基于几何基元的工业机器人目标匹配与定位技术研究

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1、分类号：TP391.41单位代码：10190研究生学号：201504025密级：公开硕士专业学位论文李西卫2018年6月基于几何基元的工业机器人目标匹配与定位技术研究ResearchonTargetMatchingandPositioningTechnologyofIndustrialRobotBasedonGeometricPrimitives硕士研究生：李西卫校内导师：刘克平教授企业导师：张显伟高级工程师申请学位：工程硕士领域：控制工程所在单位：电气与电子工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：长春工业大学摘要摘要随着现代制造业对自动化水平需求的不断提升，机器视觉作为工业机器人完成工

2、作任务的一种辅助技术手段被广泛应用到各个领域中。目标匹配与定位技术是机器视觉的一项重要研究内容，众多专家学者对该技术进行了深入的研究，提出了多种目标匹配和定位方法，但在复杂的工业生产应用中仍存在着鲁棒性差、匹配率低、定位不精确等问题。因此，研究出一种匹配率高、定位精确以及满足实时性要求的目标匹配与定位方法具有重要的意义。本文以工业机器人目标匹配与定位方法为研究方向，分析讨论了图像预处理的基本方法，对基于特征点和几何基元的目标匹配与定位方法中存在的问题进行了较为深入的研究。主要研究内容包括：首先，对图像平滑滤波、阈值分割、边缘检测和轮廓跟踪的基本原理进行了概述分析，并对常用阈值分割算法和边缘检测

3、算法进行了仿真比较，研究了8邻域跟踪目标轮廓获取轮廓点的图像处理算法。其次，改进了SIFT算法特征点的提取过程。通过改进的Canny算子检测工具图像的边缘，采用形态学运算去除边缘断裂，给出了一种在目标边缘处提取稳健特征点的改进SIFT算法，实现了目标图像的准确、快速匹配。仿真实验结果验证了改进算法在匹配率和速度方面优于传统SIFT算法。最后，基于线扩散函数原理，提出一种基于高精度几何基元提取的工件匹配与定位方法。采用最小二乘法获取初始几何基元参数，引入线扩散函数对轮廓点进行精确定位，通过提取精确几何基元参数以及计算基元角度和基元间的距离，完成工件的匹配与定位。实验结果表明该方法在保证实时性的同

4、时，能够实现工件的准确匹配和精确定位。关键词：机器人视觉Canny算子线扩散函数几何基元目标匹配与定位IAbstractAbstractWiththeincreasingdemandforautomationinmodernmanufacturingindustry,machinevisioniswidelyusedinvariousfields.Manyexpertsandscholarsproposedavarietyoftargetmatchingandpositioningmethods,buttherearestillproblemsofpoorrobustness,lowmatch

5、ingrateandimpreciselocationinthecomplexindustrialproductionapplications.Inthispaper,thetargetmatchingandpositioningmethodofindustrialrobotistakenastheresearchdirection.thebasicmethodsofimagepreprocessingareanalyzedanddiscussed,andtheproblemoftargetmatchingandpositioningmethodsbasedonfeaturepointsand

6、geometricprimitivesisstudieddeeply.Themainresearchcontentincludes:Firstly,thebasicprinciplesofimagesmoothing,thresholdsegmentation,edgedetectionandcontourtrackingaresummaried.Thecommonthresholdsegmentationalgorithmsandedgedetectionalgorithmsarecomparedbysimulation.Thenthecontourpointsareobtainedbytr

7、ackingthetargetcontourwith8neighborhoods.Secondly,theextractionprocessoffeaturepointofSIFTalgorithmisimproved.TheedgeofthetoolimageisdetectedbytheimprovedCannyoperator,andmorphologicaloperationisusedt