遙操作機(jī)械臂視覺系統(tǒng)研究.pdf

1、在一些不適合人工作業(yè)的極端環(huán)境(高溫，黑暗，真空，核輻射等)或人力難以到達(dá)的環(huán)境中，為了監(jiān)控環(huán)境內(nèi)部部件的狀態(tài)需要利用機(jī)器視覺代替人眼察看極端環(huán)境內(nèi)部現(xiàn)場狀態(tài)并檢查內(nèi)部部件受損情況。通過在機(jī)械臂末端搭載視覺檢測工具，利用遙操作技術(shù)將視覺檢測工具送入極端環(huán)境中完成視覺檢測任務(wù)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。本文所研究的視覺系統(tǒng)安裝在柔性內(nèi)窺機(jī)械臂末端，旨在為托卡馬克裝置內(nèi)部部件第一壁提供全覆蓋式和近距離觀察，為后續(xù)維修工作提供依據(jù)。
　　圍繞遙操

2、作機(jī)械臂視覺系統(tǒng)功能，本文主要解決兩個(gè)問題。首先，針對傳統(tǒng)的依靠查看圖片序列或視頻的視覺觀測方式帶來的繁瑣不直觀問題，提出了一種基于增強(qiáng)虛擬的第一壁場景復(fù)現(xiàn)方法。該方法基于增強(qiáng)虛擬的思想，首先設(shè)計(jì)一種魯棒的第一壁單磚圖像識別提取算法，從相機(jī)獲取的真實(shí)第一壁場景圖片中識別提取出真實(shí)的第一壁單磚圖像，然后結(jié)合機(jī)械臂位姿信息并估計(jì)相機(jī)位姿，設(shè)計(jì)第一壁單磚圖像虛實(shí)配準(zhǔn)算法，將識別提取出的真實(shí)單磚圖像通過紋理映射的方式疊加在虛擬的第一壁場景模型中

3、的對應(yīng)位置，達(dá)到虛實(shí)結(jié)合的混合現(xiàn)實(shí)效果。通過該方法，用戶可以直接在三維虛擬的托卡馬克腔體環(huán)境中察看第一壁真實(shí)圖像，具有很強(qiáng)的三維立體感，可以任意視角觀察，方便快速定位第一壁磚塊受損位置，大大提高了觀察的直觀性和檢測效率。其次，本視覺系統(tǒng)相機(jī)和光源均安裝在機(jī)械臂末端，針對黑暗環(huán)境下，機(jī)械臂掃描運(yùn)動過程中機(jī)械臂末端距離待觀測第一壁表面的觀測距離發(fā)生變化時(shí)，相機(jī)圖像會出現(xiàn)過亮或過暗的問題，本文提出了一種基于圖像亮度質(zhì)量分析的自動照明方法，在機(jī)

4、械臂運(yùn)動過程中，自動調(diào)節(jié)光源亮度來平衡觀測距離變化，維持圖像亮度在合適的水平。該方法的實(shí)現(xiàn)是在觀測距離可獲取的情況下，首先采用特征學(xué)習(xí)的方式建立圖像亮度質(zhì)量評價(jià)模型提取圖像亮度質(zhì)量特征，然后建立圖像亮度質(zhì)量，觀測距離和光源亮度三者之間的回歸模型，以期望的圖像亮度質(zhì)量特征加上觀測距離作為回歸模型的輸入離線預(yù)測出用于保障相機(jī)圖像亮度的光源亮度值。在機(jī)械臂運(yùn)動過程中，根據(jù)測距離的值，將光源亮度值設(shè)置為與觀測距離相對應(yīng)的值，進(jìn)行實(shí)時(shí)自動照明。<