基于機(jī)器視覺的懸鏈線上機(jī)械手裝卸工件的研究.pdf

1、在傳統(tǒng)的噴涂生產(chǎn)線上，采用目測(cè)工件特征，手動(dòng)進(jìn)行工件裝卸的生產(chǎn)方式。這樣，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，由機(jī)械手代替人工裝卸工件的需求日益增長(zhǎng)。本文針對(duì)輪轂氣門孔定位，以及輪轂懸掛在懸鏈線吊鉤上的應(yīng)用現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一套能夠?qū)崿F(xiàn)氣門孔測(cè)量與定位的系統(tǒng)，該系統(tǒng)還可以完成裝卸輪轂的自動(dòng)裝卸。
　　該系統(tǒng)工作過(guò)程:輪轂隨著工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，線陣CCD相機(jī)固定在某一位置，沿輪轂徑向方向采集輪轂的圓周圖像。進(jìn)行圖像處理、特征提取和測(cè)量，確定輪轂氣門孔

2、的位置后，計(jì)算出伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)氣門孔的自動(dòng)定位，再由機(jī)械手完成輪轂的抓取并將輪轂懸掛到懸鏈吊桿上的動(dòng)作，該動(dòng)作完成后可以確保氣門孔位于輪轂的頂部。具體工作如下:
　　(1)機(jī)械手和視覺工作臺(tái)的設(shè)計(jì)。根據(jù)工件的搬運(yùn)要求，設(shè)計(jì)了六自由度關(guān)節(jié)機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)工件的裝卸作業(yè);基于輪轂氣門孔識(shí)別與定位技術(shù)特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)室建立了視覺測(cè)量與定位硬件系統(tǒng)。根據(jù)搬運(yùn)一次所用時(shí)間，設(shè)置工作臺(tái)的轉(zhuǎn)速和線陣CCD相機(jī)的參數(shù)，從而進(jìn)行輪轂圓周圖像的

3、采集。
　　(2)根據(jù)采集的輪轂圓周圖像，通過(guò)理論分析與實(shí)驗(yàn)確定了機(jī)器視覺測(cè)量與定位系統(tǒng)的圖像處理方案。該方案包括圖像灰度變換、形態(tài)學(xué)處理、邊緣檢測(cè)和氣門孔特征識(shí)別與定位，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析，確定每一步圖像處理算法。
　　在Visual C++環(huán)境下，采用Intel開源的圖像處理庫(kù)OpenCV，編寫了輪轂氣門孔測(cè)量與定位軟件。圖像經(jīng)過(guò)軟件處理，識(shí)別出氣門孔中心在圖像上的位置，計(jì)算并將控制信息傳輸給控制系統(tǒng)，控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，將

4、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上的輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)到確定的位置。最終獲得理想的識(shí)別結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了氣門孔的定位。
　　(3)對(duì)機(jī)械手和工作臺(tái)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。根據(jù)裝卸工件作業(yè)的要求，確定了抓取和懸掛輪轂時(shí)機(jī)械手的位姿。結(jié)合軌跡規(guī)劃曲線指標(biāo)，在關(guān)節(jié)空間內(nèi)對(duì)機(jī)械手進(jìn)行了幾種插值法的軌跡規(guī)劃。得出在機(jī)械手運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，加速度函數(shù)為分段正弦函數(shù)時(shí)，運(yùn)行相對(duì)較平穩(wěn)。
　　最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)，對(duì)輪轂圓周進(jìn)行圖像采集、圖像處理、特征識(shí)別和氣門孔測(cè)量與定位，得到了旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)正確方向的