弧焊机器人混合视觉伺服控制系统研究

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1、武汉科技大学硕士学位论文第1页摘要本文以测量与控制的角度，从视觉系统的构成、标定到机器人的视觉测量与控制，系统地阐述了机器人视觉测量与控制的基本原理与关键技术，并给出了机器人视觉测量与控制的应用实例。全文由五章构成，分别为绪论、摄像机与视觉系统标定、视觉测量、视觉控制与应用。讲述了机器人视觉控制的基本概念，视觉控制的作用，机器人视觉控制的研究内容，机器人视觉控制的研究进展和发展趋势。摄像机标定是从二维图像获取三维信息必不可少的步骤。线性(小孔)模型摄像机标定，目前己成为计算机视觉领域的研究热点之一。本文改进了求解摄像机内参数及确定摄像机位置的线性约束

2、方法。真实图像实验表明本文所给的方法是可行的，具有一定的实用价值。在视觉系统的结构光参数标定中改进了激光平面标定方法。大量的模拟和真实图像实验结果表明，所改进的方法具有求解精度高的特点。视觉测量方面讲述了测量中的约束条件和立体视觉位置测量中的双目视觉和结构光视觉测量原理。视觉控制方面论述了本文采用混合视觉控制方法解决问题的现实和理论依据，分析了混合视觉控制方法相对于其他两种控制方法的优缺点和稳定性。在针对直线焊缝的跟踪焊接实验中对本文的混合视觉控制方法进行了验证。实验结果表明，所给出的方法具有焊接精度高、鲁棒性强的优点。最后对曲线焊缝的跟踪焊接问题进

3、行了研究，利用基于混合视觉控制方法的协调控制法并进行了数学模型分析和控制器模型设计，进行了实验验证了方法的有效性，同时也发现了一些需要更深入研究解决的问题。关键词：视觉系统标定；视觉测量；混合视觉伺服控制；曲线焊缝跟踪第1I页武汉科技大学硕士学位论文AbstractInthispaper,theprinciplesandkeytechnologicsforrobotvisionaresystemicallydiscussedandanalyzedintheviewofmeasurementandcontrolfortheaspectssuchasth

4、econfigurationofvisionsystem，calibration，visualmeasurement，andvisualcontr01．Someexamplesofvisualcontrolarealsoprovided．Thispaperconsistsoffivechapterssuchasintroduction，cameraandvisualsystemcalibration，visualmeasurement，visualcontrol，andvisualsystemcalibration．Theintroductionco

5、nsistsofbasicconeeptSofvisualcontrolforrobots，functionofvisualcontrolforrobots，researchaspectsofvisualcontrolforrobots，developmentofvisualcontrolforrobotsandtendencyofvisualmeasurementandcontr01．CameracalibrationiSanindispensablest印toobtain3Dgeometricinformationfrom2Dimages．Cal

6、ibrationofacamerawithalinearmodel(hereaftercalledalinearcamera)hasbecomeoneofthemajorresearchdirectionsincomputervisionfield．Alinearapproachisproposedtodeterminethecamera’sintrinsicparametersaswellasitsPOse．Experimentswithsimulateddataaswellaswithrealimagesshowthattheproposedme

7、thodisworkable，andapplicableinrealapplications．Aboutparameterscalibrationforstructuredlightvision，laserplanecalibrationbasedonactivevisionmethodiSproposed．Experimentalresultswithrealimagesshowthattheseproposedapproachesareaccurate．Thevisualmeasurementconsistsofconstraintsinvisu

8、almeasurement．stereovisionandstructuredlightvisionofpo