机器视觉在工业机器人分拣系统中的应用

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1、学校代号10532学号S150900790分类号TP242密级公开硕士学位论文机器视觉在工业机器人分拣系统中的应用学位申请人姓名宋玉雪培养单位电气与信息工程学院导师姓名及职称孙炜教授学科专业控制科学与工程研究方向机器视觉论文提交日期2018年04月16日学校代号：10532学号：S150900790密级：公开湖南大学硕士学位论文机器视觉在工业机器人分拣系统中的应用学位申请人姓名：宋玉雪导师姓名及职称：孙炜教授培养单位：电气与信息工程学院专业名称：控制科学与工程论文提交日期：2018年04月16日论文答辩日期：2018

2、年05月23日答辩委员会主席：刘小燕教授ApplicationofMachineVisiononSortingSystemofIndustrialRobotsbySONGYuxueB.E.(HunanUniversityofTechnology)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinControlScienceandEngineeringintheGraduateScho

3、olofHunanUniversitySupervisorProfessorSUNWeiApril,2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。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后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向

4、国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在______年解密后适用本授权书。2、不保密□。√(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I机器视觉在工业机器人分拣系统中的应用摘要由于提高生产力和降低人力成本的需要，我国的机器人市场规模已经多年全球第一。工业机器人代替人工从事繁琐、重复、危险的作业已经成为企业提高

5、工作效率和产能的重要举措。工业机器人视觉分拣作为机器人领域的一个重要的应用分支，具有直接的工程应用意义，同时它涉及到光学、数字图像处理技术和数据通讯技术等多项技术。工业机器人视觉分拣的工作效率和质量往往取决于对目标物体视觉识别的准确率和定位的精度。本文对两种不同工作情形下的物体识别分别提出了有效的方法。主要的研究工作有以下几点：（1）设计了视觉分拣系统方案，包括硬件系统和软件系统。完成了由工业机器人、图像采集设备和工业控制计算机组成的视觉分拣系统工作平台搭建；在MicrosoftVisualStudio2010开发环

6、境下基于OpenCV机器视觉库完成了数字图像处理的程序实现和基于MFC的上位机软件界面设计。软件系统主要分为控制模块、视觉模块和通讯模块三个主要组成部分。（2）针对简单情形下的规则形状物体识别，本文通过实验分析了传统识别方法的局限性，并在此基础上提出了基于特征融合的目标识别方法。该方法将提取图像中目标物体的连通域轮廓总长度、面积和矩形度三个特征组成特征向量，最终基于k最近邻（kNN）分类的思想完成了对目标物体的视觉分类。与传统算法相区别的主要有两点。一是在本文中相似性度量的计算是通过为每一个特征分配相应的权重值，而不

7、是通过传统kNN中通常采用的欧氏距离或曼哈顿距离。另外，在本文中不用人为尝试设定k的合适的取值。本文提出的算法克服了传统方法的缺点，通过融合多个特征的方式完成对目标物体的视觉识别。（3）针对复杂情形下的不规则形状物体识别，本文分析了三种特征点提取匹配算法（SIFT、SURF和ORB）的性能。在本文的图像中，SIFT和SURF提取到的特征点数量较少，所以本文在ORB算法提取特征点的基础上设计出改进的误匹配消除的算法。改进后的算法消除了发生了误匹配的特征点对，具有更好的性能。关键词：工业机器人；视觉分拣；模板匹配；特征点

8、检测II硕士学位论文AbstractDuetotheneedtoincreaseproductivityandreducelaborcosts,thescaleofrobotmarketinChinahasbeenthefirstintheworldformanyyears.Theuseofindustrialrobotsinsteadofar