喷漆机器人双目视觉快速示教技术研究

发布时间：2023-12-24 11:24

　　喷漆机器人在现如今工厂中应用广泛,相较于人工方式有如不受有害气体影响,喷涂材料利用率高,可重复喷涂等多种优点。喷漆机器人的示教现在一般都通过示教再现方式和离线编程的方式进行实施,示教再现方式通过示教盒一个点一个点的操作机器人完成轨迹的示教,过程繁琐;离线编程方式对操作人员的相关知识要求较高,人群受限。为了解决示教过程中的以上问题,本文设计了一种基于双目视觉的示教系统,进行喷漆机器人的快速示教。本文的主要研究内容如下:首先,对双目视觉快速示教系统进行搭建,选择双目工业摄像机与红外光源和标记点小球进行平台搭建。完成了双目摄像机的图像采集,双目摄像机的立体标定,与立体校正,方便之后的图像处理过程。其次,对双目相机采集到的图像进行图像处理以识别标记点,通过图像的滤波进行去噪,利用基于灰度波动变换的方法对图像进行阈值化分割,在此之后对图像进行基于轮廓的特征提取,利用椭圆拟合的方法识别标记点并确定标记点位置,通过立体匹配的方式进行标记点的三维测量并根据三个标记点进行姿态计算。通过基于贝叶斯估计的目标跟踪方法对标记物进行目标跟踪,比较了其中Kalman滤波与粒子滤波在目标跟踪中的优缺点。最后,搭建双...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的来源
    1.2 课题的研究背景与意义
    1.3 研究现状
        1.3.1 喷漆机器人示教技术研究现状
        1.3.2 双目立体视觉国内外研究现状与趋势
        1.3.3 相机标定算法的研究现状
        1.3.4 目标跟踪算法的研究现状
    1.4 本文研究内容
第2章 双目视觉基础
    2.1 双目视觉常用坐标系
        2.1.1 摄像机相关坐标系
    2.2 相机模型
        2.2.1 理想线性针孔模型
        2.2.2 透镜畸变
    2.3 相机的标定与立体标定
        2.3.1 角点的检测
        2.3.2 摄像机的单目标定
        2.3.3 双目相机的立体标定
    2.4 双目相机的立体校正
        2.4.1 标定立体校正bouguet算法
    2.5 本章小结
第3章 双目视觉中标记物的三维定位与测姿
    3.1 双目成像原理
    3.2 目标检测及定位
        3.2.1 系统设计方案
        3.2.2 图像的预处理
        3.2.3 前景分割
        3.2.4 图像的灰度化
        3.2.5 基于灰度波动变换的阈值分割
        3.2.6 一维灰度波动变换
        3.2.7 图像的形态学处理
        3.2.8 轮廓的提取
        3.2.9 基于直接最小二乘法的椭圆拟合
    3.3 三维信息获取
    3.4 本章小结
第4章 喷枪标记点的跟踪算法研究
    4.1 基于贝叶斯估计的目标跟踪建模
    4.2 贝叶斯估计的递归推导
    4.3 递归贝叶斯滤波公式中的目标跟踪应用
    4.4 识别点的卡尔曼滤波跟踪
    4.5 递归贝叶斯滤波的MonteCarlo数值采样估计
        4.5.1 Monte Carlo数值采样算法与MonteCarlo积分
        4.5.2 重要性采样
        4.5.3 序贯重要性采样
        4.5.4 粒子退化问题
        4.5.5 粒子重采样
        4.5.6 识别点的粒子滤波跟踪
    4.6 本章小结
第5章 基于双目视觉的快速示教实验
    5.1 双目快速示教系统介绍
        5.1.1 双目快速示教系统模块介绍
    5.2 实验及误差分析
    5.3 本章小结
总结
参考文献
致谢



本文编号：3874412