基于機器視覺的懸鏈線上機械手裝卸工件的研究.pdf

1、在傳統(tǒng)的噴涂生產(chǎn)線上，采用目測工件特征，手動進行工件裝卸的生產(chǎn)方式。這樣，工人的勞動強度大，生產(chǎn)效率低，由機械手代替人工裝卸工件的需求日益增長。本文針對輪轂氣門孔定位，以及輪轂懸掛在懸鏈線吊鉤上的應(yīng)用現(xiàn)狀，設(shè)計了一套能夠?qū)崿F(xiàn)氣門孔測量與定位的系統(tǒng)，該系統(tǒng)還可以完成裝卸輪轂的自動裝卸。
　　該系統(tǒng)工作過程:輪轂隨著工作臺轉(zhuǎn)動，線陣CCD相機固定在某一位置，沿輪轂徑向方向采集輪轂的圓周圖像。進行圖像處理、特征提取和測量，確定輪轂氣門孔

2、的位置后，計算出伺服電機轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，從而實現(xiàn)氣門孔的自動定位，再由機械手完成輪轂的抓取并將輪轂懸掛到懸鏈吊桿上的動作，該動作完成后可以確保氣門孔位于輪轂的頂部。具體工作如下:
　　(1)機械手和視覺工作臺的設(shè)計。根據(jù)工件的搬運要求，設(shè)計了六自由度關(guān)節(jié)機械手，實現(xiàn)工件的裝卸作業(yè);基于輪轂氣門孔識別與定位技術(shù)特點，在實驗室建立了視覺測量與定位硬件系統(tǒng)。根據(jù)搬運一次所用時間，設(shè)置工作臺的轉(zhuǎn)速和線陣CCD相機的參數(shù)，從而進行輪轂圓周圖像的

3、采集。
　　(2)根據(jù)采集的輪轂圓周圖像，通過理論分析與實驗確定了機器視覺測量與定位系統(tǒng)的圖像處理方案。該方案包括圖像灰度變換、形態(tài)學處理、邊緣檢測和氣門孔特征識別與定位，并根據(jù)實驗分析，確定每一步圖像處理算法。
　　在Visual C++環(huán)境下，采用Intel開源的圖像處理庫OpenCV，編寫了輪轂氣門孔測量與定位軟件。圖像經(jīng)過軟件處理，識別出氣門孔中心在圖像上的位置，計算并將控制信息傳輸給控制系統(tǒng)，控制伺服電機的轉(zhuǎn)動，將

4、旋轉(zhuǎn)平臺上的輪轂轉(zhuǎn)動到確定的位置。最終獲得理想的識別結(jié)果，實現(xiàn)了氣門孔的定位。
　　(3)對機械手和工作臺進行了運動規(guī)劃。根據(jù)裝卸工件作業(yè)的要求，確定了抓取和懸掛輪轂時機械手的位姿。結(jié)合軌跡規(guī)劃曲線指標，在關(guān)節(jié)空間內(nèi)對機械手進行了幾種插值法的軌跡規(guī)劃。得出在機械手運動過程中，加速度函數(shù)為分段正弦函數(shù)時，運行相對較平穩(wěn)。
　　最后通過實驗，對輪轂圓周進行圖像采集、圖像處理、特征識別和氣門孔測量與定位，得到了旋轉(zhuǎn)工作臺正確方向的