基于單目視覺的工件定位與機器人抓取技術(shù)研究.pdf

1、在現(xiàn)代化工廠里，利用機器人及機器視覺技術(shù)提升生產(chǎn)的效率和自動化程度具有重要的應(yīng)用價值，尤其是機器人技術(shù)與機器視覺技術(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)的特點分析入手，重點對比了單目視覺系統(tǒng)和雙目視覺系統(tǒng)的優(yōu)缺點，由于單目視覺系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡單性價比高、對硬件設(shè)備要求較低、易于工業(yè)現(xiàn)場布置等優(yōu)點，因此本文從實際實驗出發(fā)研究了基于單目視覺的工件定位和機器人抓

2、取技術(shù)，主要思路和創(chuàng)新如下：
　　針對單目視覺難以進行工件三維空間位姿識別問題，確立了從實驗入手，實驗與理論分析相結(jié)合的基于單目視覺的工件定位與機器人抓取技術(shù)的研究路線，并進行了實驗平臺的搭建。
　　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，本文通過實驗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器人抓取引導(dǎo)的典型應(yīng)用

3、場合分三步進行研究：首先針對常規(guī)平面工件的定位和抓取的應(yīng)用，從單目相機的成像模型入手對平面工件的單目視覺定位進行理論分析，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，分析基于先驗性約束關(guān)系的三維工件單目視覺定位方案并進行實驗驗證。該方案通過識別標(biāo)定平面內(nèi)的點并獲得其空間位姿結(jié)合已知的先驗性約束關(guān)系實現(xiàn)了目標(biāo)的單目視覺定位進而引導(dǎo)機器人抓取?；谙闰炐约s束條件進行定

4、位和機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，難以進行定位方案的設(shè)計，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器人抓取的方案：方案分兩步實現(xiàn)工件的定位，首先通過模板匹配估計工件的位置和姿態(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)進行多次實時迭代獲得工件真實的位置姿態(tài)參數(shù)。實驗結(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