基于角點(diǎn)檢測(cè)與圖像匹配的機(jī)器人示教路徑修正算法研究.pdf

1、工業(yè)機(jī)器人的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用以示教再現(xiàn)模式為主，通常在工業(yè)作業(yè)時(shí)，實(shí)時(shí)的工件對(duì)象的位置、姿態(tài)與示教機(jī)器人路徑時(shí)的模板工件對(duì)象的位置與姿態(tài)具有旋轉(zhuǎn)和偏移的關(guān)系。所以工件對(duì)象的識(shí)別、定位以及機(jī)器人示教路徑的修正是實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化應(yīng)用的重要部分。隨著自動(dòng)化程度的逐步提高，視覺(jué)傳感器被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，用來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)環(huán)境中的工件的識(shí)別、定位和機(jī)器人導(dǎo)向等。本課題基于對(duì)SUSAN角點(diǎn)檢測(cè)算法、SIFT圖像匹配算法、攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人路

2、徑修正方式等方面的分析與研究，提出了一種基于改進(jìn)的SUSAN角點(diǎn)檢測(cè)算法與SIFT圖像匹配算法的工業(yè)機(jī)器人路徑修正方法。
　　 首先對(duì)角點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了研究，內(nèi)容如下:根據(jù)角點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)原理將各種經(jīng)典的角點(diǎn)檢測(cè)算法進(jìn)行了分類;對(duì)SUSAN角點(diǎn)檢測(cè)算法進(jìn)行了重點(diǎn)分析，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了SUSAN角點(diǎn)檢測(cè)算法中存在角點(diǎn)誤檢、角點(diǎn)漏檢、計(jì)算量相對(duì)偏大等不足;針對(duì)SUSAN角點(diǎn)檢測(cè)算法的不足，提出了結(jié)合目標(biāo)點(diǎn)鄰域特性的改進(jìn)算法，并通過(guò)實(shí)

3、驗(yàn)驗(yàn)證了改進(jìn)算法在檢測(cè)典型圖形圖片中的角點(diǎn)時(shí)相對(duì)于原算法具有更好的檢測(cè)效果，并且改進(jìn)算法的檢測(cè)速度遠(yuǎn)快于原算法與經(jīng)典的Harris角點(diǎn)檢測(cè)算法的檢測(cè)速度;提出了一種角點(diǎn)的區(qū)域方向?qū)傩缘呐卸ㄋ惴?，根?jù)角點(diǎn)的方向?qū)傩越Y(jié)合就近原則連接角點(diǎn)形成區(qū)域輪廓，為實(shí)際應(yīng)用中工件對(duì)象的識(shí)別提供了判決依據(jù)。
　　 其次對(duì)SIFT圖像匹配算法在對(duì)工業(yè)作業(yè)環(huán)境中采集的工件對(duì)象圖片的匹配性能進(jìn)行了研究分析。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了SIFT圖像匹配算法對(duì)工業(yè)作業(yè)環(huán)境

4、中的工件對(duì)象圖片具有良好的、可靠的匹配性能，可以用來(lái)判別實(shí)時(shí)工件對(duì)象的類型。基于SIFT特征點(diǎn)具有亞像素級(jí)的定位性能，采用ICP算法計(jì)算出實(shí)時(shí)工件對(duì)象相對(duì)于模板工件對(duì)象在圖像坐標(biāo)系下的平移與旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)工件對(duì)象的準(zhǔn)確定位。
　　 接著研究了攝像機(jī)成像模型與標(biāo)定方法，采用改進(jìn)的SUSAN角點(diǎn)檢測(cè)算法來(lái)提取機(jī)器人手眼標(biāo)定中棋盤格標(biāo)定塊上的特征點(diǎn)，同時(shí)用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)xCONTURAG2測(cè)量標(biāo)定塊上特征點(diǎn)在World坐標(biāo)系中的位置，標(biāo)定出手

5、眼關(guān)系。通過(guò)對(duì)KUKA機(jī)器人示教路徑修正方式以及實(shí)際的視覺(jué)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況的分析，提出了一種針對(duì)KUKA機(jī)器人的攝像機(jī)簡(jiǎn)易標(biāo)定方法與Base坐標(biāo)系示教方法。
　　 最后，結(jié)合本文在對(duì)象識(shí)別與定位、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)攝像機(jī)標(biāo)定、機(jī)器人路徑修正方式等方面的研究，搭建了由視覺(jué)傳感器、工業(yè)計(jì)算機(jī)、KR16機(jī)器人組成的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了工業(yè)作業(yè)環(huán)境下的工件識(shí)別、定位與機(jī)器人示教路徑的修正實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文中提出的基于改進(jìn)的SUSAN角點(diǎn)檢測(cè)與S