杂性。Eye-to-hand即摄像头固定在某个高度不随机械手运动,虽然在机械手的灵活性上有一定的限制,但拍摄的图像背景是几乎固定不变的,易于图像的分割。本文采用Eye-to-hand方式固定安装摄像头实现单目视觉引导的五自由度机械手定位研究。课题研究准备初期学习了机器视觉、机器人技术等相关理论并确立了研究路线。进而展开对机器视觉系统标定、机械臂运动控制、目标的识别和定位算法的研究,研究主要内容包括:1.首先建立了机器视觉系统的相机标定、手眼标定模型之间的转换关系。在相机标定环节张氏棋... 

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景和研究意义
    1.2 机器视觉系统概述
    1.3 单目视觉目标定位的技术研究现状
    1.4 本文研究目的和思路
    1.5 本文章节安排
    1.6 小结
第二章 实验平台搭建与数学模型建立
    2.1 平台搭建及硬件选型
        2.1.1 机械手关节驱动选型及其参数
        2.1.2 镜头选型
        2.1.3 光源选型
    2.2 坐标系关系模型的建立
    2.3 相机标定
        2.3.1 数字化图像形成过程
        2.3.2 相机标定实验
    2.4 手眼标定过程
    2.5 手眼标定实验
    2.6 小结
第三章 机械手运动学分析及轨迹规划
    3.1 位姿描述和坐标变换
        3.1.1 刚体位姿
        3.1.2 机械手末端执行器坐标系描述
        3.1.3 刚体坐标变换
    3.2 机械手关节D-H连杆描述
        3.2.1 正运动学分析
        3.2.2 逆运动学分析
        3.2.3 仿真实验
    3.3 机械手关节工作空间及轨迹规划实验
        3.3.1 蒙特卡洛法求解机械手关节工作空间
        3.3.2 三次多项式插值法的关节空间轨迹规划
        3.3.3 单段轨迹规划实验
    3.4 小结
第四章 基于单目视觉目标识别与定位
    4.1 图像预处理
        4.1.1 图像预处理概述
        4.1.2 图像灰度化及直方图均衡化
        4.1.3 图像滤波
        4.1.4 图像分割
        4.1.5 图像形态学
        4.1.6 图像边缘检测
    4.2 目标识别
    4.3 基于单帧图像目标定位
        4.3.1 目标位置信息求解
        4.3.2 目标位姿信息求解
    4.4 单目视觉单帧图像点特征定位步骤
    4.5 三维目标定位实验
        4.5.1 高度、平移验证
        4.5.2 综合定位实验
    4.6 小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结与创新
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于纹理特征融合的道路垃圾图像识别及提取[J]. 黄兴华,叶军一,熊杰.  计算机工程与设计. 2019(11)
[2]基于多特征融合的树干快速分割算法[J]. 刘慧,朱晟辉,沈跃,汤金华.  农业机械学报. 2020(01)
[3]基于改进型蚁群算法的图像分割系统研究[J]. 曹智辉.  电子设计工程. 2019(20)
[4]机械臂视觉相机标定的研究与仿真[J]. 马宏伟,王佐勋.  齐鲁工业大学学报. 2019(04)
[5]复杂背景图像的字符识别算法研究[J]. 张红霞,王灿,刘鑫,白志城,付秀娟,王刚,梅天灿,王学华.  计算机测量与控制. 2019(08)
[6]融合惯导信息的单目视觉室内定位方法[J]. 李梦珍,余敏,俞佳豪.  全球定位系统. 2019(03)
[7]6自由度IRB-120机械手运动学分析和轨迹规划[J]. 田粒卜,张利钦.  内燃机与配件. 2019(02)
[8]五自由度移动机械手的动力学建模与仿真[J]. 梁宏宝,夏飞,韩东.  机械制造与自动化. 2018(06)
[9]捡拾机器人机械手运动学分析与仿真[J]. 周海波,张忠党,刘振忠,陈睿,于恒彬.  机床与液压. 2018(23)
[10]一种融合单目视觉SLAM与GPS的无人机视频目标定位方法[J]. 马跃龙,曹雪峰,陈丁,蒋秉川,李登峰,万刚.  测绘科学技术学报. 2018(05)

硕士论文
[1]多传感器融合的高精度SLAM关键技术研究[D]. 纪晓凤.西安电子科技大学 2019
[2]供件机器人单目视觉抓取技术应用研究[D]. 杨平.西南科技大学 2018
[3]基于机器视觉的开发板表面缺陷检测技术研究[D]. 任韶杰.中北大学 2018
[4]基于单目视觉的定位系统研究[D]. 张治国.华中科技大学 2009



本文编号：3651558