机器视觉控制在汽车制造业上的应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com参l訇似机器视觉控制在汽车制造业上的应用Machinevisioncontrolapplicationinautomobileindustry张文群，程松贵ZHANGWen—qun．CHENGSong．gui(1．合肥通用职业技术学院，合肥230001；2．安徽江淮汽车股份有限公司，合肥230601)擒要：针对汽车制造行业机器视觉搬送设备投资普遍比较高的情况，提出了一套机器视觉位置给定型的机器人自动搬送方案。该方案是在Vc++开发环境下借助HALCON视觉软件实现的，有研发周期短、成本低及资源易整合等特点。该方案在汽车制造业中值得推广

2、。关键词：机器视觉；标定；模型；单目二维视觉；位姿；拾取中圈分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1009—0134(2014)09(下)一0001—04Doit10．3969／J．Issn．1009-0134．2014．09(下)．010引言坐标系中的描述。模型中，(x。，Y。，z)是景物点在摄随着汽车制造装备业的发展，机器视觉测量像机坐标系o。x。Y。z。下的坐标；(Xw,y，Z)是景物与控制技术逐步得到应用。机器视觉控制涉及的点在坐标系oXYZ下的坐标；矢量11、O、a分研究内容比较广泛，主要包括摄像机标定、图像别为xw、Yw、Z轴在摄像机坐标系OXYZ。下的

3、处理、特征提取、视觉测量及视觉控制算法等。方向向量；矢量P为OXYz的坐标原点在摄像根据摄像机与机器人的相互位置、使用摄像机数机坐标系0。XYZ。中的位置。该模型的外参数矩目、是否自然测量及控制模型的不同，机器人的视阵如式(2)所示：觉系统可分为多种类型【1叫】。文章所述的机器人视觉控制系统为单目二维平面视觉测控系统，其手眼y口●(2)zc口。系统为摄像机固定型(EyetoHand)，控制模型为基10于图像控制的。在安徽江淮汽车制造有限公司某冲压自动化线，该技术得以应用，并且效果很好。1．2单目二维视觉标定测量1机器视觉测量原理对于单目二维视觉测量系统，如图1所示，摄像

4、机垂直于工作台表面安装，并与工作台表面保1．1摄像机模型建立嘲持一合适的距离d，以减小图像畸变。摄像机的位摄像机的内参数模型描述的是景物点与图像置及内外参数固定。点之间的关系。一般地，景物点在摄像机坐标系下的坐标用(x，Y。，z。)表示，图像点坐标为(u，v)，图像光轴中心点坐标为(u。，v0)，k及k为放大系数，其摄像机的四参数模型如式(1)所示。0xcfZc／—r—。+“／’l／／0Y／z。图1单日视觉测量系统0O1在摄像机的光轴中心建立摄像机及景物点坐摄像机的外参数模型是景物坐标系在摄像机标系，O。Z。垂直于XY面，且交于点0；X轴、收稿丑■：2014-05-26

5、作者篱介：张文群(1973一)，女，安徽六安霍邱人，讲师，硕士，主要从事机械类课程的教学研究工作。第36卷第0期2014一OO(下)II1学兔兔www.xuetutu.coml违訇化Yc轴、Zc轴分别与X轴、Y轴、Z轴平行；d为光⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯计算机视觉测控系统轴中心点O。到景物平面的距离。在工作平面上，景物坐标可表示为(x，Y，0)。由式(2)可以获得图景生成机器图特像物人用户坐景物点在摄像机坐标系下的坐标。像征坐坐标系下的jcc1Ow采—■提标_．标—●对象坐标0l．(3)集取生生系位置及Zc00—．。．．．．．。．．．．。．．．叫．L成成姿态坐标100O●1

6、在摄像机及d选择比较合适的情况下，摄像机图2位置给定型机器人视觉控制框图的畸变可以忽略不计。对工作平面上的两参考点下的对象坐标系原点位置和坐标系姿态(简称位P()【w，Yl，0)和P2(x们，yw2，O)，分别有图像点(u，V1)和姿)，是机器人位置给定型机器视觉系统的输出(u，v：)，该图像点坐标是通过图像处理系统直接获结果。该系统在功能上主要由图像采集、图像轮取的。根据式(3)及式(1)，有：廓特征提取、图像坐标提取、用户坐标系下的景=冬：盟物坐标生成、工件位姿坐标生成及数据通信等部atXw2一wl分构成。(4)2．2视觉位置给定功能的实现过程d=v2-vl=首先建

7、立摄像机图像坐标系，进行摄像机参数标定，建立与图像坐标系关联的机器人用户坐k小kyd是标定出的摄像机参数。工件上任意标系。根据公式(4)标定出摄像机参数kkyd；点P；的图像坐标(u；，v)可以通过图像坐标系直获取工作台参考点P图像坐标(u，v)及其在世界接获取，P。景物坐标(x。，Y。)为平面坐标已知(World)坐标系oXYZ下的景物坐标(X1，的参考点，则任意点Pi的景物坐标(x，Ywi)可Y1，Z。)；以此点为原点建立用户(User)坐标系O由式(5)获得。XYZ，用户坐标系与世界坐标系相应轴平行，方向一致，故其位姿坐标为(XwI