学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于双目视觉的机器人在线检测技术的研究

作　者: 刘东升
导　师: 汪传生
学　校: 青岛科技大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 图像处理双目视觉手眼系统三维重构在线检测
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 5次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

机器人辅助机械加工与传统加工方法和数控机床加工相比具有柔性好、操作空间大、效率高、成本低、易于和其它先进技术集成等优点,近几年被研究用于铸件打磨、去毛刺、倒角、快速原型、雕刻等方向。机器人离线编程的方法,在提高机器人工作效率、复杂运动轨迹规划、碰撞和干涉检验、直观地观察编程结果、优化编程等方面的优势,目前被广泛应用于生产实践中。然而由于加工环境的不确定性如机器人自身的定位误差,夹具的定位误差,零件的不确定性等导致机器人离线编程的应用受到限制。通过视觉信息、力觉信息等多信息融合来提高机器人对环境的感知能力,从而为机器人辅助机械加工中的优化控制提供实时的零件质量检测或加工参数成为人们必然的选择。本文对基于双目立体视觉的机器人在线检测系统进行了介绍：首先,概述了机器人双目立体视觉技术的研究现状。其次,用D-H参数法建立了Motoman-UP6机器人运动学模型,提出了一种简便的逆解求解算法,并基于此完成了一套从DXF文件中获取加工路径的离线编程系统,解决了加工信息来源问题。然后分析了机器人手眼系统中双目视觉在线检测的数学模型,包括摄像机成像模型、双目视觉立体成像原理,采用Bouguet立体校正算法获得了理想的平视双目立体成像模型,并分别实现了基于Harris角点匹配的三维重建及基于块匹配算法的三维重建。再次,提出了一种快速手眼标定算法,标定过程简单、快捷、精度高。最后,本文实现了基于卡尔曼滤波器的机器人立体视觉控制系统,能有效的对运动目标的位姿进行在线检测,并完成模拟机械加工任务。本文软件开发平台为QT+Open CV+PCL(Point Cloud Library),利用C++完成了课题各部分的实验,结果表明,双目视觉系统定位精度基本满足使用要求。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
1 绪论  9-15
  1.1 引言  9-11
  1.2 双目立体视觉技术构成  11-12
  1.3 国内立体视觉的现状及问题  12-14
    1.3.1 国外研究的现状  12-13
    1.3.2 国内研究的现状  13-14
  1.4 课题来源和研究内容  14-15
2 工业机器人离线编程系统  15-31
  2.1 引言  15
  2.2 工业机器人运动学模型  15-24
    2.2.1 Motoman-UP6机器人的D-H参数建模  17-18
    2.2.2 正运动学求解  18-19
    2.2.3 逆运动学  19-23
    2.2.4 正逆运动学仿真结果  23-24
  2.3 基于DXF文件的工业机器人离线编程系统研究  24-30
    2.3.1 DXF文件格式及图形几何信息的提取  25
    2.3.2 机器人运动路线规划  25-27
    2.3.3 机器人工作文件生成  27-28
    2.3.4 仿真和试验  28-30
  2.4 本章小结  30-31
3 双目视觉系统构成及数学模型  31-49
  3.1 摄像机标定原理  31-39
    3.1.1 摄像机成像模型  31-33
    3.1.2 摄像机标定常用坐标系  33-35
    3.1.3 各个坐标系之间转换  35-36
    3.1.4 摄像机非线性模型  36-37
    3.1.5 摄像头标定实验  37-39
  3.2 双目立体视觉原理  39-48
    3.2.1 双目立体视觉测量原理  39-41
    3.2.2 极线几何  41-42
    3.2.3 极线校正  42-43
    3.2.4 立体校正  43-45
    3.2.5 双目视觉标定实验  45-48
  3.3 本章小结  48-49
4 基于双目立体视觉的三维重建  49-61
  4.1 立体匹配  49-52
    4.1.1 匹配算法  49-51
    4.1.2 匹配策略  51
    4.1.3 匹配准则  51-52
  4.2 基于Harries角点的三维重建  52-58
    4.2.1 Harries角点检测算子  52-53
    4.2.2 亚像素级精度角点特征位置的计算  53-54
    4.2.3 Harris角点特征匹配实验  54-58
  4.3 基于块匹配算法的三维重建  58-60
    4.3.1 块匹配算法  58-59
    4.3.2 块匹配算法实验  59
    4.3.3 点云数据的显示  59-60
  4.4 本章小结  60-61
5 机器人手眼标定  61-70
  5.1 引言  61
  5.2 传统的手眼标定方法  61-65
  5.3 手眼快速标定算法  65-67
  5.4 手眼关系快速标定实验  67-69
  5.5 本章小结  69-70
6 基于卡尔曼滤波器的机器人立体视觉控制研究  70-77
  6.1 引言  70
  6.2 卡尔曼滤波器原理  70-71
  6.3 卡尔曼滤波器的算法  71-72
  6.4 基于卡尔曼滤波器的机器人空间平面模拟加工实验  72-76
  6.5 本章小结  76-77
总结与展望  77-78
参考文献  78-81
致谢  81-82
攻读硕士学位期间发表的学术论文  82-83

基于双目视觉的机器人在线检测技术的研究

内容摘要

全文目录

相似论文