工業(yè)機(jī)器人高精度孔位視覺測量方法研究.pdf

1、機(jī)器人視覺檢測是一個(gè)跨學(xué)科的研究領(lǐng)域，涉及高速圖像處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、控制理論、實(shí)時(shí)計(jì)算等，是具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景的研究課題。在一些危險(xiǎn)工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場合，常用機(jī)器視覺來替代人工視覺;同時(shí)在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中，用人工視覺檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機(jī)器視覺檢測方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)自動(dòng)化程度，而且機(jī)器視覺易于實(shí)現(xiàn)信息集成，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。
　　本文所述的

2、ABB工業(yè)機(jī)器人視覺檢測系統(tǒng)主要由以下部分構(gòu)成:1）機(jī)器人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng);2）雙目視覺傳感器部分;3）機(jī)器人手眼標(biāo)定系統(tǒng);4）數(shù)字圖像處理軟件系統(tǒng)。本文課題的具體工作有以下幾個(gè)方面:
　　(1)針對(duì)研究對(duì)象ABB六自由度工業(yè)機(jī)器人，介紹機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)的相關(guān)數(shù)學(xué)概念，推導(dǎo)正向運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，并采用基于安全區(qū)域的人工勢場方法對(duì)路徑規(guī)劃進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而對(duì)仿真數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作對(duì)比分析，從而確定機(jī)器人優(yōu)化路徑并完成了機(jī)器人雙目視覺檢測系統(tǒng)的組建;

3、　　(2)完成攝像機(jī)和機(jī)器人手眼系統(tǒng)標(biāo)定，建立視覺傳感器坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換關(guān)系，并進(jìn)行了攝像機(jī)和手眼系統(tǒng)的標(biāo)定實(shí)驗(yàn);
　　(3)利用雙目視覺傳感器提取車架部分孔位的三維坐標(biāo)信息，采用數(shù)字圖像采集與處理系統(tǒng)，得到車架孔位圖像信息;
　　(4)利用Canny算子來對(duì)采集到的圖像進(jìn)行邊緣提取，對(duì)圖像邊緣拉格朗日線性插值確定圖像邊緣點(diǎn)并求取圖像質(zhì)心，以及采用孔位空間圓最小二乘擬合方法對(duì)其進(jìn)行擬合，解決機(jī)器人對(duì)固定目標(biāo)（車架

4、孔位）的實(shí)時(shí)檢測與測量問題。
　　本文在總結(jié)了目前機(jī)器視覺檢測技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)上，提出了基于機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人高精度孔位檢測與測量方法。該方法是將搭載雙目視覺傳感器對(duì)特定的物件（以摩托車架為研究對(duì)象）進(jìn)行檢測與測量，研究了路徑規(guī)劃方法，重點(diǎn)研究工業(yè)機(jī)器人高精度孔位檢測與測量方法。該檢測系統(tǒng)與傳統(tǒng)的視覺檢測系統(tǒng)作了對(duì)比，并進(jìn)行了車架孔位實(shí)際測量直徑及空間位移關(guān)系對(duì)比研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明了該方法的有效性。本系統(tǒng)提高了視覺系