一種基于目標跟蹤的并聯(lián)機器人視覺檢測研究.pdf

1、在多自由度并聯(lián)機器人控制中，機器人末端操作器位姿信息是反映機器人運動狀態(tài)的重要參數(shù)，利用這些位姿信息，我們使用機器人的幾何運動學方程進行參數(shù)的逆解，從而得到運動系統(tǒng)的控制參數(shù)。并聯(lián)機器人具有多自由度、運動軌跡復雜的特點，其位姿檢測要求同時能完成多個自由度的測量，位姿檢測是當前大載荷系統(tǒng)檢測領域亟待解決的問題之一。傳統(tǒng)手段使用接觸式傳感器，比如角度傳感器、速度傳感器、位移傳感器、角速度傳感器來檢測末端控制器的位姿，再將其檢測數(shù)據(jù)轉換從系統(tǒng)

2、所需的反饋信號，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制。近年來通過視覺的方法來檢測機器人運動狀態(tài)，從而替代傳統(tǒng)的檢測方法，受到越來越多的關注。相對于傳統(tǒng)的檢測手段，計算機視覺檢測系統(tǒng)具有非接觸、智能、檢測速度快等優(yōu)點，具有較大的靈活性，能夠實現(xiàn)多自由度運動姿態(tài)的測量，克服傳統(tǒng)檢測手段在并聯(lián)機器人位姿測量中遇到的困難。本文利用視覺檢測的方法，建立視覺檢測平臺并通過實時采集場景中被測物體圖像，利用單目的方法實現(xiàn)對多自由度并聯(lián)機器人視覺檢測系統(tǒng)的運動信息集成

3、、處理。
　　 本文通過建立單目攝像頭的視覺測量系統(tǒng)框架，利用目標跟蹤的方法檢測一種具有3個輸入的2自由度冗余并聯(lián)機器人控制器末端，通過使用一種仿射不變性原理，利用控制器末端四個特征點來確定該控制器末端的實時位姿。本系統(tǒng)主要包括圖像的采集與傳輸、攝像機標定、空間點坐標重建、位姿測量四個部分。
　　 傳統(tǒng)的視覺檢測系統(tǒng)，一般采用了模擬人眼的雙目視覺檢測框架，對于這種結構在硬件連接上較為復雜，為了得到同一時刻的不同角度的圖像

4、，兩個攝像機之間同步要求較高，出現(xiàn)不同步的情況下，它的系統(tǒng)的結果將會出現(xiàn)很大的誤差，因此對圖像采集卡的實時性和處理能力提出了更高的要求。
　　 本文采用了單目攝像頭作為系統(tǒng)的采集模塊，避免了因為雙目攝像頭引起的硬件上的困難以及由于采集不同步而帶來的誤差，系統(tǒng)通過將Toshiba teli的工業(yè)彩色CCD相機CS5260BD/BDP與MatroxImaging公司的MatroxMorphis多通道圖像采集卡相連，再將圖像采集卡通過

5、PCI接口連接到PC機上，比較雙目系統(tǒng)的復雜度和成本大大降低。為了實現(xiàn)動態(tài)觀測檢測對象的運動狀態(tài)，我們利用結合MIL和Opencv相結合的方法，通過簡單的函數(shù)接口來實現(xiàn)圖像的在線顯示。其次，為了簡化計算，提高系統(tǒng)地速度，根據(jù)張正友的標定法來估算出攝像機的內部參數(shù)以及攝像機坐標系與空間坐標系的相對關系的矩陣參數(shù)。接著，對在控制器末端預制的四個特征點，它們的相對位置已知，我們通過引入Haar特征分類器，求取這四個點的圖像位置，再引入一種仿射