机器视觉在工业机器人抓取技术中的应用

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1、密级硕士学位论文机器视觉在工业机器人抓取技术中的应用作者姓名：朱良指导教师:林浒研究员中国科学院沈阳计算技术研究所学位类别:工学硕士学科专业:计算机科学与技术培养单位:中国科学院沈阳计算技术研究所2016年4月TheApplicationofMachineVisioninGraspingTechnologyofIndustrialRobotByZhuLiangADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmen

2、toftherequirementForthedegreeofMasterofComputerScienceandTechnologyShenyangInstituteofComputingTechnology,ChineseAcademyofSciencesApril,2016独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国科学院研究生院或其它教育

3、机构的学位或证书所使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。签名：日期：关于学位论文使用授权的说明本人完全了解中国科学院大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以公布学位论文的全部或部分内容。（涉密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：摘要摘要机器视觉技术与信息技术

4、一样，在强化产业竞争力方面极为重要。此外，具有视觉能力的工业机器人比传统的工业机器人在生产效率方面会有提高，同时，生产安全的问题也会得到改善。因此，对工业机器人视觉技术的研究具有十分重要的意义。应用在线示教和离线编程的方法进行工件定位，需要设计、制造、安装高精度的工件定位装置，尤其对于轮廓复杂的工件定位，定位装置设计复杂，既降低了定位抓取效率，又增加了应用成本。同时，当工件型号发生变化时，需要重新设计制造定位装置，限制了生产转型周期。基于视觉技术对工件在线识别与定位，利用视觉检测和图像处理的方法，不需要安装高精度的

5、工件定位装置，即可快速、准确地获得工件位置信息，实现机器人对工件的定位和抓取。图像处理是基于视觉识别与定位的关键环节，主要包括图像预处理、轮廓检测、获取位置矢量等步骤。现有的轮廓检测方法，常会得到孤立的、小段连续的非目标轮廓，干扰工件轮廓的正确检测，降低了检测效率和正确性。本文结合实际生产需求，为实现机器人利用视觉技术获取目标工件矢量数据信息，对比分析已有图像处理、轮廓检测、最小外接矩形检测等方法，并加以改进，提出了一种较为准确高效的工件矢量数据获取方法。试验结果表明，本文方法能够准确快速的对目标工件进行定位，获取

6、矢量数据信息。机器视觉技术与工业机器人的结合，除了最为关键的图像处理以及目标检测定位等相关技术以外，还有工业机器人运动控制中位姿表示和图像坐标系与机器人世界坐标系之间的转换问题。对于机器人各个坐标系的建立，应满足简化运算复杂度、方便运算转换的要求。对于各个坐标系之间的转换，各坐标系之间的位置关系是一个非常重要的参考关系，其中，图像坐标系与相机坐标系、图像坐标与世界坐标系以及相机坐标系与世界坐标系之间的相对位置关系是最主要的参考关系。在确定相对位置关系后，建立矩阵运算方程，求解相应的转换矩阵，完成从图像坐标系向世界坐

7、标系的转变。本文在完成图像获取、图像处理、矢量数据获取、坐标转换以及数据的封装与发送的研究后，进行了相关的测试，对测试结果进行了客观的分析。本文方法准确高效、可靠性高、具有实际使用价值。【关键词】机器视觉轮廓检测外接矩形工件定位坐标转换I机器视觉在工业机器人抓取技术中的应用ABSTRACTMachinevisiontechnologyandinformationtechnology,isextremelyimportantintermsofstrengtheningindustrialcompetitiveness

8、.Inaddition,theindustrialrobotwithvisualabilityismoreefficiencythanthetraditionalindustrialrobotsintheproduction,atthesametime,theproblemofproductionsafetywillbeimproved.Therefore,