【摘要】：工業(yè)機器人與立體視覺的融合在自動化領域中應用廣泛,它已成中國制造業(yè)自動化領域的一個重要話題。為了使工業(yè)機器人能夠進行更復雜的工作,工業(yè)機器人不僅需要具有好的控制系統(tǒng),還需要具有更強的環(huán)境感知能力。機器視覺技術是工業(yè)機器人重要的感知技術之一,基于視覺輔助的工業(yè)機器人能夠更好的實現(xiàn)機器人的柔性作業(yè)。論文開篇概述了基于視覺的工業(yè)機器人定位系統(tǒng)的系統(tǒng)設計方案、硬件結構和作業(yè)工藝流程,后文對系統(tǒng)的末端執(zhí)行器設計和立體視覺定位系統(tǒng)進行了研究,包括:1.陣列式末端執(zhí)行器設計以具有脆性材料、曲面外形、規(guī)格不一等特性的飛機裝配中的結構件為應用對象,為了實現(xiàn)對工件的柔性定位抓取與裝配加壓等功能,設計了一款具有陣列式執(zhí)行機構的真空吸附式末端執(zhí)行器。提出了一種通過對特性相似工件進行層次聚類來設計每一類工件專用末端的末端設計方案,并以有限元仿真和多元非線性回歸相結合的方式研究了末端陣列式執(zhí)行機構的布局優(yōu)化方法。2.多相機結構與標定針對視覺測量工作存在的問題,采用4個相機構成了Eye-in-Hand工業(yè)機器人視覺系統(tǒng),通過研究視覺系統(tǒng)結構參數(shù)對測量精度的影響來指導多相機系統(tǒng)的硬件結構布局。針對多相機的視覺系統(tǒng)結構存在的公共視場較小、視場遮擋等問題,提出了一種基于自識別標記的多相機標定方法。3.特征提取與位姿估計視覺系統(tǒng)的測量對象為粘貼在工件上的圓形反光標記點,因此橢圓中心的提取成為了視覺測量的關鍵。本文的橢圓擬合算法采用了兩步法策略,第一步采用改進后Hough變換實現(xiàn)了對橢圓的粗擬合,第二步基于最小二乘思想實現(xiàn)了對橢圓的精擬合。基于工件的先驗知識和視覺系統(tǒng)的三維測量,最終的工業(yè)機器人定位問題轉變?yōu)?D-3D的位姿估計問題,本文以BA優(yōu)化算法來求解位姿的最優(yōu)解。
【圖文】：

圖 3. 4 受力方差與陣列個數(shù)關系擬合曲線合的曲線方程為：1.431y 77.083x 列點數(shù)的增加，工件受力的方差逐漸減小，即受力越來越均勻，而且當候，方差的減小量變化很小。從理論上來說，末端的陣列點數(shù)越多，工實際末端設計的時候還要考慮吸盤的尺寸以及制作的成本等問題。陣列數(shù)量的設計原則是在滿足吸盤尺寸要求的情況下，陣列個數(shù)使工件值即可，，以參數(shù)的形式來表示即： actuator works n sF n n 為陣列數(shù)量；actuators 為吸盤的尺寸，與陣列個數(shù)、工件重量以及真空裝置的真空度works 為工件可用于吸附的表面尺寸；F n 為陣列個數(shù)與工件受力均勻程度的函數(shù)關系；

圖 3. 10 畸變誤差補償模型圖從圖 3. 10 中可以看出，成像誤差是中心對稱且從中間向四周逐漸變大的，由上式可知的測量誤差 是與兩相機成像誤差1 2 1 2 x , x , y , y 成正比的，即成像誤差越大，系統(tǒng)度越低。所以，在進行測量時，在條件允許的情況下，應盡可能使測量目標處于相機的光心附近。如圖 3. 11 所示，圖中基線距離以及光軸與基線的夾角固定，通過改變測量距離，來觀距離對測量精度的影響，每次測量距離的改變設成像誤差 保持不變。從圖中可以明顯看著測量距離的增加，系統(tǒng)的誤差區(qū)域（紅色陰影區(qū)域）也是隨之增大的。但從圖中也可以，在測量距離減小的同時，投影角也是隨之增大的，由上文的分析可知，投影角的增大也像畸變誤差增大。P'SS'P''S
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH165;TP242.2

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5 MEB記者 何s

本文編號：2616586