基于單目視覺的工件定位與機(jī)器人抓取技術(shù)研究.pdf

1、在現(xiàn)代化工廠里，利用機(jī)器人及機(jī)器視覺技術(shù)提升生產(chǎn)的效率和自動化程度具有重要的應(yīng)用價(jià)值，尤其是機(jī)器人技術(shù)與機(jī)器視覺技術(shù)結(jié)合組成的具有一定自主決策能力的檢測、加工或者分揀系統(tǒng)。本文結(jié)合視覺技術(shù)以及機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，從各類視覺系統(tǒng)的特點(diǎn)分析入手，重點(diǎn)對比了單目視覺系統(tǒng)和雙目視覺系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，由于單目視覺系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡單性價(jià)比高、對硬件設(shè)備要求較低、易于工業(yè)現(xiàn)場布置等優(yōu)點(diǎn)，因此本文從實(shí)際實(shí)驗(yàn)出發(fā)研究了基于單目視覺的工件定位和機(jī)器人抓

2、取技術(shù)，主要思路和創(chuàng)新如下：
　　針對單目視覺難以進(jìn)行工件三維空間位姿識別問題，確立了從實(shí)驗(yàn)入手，實(shí)驗(yàn)與理論分析相結(jié)合的基于單目視覺的工件定位與機(jī)器人抓取技術(shù)的研究路線，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)平臺的搭建。
　　為了解決金屬工件表面反光，紋理特征容易丟失造成的難以識別與定位誤差較大的問題，本文通過實(shí)驗(yàn)分別確定了適合金屬材料的平面工件和三維工件的圖像預(yù)處理和識別方案。
　　針對生產(chǎn)線上普通工件的單目視覺定位和機(jī)器人抓取引導(dǎo)的典型應(yīng)用

3、場合分三步進(jìn)行研究：首先針對常規(guī)平面工件的定位和抓取的應(yīng)用，從單目相機(jī)的成像模型入手對平面工件的單目視覺定位進(jìn)行理論分析，確定單目視覺工件定位與抓取要解決的基本問題。其次對于具有簡單形狀的三維工件的定位應(yīng)用，以具有三維形狀的螺母的定位為例，分析基于先驗(yàn)性約束關(guān)系的三維工件單目視覺定位方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。該方案通過識別標(biāo)定平面內(nèi)的點(diǎn)并獲得其空間位姿結(jié)合已知的先驗(yàn)性約束關(guān)系實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)的單目視覺定位進(jìn)而引導(dǎo)機(jī)器人抓取。基于先驗(yàn)性約束條件進(jìn)行定

4、位和機(jī)器人抓取的方案雖然軟硬件結(jié)構(gòu)較為簡單，但由于先驗(yàn)性條件的限制該方案缺乏普遍適用性，尤其是針對外形復(fù)雜工件，難以進(jìn)行定位方案的設(shè)計(jì)，因此針對以上問題提出了基于已知CAD模型的工件定位與機(jī)器人抓取的方案：方案分兩步實(shí)現(xiàn)工件的定位，首先通過模板匹配估計(jì)工件的位置和姿態(tài)參數(shù)，之后將得到的位置姿態(tài)參數(shù)作為迭代的初始參數(shù)進(jìn)行多次實(shí)時(shí)迭代獲得工件真實(shí)的位置姿態(tài)參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了方案的可行性，相對于其他方案基于已知CAD模型的工件定位方案更具靈