基于智能相機(jī)和工業(yè)機(jī)器人的自動分揀技術(shù)研究.pdf

1、配備視覺設(shè)備的工業(yè)機(jī)器人在食品包裝、醫(yī)藥生產(chǎn)、無損檢測、自動生產(chǎn)流水線等場合扮演了重要的角色。隨著“中國制造2025”戰(zhàn)略的提出，機(jī)器視覺和工業(yè)機(jī)器人的聯(lián)合工作必然在智能制造中發(fā)揮越來越重要的作用。本文針對智能相機(jī)和工業(yè)機(jī)器人組成的Eye-to-hand形式的自動分揀系統(tǒng)，研究其中涉及的若干關(guān)鍵技術(shù)，主要研究內(nèi)容和成果包括：
　　1、針對基于智能相機(jī)和工業(yè)機(jī)器人的自動分揀系統(tǒng)標(biāo)定問題，提出了一種基于攝影測量的標(biāo)定方法。該方法首先由

2、工作相機(jī)對置于傳送帶上的平面靶標(biāo)拍攝一幅圖像，據(jù)此計(jì)算工作相機(jī)圖像平面與平面靶標(biāo)之間的單應(yīng)性矩陣，然后運(yùn)用攝影測量系統(tǒng)對傳送帶上的平面靶標(biāo)及散布于機(jī)器人表面的標(biāo)記點(diǎn)拍攝機(jī)器人繞A4軸做一次旋轉(zhuǎn)運(yùn)動前后的兩組圖像，再拍攝機(jī)器人繞其A1軸做一次旋轉(zhuǎn)運(yùn)動后的一組圖像，在對每組圖像中的標(biāo)記點(diǎn)分別進(jìn)行三維重建的基礎(chǔ)上，得到機(jī)器人坐標(biāo)系以及平面靶標(biāo)坐標(biāo)系與機(jī)器人坐標(biāo)系的位置關(guān)系，進(jìn)而結(jié)合計(jì)算出的單應(yīng)性矩陣得到工作相機(jī)圖像坐標(biāo)系至機(jī)器人坐標(biāo)系的映射，

3、實(shí)現(xiàn)自動分揀系統(tǒng)的標(biāo)定。在標(biāo)定過程中機(jī)器人只需旋轉(zhuǎn)兩次，并拍攝若干圖像即可，十分便于實(shí)現(xiàn)，且計(jì)算過程只涉及線性運(yùn)算，穩(wěn)定可靠。實(shí)驗(yàn)證明具有較高的標(biāo)定精度。
　　2、研究并建立了智能相機(jī)與工業(yè)機(jī)器人實(shí)時可靠的通信機(jī)制。深入研究了智能相機(jī)與工業(yè)機(jī)器人的通信接口，建立了智能相機(jī)與工業(yè)機(jī)器人可靠的通信機(jī)制。由寫入機(jī)器人控制計(jì)算機(jī)內(nèi)的配置文件，嚴(yán)格限定智能相機(jī)和機(jī)器人通信數(shù)據(jù)的格式；以EtherNet/IP作為系統(tǒng)的主要通信方式，采用同步阻

4、塞模式，保證了系統(tǒng)各組件間的同步和實(shí)時性，方便移植到具備以太網(wǎng)接口的其他自動化設(shè)備。實(shí)驗(yàn)表明，本通信方法能夠保證較高的實(shí)時性和可靠性。
　　3、研究并實(shí)現(xiàn)了一套傳送帶上運(yùn)動目標(biāo)的手眼組合識別、定位算法。針對傳送帶上不斷運(yùn)動的工件識別定位，深入研究了圖像處理及模板匹配算法，采用游程編碼和輪廓編碼的方法表示圖像中的前景目標(biāo)，然后提取工件具有旋轉(zhuǎn)平移不變性的全局特征作為匹配的主要依據(jù)，對目標(biāo)工件進(jìn)行快速準(zhǔn)確的識別；對目標(biāo)在傳送帶上的運(yùn)動

5、進(jìn)行預(yù)測，進(jìn)而引導(dǎo)工業(yè)機(jī)器人準(zhǔn)確抓取到傳送帶上運(yùn)動的目標(biāo)工件；針對在自動分揀系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的各種干擾如遮擋等，本文研究了基于二進(jìn)制描述子的匹配算法，可以快速獲得特征點(diǎn)的匹配，結(jié)合RANSAC算法剔除誤匹配的點(diǎn)對，保證良好的匹配率。
　　4、研究開發(fā)了一套基于智能相機(jī)和工業(yè)機(jī)器人的自動分揀原型系統(tǒng)SCIR。通過對自動分揀系統(tǒng)各組件的研究和選型，搭建了基于VC智能相機(jī)和KUKA工業(yè)機(jī)器人的嵌入式閉環(huán)自動分揀原型系統(tǒng)，同時為了對該原型系