基于智能相機和工業(yè)機器人的自動分揀技術(shù)研究.pdf

1、配備視覺設(shè)備的工業(yè)機器人在食品包裝、醫(yī)藥生產(chǎn)、無損檢測、自動生產(chǎn)流水線等場合扮演了重要的角色。隨著“中國制造2025”戰(zhàn)略的提出，機器視覺和工業(yè)機器人的聯(lián)合工作必然在智能制造中發(fā)揮越來越重要的作用。本文針對智能相機和工業(yè)機器人組成的Eye-to-hand形式的自動分揀系統(tǒng)，研究其中涉及的若干關(guān)鍵技術(shù)，主要研究內(nèi)容和成果包括：
　　1、針對基于智能相機和工業(yè)機器人的自動分揀系統(tǒng)標定問題，提出了一種基于攝影測量的標定方法。該方法首先由

2、工作相機對置于傳送帶上的平面靶標拍攝一幅圖像，據(jù)此計算工作相機圖像平面與平面靶標之間的單應(yīng)性矩陣，然后運用攝影測量系統(tǒng)對傳送帶上的平面靶標及散布于機器人表面的標記點拍攝機器人繞A4軸做一次旋轉(zhuǎn)運動前后的兩組圖像，再拍攝機器人繞其A1軸做一次旋轉(zhuǎn)運動后的一組圖像，在對每組圖像中的標記點分別進行三維重建的基礎(chǔ)上，得到機器人坐標系以及平面靶標坐標系與機器人坐標系的位置關(guān)系，進而結(jié)合計算出的單應(yīng)性矩陣得到工作相機圖像坐標系至機器人坐標系的映射，

3、實現(xiàn)自動分揀系統(tǒng)的標定。在標定過程中機器人只需旋轉(zhuǎn)兩次，并拍攝若干圖像即可，十分便于實現(xiàn)，且計算過程只涉及線性運算，穩(wěn)定可靠。實驗證明具有較高的標定精度。
　　2、研究并建立了智能相機與工業(yè)機器人實時可靠的通信機制。深入研究了智能相機與工業(yè)機器人的通信接口，建立了智能相機與工業(yè)機器人可靠的通信機制。由寫入機器人控制計算機內(nèi)的配置文件，嚴格限定智能相機和機器人通信數(shù)據(jù)的格式；以EtherNet/IP作為系統(tǒng)的主要通信方式，采用同步阻

4、塞模式，保證了系統(tǒng)各組件間的同步和實時性，方便移植到具備以太網(wǎng)接口的其他自動化設(shè)備。實驗表明，本通信方法能夠保證較高的實時性和可靠性。
　　3、研究并實現(xiàn)了一套傳送帶上運動目標的手眼組合識別、定位算法。針對傳送帶上不斷運動的工件識別定位，深入研究了圖像處理及模板匹配算法，采用游程編碼和輪廓編碼的方法表示圖像中的前景目標，然后提取工件具有旋轉(zhuǎn)平移不變性的全局特征作為匹配的主要依據(jù)，對目標工件進行快速準確的識別；對目標在傳送帶上的運動

5、進行預(yù)測，進而引導工業(yè)機器人準確抓取到傳送帶上運動的目標工件；針對在自動分揀系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的各種干擾如遮擋等，本文研究了基于二進制描述子的匹配算法，可以快速獲得特征點的匹配，結(jié)合RANSAC算法剔除誤匹配的點對，保證良好的匹配率。
　　4、研究開發(fā)了一套基于智能相機和工業(yè)機器人的自動分揀原型系統(tǒng)SCIR。通過對自動分揀系統(tǒng)各組件的研究和選型，搭建了基于VC智能相機和KUKA工業(yè)機器人的嵌入式閉環(huán)自動分揀原型系統(tǒng)，同時為了對該原型系