机器人双目视觉系统的三维测量方法

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1、机器人双目视觉系统的三维测量方法第一章绪论1.1研究背景和意义19世纪60年代，世界上第一台机器人问世，自此机器人就表现出了很大的作用。机器人技术的迅速发展，使得机器人得到了广泛的应用，在工业生产中的作用尤为突出。机器人是自动执行工作的机器装置，其能高强度地、持久地在各种生产和工作环境中从事单调重复的劳动，将人们从繁重体力劳动中解放出来。目前，机器人可用于制造、安装、检测、物流等生产环节，已广泛应用于汽车及零部件加工业、军工、金融、电力、机械加工、轨道交通行业、冶金及印刷等行业中，应用领域非常广泛。在工业生产中，点揮式机器人、码燥机器人、弧岸

2、式机器人、喷漆机器人、喷涂机器人及背负式无人搬运车等工业机器人已被大量采用。在众多制造业领域中，机器人应用最广泛的行业莫过于汽车及汽车零部件制造业。21世纪初，据统计，美洲地区所有行业中，汽车零部件的制造业对机器人的需求是最高的，大概占比61%;与此同时，在亚洲地区的该比例也高达33%，位于各行业之首;2005年，虽然由于德国、意大利和西班牙三国对工业机器人的需求大大减少，比例下降到了46%，但汽车工业仍然是欧洲地区使用机器人最普及的行业。当前社会，机器人的发展从无到有，从低智能走向高智能，表现在它能够与环境、人类和对象互相协调工作。机器人

3、视觉的本质是：运用机械视觉的基本原理，将拍摄好的物体图像信息进行快速地处理，尽可能快地得出图像信息，使得核心控制器能给出相应的指令信号。从而使机器人拥有视觉的同时也拥有对外界环境变化做出对应的判定，使其具有灵活性和适应性等特点，让机器人在实际生活中得到更广泛的应用。大概在1950年，人们对机器人视觉技术已经开展了研究，主要以二维图像的识别、论文的处理为主。到了1980年后，图像处理技术以及其设备的空前发展与使用，让视觉技术更普及，拥有符合人的认识习惯、信息完整、检测范围广等特点。1.2国内外研究现状自从世界上第一台机器人出现以来，对机器人的

4、研究与日俱增，因此，机器人技术也愈来愈趋近成熟。机器人是一个光机电一体化装置，具有可编程性质，自带自动控制系统。机器人主要由机器人机构、控制器、驱动器、传感器(视觉，触觉等)、执行器组成。最先开始制作机器人的是Unimation公司，己知最早的工业机器人，出现于1937年出版于Meccano杂志。机器人技术在欧洲起飞相当快，1973年ABB机器人(原ASEA)推出IRB6世界上首位市售的全电动微型处理器控制的机器人。机器人视觉系统：通过利用摄像机拍摄周围环境信息，并实时的反馈给机器人，通过获取的环境信息来指导或者控制机器人运动、控制机械手的

5、抓取动作等。1967年，人们己开始研究视觉机器人，这段时期研制出来的视觉机器人系统大多是釆用开环系统。1973年，日本学者Shirai和Inouc最先将视觉信息传送到机器人机械手的实时控制回路系统，1979年，美国学者Hill和Park正式提出视觉伺服(visionservo)机械手这一概念，引入视觉伺服这一概念来描述把反馈引入机械手控制的视觉机器人。从20世纪80年代和90年代开始，由于各项摄像机硬件和计算机硬件技术的迅猛发展，机器视觉处理图像的能力越来越强，计算机运行速度加快，机器人的工作能力也得到不断提升，人们开始对机器人的功能进行各项

6、研究，比如：三维坐标测量。由于在机器人视觉系统的研究领域，美日欧等国家处于领先地位。2013年，美国的卡内基一梅隆大学研制了一个利用激光测距的立体视觉系统，应用于月球探测地面实验，实现了视觉导航。.第二章机器人视觉系统2.1机器视觉介绍视觉是人类观察世界和认知世界的重要手段。人类是通过眼睛和大脑来获取、处理与理解视觉信息的。周围环境中的物体在可见光照耀下，在人眼的视网膜上形成图像，由感光细胞将其转换成神经脉冲信号，并经神经纤维传入大脑皮层进行处理与理解。所以说视觉不仅指对光信号的感受，还包括对视觉信息的获取、传输，处理与理解的全过程。据相关统

7、计，人类从外部世界获得的信息约有80%是由视觉获取的。这不仅表明视觉的信息量庞大，而且说明人们对视觉信息的利用率大大提高，与此同时，又突出了人类视觉功能的重要性[14]。信息技术的日新月异，给智能机器赋予视觉技术是人类梦寐以求的事，尽管现在的技术还没能让智能机器也具备人类等生物那样通用、灵活和高效的视觉，但随着1950年后视觉技术的突飞猛进，致使人类梦寐以求的事正逐步实现。机器视觉系统硬件结构一般以计算机为核心，主要包括高速图像釆集系统、视觉传感器及工业专用图像处理系统等，如图2-1所示。机器视觉系统信息的直接是由一个或者两个(有的两个以上)

8、图像传感器组成的视觉传感器，该视觉传感器通常要配以光投射器或者其他辅助设备。它的主要功能是拍摄足够多的机器视觉系统将进行处理目标物体的最原始图像。图像传感器一般为激