基于雙目視覺的無夾具工件定位方法研究.pdf

1、隨著制造業(yè)的發(fā)展以及市場需求的變化,新產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度加快,用戶要求的交貨期愈來愈短;在生產(chǎn)類型中,大批量生產(chǎn)的比例下降,中小批量及單件生產(chǎn)的比例不斷增加,由此帶來的問題也越來越突出:需準(zhǔn)備大量的夾具(如專用夾具、組合夾具等)更換,增加了生產(chǎn)周期;大幅度提高了產(chǎn)品的成本;待加工工件形狀復(fù)雜,用夾具進(jìn)行定位非常麻煩,同時(shí)不利于以后同類新產(chǎn)品的擴(kuò)展。近年來出現(xiàn)的無夾具定位技術(shù)就成為解決上述問題的有力手段。本文從計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)入手,對無夾具

2、工件定位問題進(jìn)行了深入研究。
　　雙目立體視覺技術(shù)通過模擬人的雙眼,可在多種條件下靈活的獲得景物的三維信息,相對單目視覺而言有著不可比擬的優(yōu)勢。因此本文主要研究將雙目視覺技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的工件定位,取代傳統(tǒng)夾具的初始定位功能。主要研究內(nèi)容有以下幾個方面:
　　1.攝像機(jī)標(biāo)定是確定攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)的過程。標(biāo)定的目的是建立物體的三維世界坐標(biāo)系和圖像坐標(biāo)系之間的關(guān)系。攝像機(jī)標(biāo)定的準(zhǔn)確性決定了識別目標(biāo)物體的準(zhǔn)確性。本文采用

3、基于二維棋盤格的標(biāo)定方法(該方法采用平面靶標(biāo),通過在不同的多個視點(diǎn)采集靶標(biāo)圖像,實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)的標(biāo)定),先分別對左、右攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定,獲得每個相機(jī)昀內(nèi)外參數(shù),推導(dǎo)出左右攝像機(jī)的位置關(guān)系。
　　2.為了獲得工件的三維坐標(biāo)信息,必須對左右攝像機(jī)拍攝的圖像進(jìn)行立體匹配。Sift算法可以處理兩幅圖像之間發(fā)生平移、旋轉(zhuǎn)、尺度變化、光照變化情況下的特征匹配問題,并能在一定程度上對視角變化、仿射變化、噪聲也具備較為穩(wěn)定的特征匹配能力。 Harris

4、角點(diǎn)檢測算法,利用梯度信息來檢測角點(diǎn),準(zhǔn)確度高,并且其還具有旋轉(zhuǎn)和光照不變性,可以說它是目前最著名的角點(diǎn)檢測算法。本文提出了一種Sift+Harris亞像素角點(diǎn)立體匹配算法完成了對目標(biāo)物體特征點(diǎn)的準(zhǔn)確匹配。由于亞像素定位技術(shù)的引入,使得匹配精度得到了很大的提高。
　　3.完成圖像立體匹配后,利用所獲得的數(shù)據(jù)對工件進(jìn)行三維重建。左右攝像機(jī)拍攝到的圖像中的點(diǎn)與實(shí)際物體上的點(diǎn)存在著一一對應(yīng)關(guān)系,當(dāng)?shù)玫诫p目相機(jī)對同一空間點(diǎn)拍攝的兩幅圖像后