基于圖像識(shí)別的工業(yè)機(jī)器人軌跡規(guī)劃研究與應(yīng)用.pdf

1、近年來(lái)，隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)和產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛，已成為現(xiàn)代先進(jìn)制造業(yè)的關(guān)鍵支撐裝備。但伴隨著市場(chǎng)需求的不斷擴(kuò)大以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)工業(yè)機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用也提出了越來(lái)越高的要求。
　　本文研究了工業(yè)機(jī)器人相關(guān)的圖像識(shí)別及軌跡規(guī)劃理論與方法，主要包括基于對(duì)稱(chēng)Hough圓變換法的輪轂圖像輪廓圓特征提取技術(shù)、基于曲率尺度空間的輪轂圖像輪廓角點(diǎn)特征提取技術(shù)以及基于圖像特征的輪轂加工軌跡規(guī)劃及生成方法。在提

2、出的理論基礎(chǔ)上，綜合各項(xiàng)算法的優(yōu)缺點(diǎn)，開(kāi)發(fā)集成了工業(yè)機(jī)器人圖像識(shí)別自動(dòng)化加工系統(tǒng)及相應(yīng)的軟件，并針對(duì)汽車(chē)輪轂的自動(dòng)化加工完成了工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化加工系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　第一章闡述了工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的背景與研究意義，總結(jié)了工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域里的圖像識(shí)別技術(shù)、軌跡規(guī)劃技術(shù)以及輪轂圖像識(shí)別系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及難點(diǎn)。最后，提出了本文的研究目標(biāo)，并據(jù)此給出了本文的主要研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排。
　　第二章詳細(xì)闡述了本文所要使用的工業(yè)機(jī)器人圖像識(shí)別

3、系統(tǒng)的圖像預(yù)處理方法的基本原理。針對(duì)輪轂圖像，研究了基于灰度變化的圖像去噪及增強(qiáng)處理，通過(guò)檢測(cè)圖像中的灰度值突變完成了目標(biāo)范圍的界定，然后結(jié)合圖像形態(tài)學(xué)處理方法對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理，實(shí)現(xiàn)了輪轂圖像特征提取及識(shí)別前的預(yù)處理工作。
　　第三章在圖像預(yù)處理的基礎(chǔ)上，提出了基于對(duì)稱(chēng)Hough圓變換法的輪轂圖像輪廓圓特征提取方法。從輪轂圖像的圖形對(duì)稱(chēng)性出發(fā)，基于Hough變換理論將輪廓圓的參數(shù)空間從3維降低至2維進(jìn)行計(jì)算檢測(cè)輪廓圓的位置，相

4、較于傳統(tǒng)Hough變換以及隨機(jī)Hough變換有著更加準(zhǔn)確地識(shí)別效果和巨大的計(jì)算優(yōu)勢(shì)。此外，針對(duì)輪廓角點(diǎn)檢測(cè)問(wèn)題提出了基于曲率尺度空間的輪轂圖像輪廓角點(diǎn)檢測(cè)方法，通過(guò)隨機(jī)抽樣一致算法（RANSAC），結(jié)合輪轂的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性，解決了角點(diǎn)檢測(cè)中的誤識(shí)點(diǎn)問(wèn)題。最后，在不變矩描述理論的基礎(chǔ)上構(gòu)造出輪轂圖像的特征向量，完成了輪轂圖像的識(shí)別。
　　第四章研究了工業(yè)機(jī)器人軌跡規(guī)劃的相關(guān)理論及方法，基于D-H參數(shù)建模理論建立了工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，

5、并通過(guò)Matlab中的Robotics Toolbox機(jī)器人工具箱完成了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解的求解。最后，根據(jù)前兩章所提取的輪轂圖像中的關(guān)鍵特征完成了輪轂加工軌跡的規(guī)劃與生成。
　　第五章實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了工業(yè)機(jī)器人圖像識(shí)別自動(dòng)化加工系統(tǒng)的實(shí)際可行性。在 IRB1600工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)上集成工業(yè)相機(jī)、光源和末端執(zhí)行器等設(shè)備設(shè)計(jì)搭建了工業(yè)機(jī)器人圖像識(shí)別自動(dòng)化加工系統(tǒng)。然后，將本文所研究的輪轂圖像預(yù)處理算法、關(guān)鍵特征提取及識(shí)別算法和軌跡規(guī)劃及生