基于单目视觉的工业机器人定位系统的设计.pdf

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1、2015年5月机床与液压Mav20l5第43卷第9期MACHINET00L＆HYDRAULICSVo1．43No．9DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2015．09．010基于单目视觉的工业机器人定位系统的设计李星云，李众立，廖晓波(西南科技大学制造科学与工程学院，四川绵阳621010)摘要：在工业生产中，工业机器人如何能够准确地抓取和摆放工件是自动化生产中的一个重要问题，而问题的关键是准确地获取工件目标位置和姿态的信息。针对此问题，以图像辨识、处理及视觉定位为主要研究内容，设计了一种处理简单、计算准确的单目视觉定位系统。该系统包含静态

2、图像采集平台、图像测量模块及与之匹配的三维空间中单目定位算法与姿态测量算法。经测试实验，并通过对数据和误差进行分析，系统满足自动化生产过程中对工件的空间定位与姿态测量的要求。关键词：工业机器人；单目视觉；空间定位；姿态测量中图分类号：TP24文献标志码：A文章编号：1001—3881(2015)9～035—4DesignonIndustrialRobotPositioningSystemBasedonMonocularVisionLIXingyun，LIZhongli，LIAOXiaobo(SchoolofManufacturingScienceandEngi

3、neering，SouthwestUniversityofScienceandTechnology，MianyangSichuan621010，China)Abstract：Inmodernmanufacturing，theindustrialrobothowcanaccuratelyandquicklygrabandputtheworkpieceisanimpo~tantproblemintheautomatedproduction，andthekeyistoaccuratelyobtmnworkpieceinformmionofpositionandatt

4、itude．Aimedatthisproblem，asimagerecognition，processingandvisualpositioningofthemainresearchcontent，asimpleprocessingandcalculatingaccuratdymonocularvisionpositioningsystemwasdesigned．ThissystemWascontainedofthestaticimageacquisitionplatform，imagemeasuringmoduleandthemonocularlocaliz

5、ationalgorithmandattitudemeasurementalgorithmofthree—dimensional(3-D)spacetomatch．Throughtestingexperiments，andanalyzingofdataanderror，thesystemsatisfiestherequirementsfromworkpiecespatialorien-tationandattitudemeasurementintheprocessofautomationproduction．Keywords：Industrialrobot；M

6、onocularvision；Spatialorientation；Attitudemeasuring0前言器和0V3640图像传感器，以工件为目标，设计出一视觉定位技术是机器人领域的一个重要研究方套集成高，计算快，测量准确的单目定位系统。向，它综合运用了机械学、电子学、光学、图像处1单目视觉定位系统的组成理等学科，将其应用到工业生产中，可以对目标尺寸1．1静态图像采集平台和位姿进行测量，具有非接触、速度快、柔性好等优点，在现代制造行业中具有非常广泛的应用前景。GPENG介绍了视觉技术的关键问题，实现了对目标的定位。但该方法的缺点是利用单个特征点进行测量，容错

7、率较低；沈慧杰建立了单目视觉测距的模型，但是要通过设置在场地上特征点与摄像机之间构成三角关系后求出坐标，加大了运算量。周娜建立了基于平面模板的摄像机定位方法，但为了获得图像间以及模板与图像之间对应点的匹配，需要人为干预，不能实现实时定位。单目视觉定位在理论上有很多的研究，但图像处理主要是在计算机上进行，所以集成性较低，成本较高。论文从实际生产情况出发，提出了一种在嵌入式平台上的单目视觉定位方法，选用$3C2440微处理图1静态图像采集平台结构收稿日期：2014-03—31基金项目：四川省科技支撑计划项目(2009ZC10810)作者简介：李星云(1988一)，

8、男，硕士研究生，研究方向为视觉控制技术