黄桃挖核机器人视觉识别算法研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wjh901223
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近年来,工业机器人的研究和应用一直是科学研究和社会关注的热点之一,但由于种种原因,工业机器人的研究,尤其是应用前进的非常缓慢,其中既有社会因素也有技术因素,除了一些社会因素如劳动力就业问题、信息不对称等因素外,技术也是一个非常重要的因素,由于对工业机器人的要求较高,如较高的灵巧性、较高的稳定性、较高的环境容忍度等问题,一直困扰着工业机器人的研发与应用,另外,由于工业机器人不具有通用性,导致研发成本和制造成本高昂,也是制约工业机器人应用的一个重要因素,因此,工业机器人的概念提出多年后,依然很难实现应用。  然而,随着社会的发展,劳动力短缺和劳动力成本的上涨也成了企业和社会所不可避免的问题,因此,发展工业机器人已是迫在眉睫的事,另外,发展工业机器人也是工业4.0的必经之路,是我国制造业转型的重要环节,因此,发展工业机器人刻不容缓。然而,工业机器人在性能上要求较高,尤其是在灵活性和精确度上,而在提高工业机器人的灵活性和精确度上,图像的应用就显得格外重要了。本文将重点研究图像在黄桃挖核机器人上的应用,提高黄桃挖核的准确性,减少黄桃的浪费率。  黄桃罐头加工时,有黄桃挖核这一步骤,由于黄桃去核对灵活性要求较高,因此,工厂实际加工中都是采取人工去核的方式来完成此项工作,但由于近年来劳动力的减少和劳动力价格的不断攀升,对于本来就利润微薄的水果罐头行业更是雪上加霜,因此,研发一款代替人工进行挖核的黄桃挖核机器人是非常有必要的。要想实现人工的效果,就必须实现较高的灵活性,本文通过图像技术设计桃核快速识别算法来解决灵活性问题。桃核识别算法最终目标是准确找到桃核的方向,然后将方向数据传送给控制芯片,由控制芯片实现动作。在识别桃核方向的过程中,主要包括图像分割、特征提取、分类识别等步骤,其中,图像分割包括桃子区域的分割、桃核的分割,分割的方法有两种,一种是利用RGB通道运算,然后通过阈值分割的方法进行分割,另一种是将RGB空间转化到HIS空间,然后通过H通道进行分割;图像区域的特征提取包括桃子和桃核的椭圆拟合、桃核偏心距的提取,椭圆拟合可找到椭圆的对称轴,以获得桃子的对称轴;分类识别主要是利用椭圆拟合的结果和偏心距通过决策算法获得最终的方向,至此完成识别目标。本文在每一步中,都运用了两种以上的方法,并从识别准确度和速度进行对比,寻找出最优的算法。
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