現(xiàn)代工業(yè)對(duì)產(chǎn)品制造精度的要求變高,工業(yè)機(jī)器人在精密制造領(lǐng)域有著十分重要的作用,傳統(tǒng)測(cè)量方法存在機(jī)械接觸導(dǎo)致測(cè)量精度低且無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量的弊端,難以實(shí)時(shí)且準(zhǔn)確地獲取工業(yè)機(jī)器人的定位信息。因此,陸續(xù)開(kāi)發(fā)了很多非接觸測(cè)量方法,其中,機(jī)器視覺(jué)測(cè)量技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行定位及測(cè)量研究的重點(diǎn)。本文主要對(duì)XY-Theta平臺(tái)的重復(fù)定位精度性能進(jìn)行評(píng)估。該平臺(tái)工作空間尺寸為300mm×300mm,由帶有四個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的串行冗余機(jī)械臂控制。平臺(tái)采取兩種定位策略:粗定位模式與精細(xì)定位模式。在前期研究中,XY-Theta平臺(tái)的重復(fù)定位精度由兩個(gè)千分尺進(jìn)行測(cè)量,這種接觸式的測(cè)量方法對(duì)測(cè)試精度會(huì)造成干擾。為避免接觸式測(cè)量方法的不足,本文提出一種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)XY-Theta平臺(tái)重復(fù)定位精度測(cè)量方法。選用高分辨率相機(jī)及遠(yuǎn)心鏡頭避免圖像失真,并利用視覺(jué)系統(tǒng)的對(duì)焦技術(shù)計(jì)算相機(jī)獲取清晰圖像的最佳位置。通過(guò)相機(jī)在不同工況下采集多組圖像,利用基于AKAZE特征的圖像配準(zhǔn)的方法,對(duì)各工況下的圖像進(jìn)行非線性局部特征提取并和基準(zhǔn)圖像進(jìn)行匹配,計(jì)算每組圖像與相應(yīng)基準(zhǔn)圖像之間的相對(duì)位移,對(duì)每組圖像的相對(duì)位移映射到笛卡爾坐標(biāo)系中形成... 

【文章來(lái)源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

視覺(jué)系統(tǒng)基本框架

窒盜械牟?罰?梢雜糜誆煌?棖蟮墓ひ瞪??校?⑶抑圃斕腟CARA機(jī)器人的重復(fù)精度不超過(guò)0.01mm；YAMAHA公司也是機(jī)器人制造的龍頭企業(yè)，他們研發(fā)了具備定位精度高、體積小等特點(diǎn)的SCARA機(jī)器人。在半徑為100mm的工作范圍內(nèi)，重復(fù)定位誤差不超過(guò)0.005mm；雖然國(guó)內(nèi)研發(fā)SCARA機(jī)器人較晚，技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新能力發(fā)展較快，但在重復(fù)定位精度、高速抖動(dòng)和工作效率等方面仍存在差距。作為國(guó)產(chǎn)SCARA機(jī)器人研發(fā)企業(yè)，沈陽(yáng)新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司研發(fā)的機(jī)器人重復(fù)定位精度達(dá)±0.04mm，眾為興品牌的機(jī)器人重復(fù)定位精度為±0.05mm[7]。圖1-2SCARA機(jī)器人Fig.1-2SCARARobot在高精度工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用中，Delta機(jī)器人憑借其穩(wěn)定性高、精度高以及速度快的特點(diǎn)使其在工業(yè)領(lǐng)域備受關(guān)注，國(guó)內(nèi)外開(kāi)始出現(xiàn)研究Delta機(jī)器人的浪潮。其中，瑞士的ABB公司與日本的FANUC公司相繼推出了基于Delta結(jié)構(gòu)的并聯(lián)機(jī)器人，如圖1-3所示。國(guó)內(nèi)最早開(kāi)始研究Delta機(jī)器人是從2001年開(kāi)始的，所以我國(guó)對(duì)Delta機(jī)器人的研究及應(yīng)用相對(duì)薄弱。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的趙杰、朱延河、和蔡鶴皋等[8]利用空間幾何學(xué)等理論，建立的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型并對(duì)正解分析提供更簡(jiǎn)便的算法。2003年，天津大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)成功研制出一種二自由度的Delta機(jī)器人[9]，該型機(jī)器人的成功研發(fā)，意味著我國(guó)對(duì)于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究有了新的進(jìn)展。浙江工業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)對(duì)Delta機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析并優(yōu)化了其結(jié)構(gòu)，并且自主開(kāi)發(fā)了軌跡測(cè)量補(bǔ)償系統(tǒng)，搭建出一臺(tái)結(jié)構(gòu)合理、操作簡(jiǎn)單、定位精度

基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的機(jī)械臂重復(fù)定位精度測(cè)量研究6高Delta機(jī)器人，在機(jī)器人運(yùn)行時(shí)，它的定位精度達(dá)到50μm，其末端重復(fù)定位精度達(dá)到20μm[10]。圖1-3Delta機(jī)器人Fig.1-3Deltarobot對(duì)于精度要求較高的平行機(jī)器人，為了滿(mǎn)足符合其要求的性能標(biāo)準(zhǔn)，例如一定的有效載荷、工作空間尺寸、較快的執(zhí)行速度和較高的重復(fù)定位精度，需要我們研發(fā)設(shè)計(jì)出一款具有高定位精度很的機(jī)器人來(lái)滿(mǎn)足這些性能要求。在如今精密制造技術(shù)的大力發(fā)展下，對(duì)于定位精度達(dá)到微米級(jí)的微型機(jī)器人研究已經(jīng)受到關(guān)注。很多平行機(jī)器人可重復(fù)性性能接近10μm，這些性能通常能夠滿(mǎn)足大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)要求，但就串行機(jī)器人而言，由于自身的結(jié)構(gòu)和工作環(huán)境，似乎很難進(jìn)一步提高它們的精度性能。對(duì)于市場(chǎng)上少數(shù)高精度工業(yè)并行機(jī)器人而言，重復(fù)定位精度能夠接近5μm。圖1-4XY-Theta機(jī)器人及搭載的微平臺(tái)Fig.1-4XY-Thetarobotanditsequippedmicroplatform


本文編號(hào)：3142389