工业机器人视觉定位与工件装配研究

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机器视觉是工业机器人获取位置参数和运行信息的重要手段之一,将其引入到机器人定位装配系统中,大大提高了机器人的智能化水平和系统的自动化程度。配备机器视觉技术的工业机器人系统,能够使机器入脱离简单的示教或离线编程方式,显著提高了工业生产效率并降低了劳动力成本。本文构建了工业机器人的视觉系统,深入研究了视觉引导的淋浴花洒喷头核心部件的定位和自动装配,并对过程进行了仿真验证。论文主要工作包括:  首先根据工业淋浴花洒喷头自动装配对定位精度、工作距离、安装位置等要求进行了机器人视觉系统设计,对工业摄像机、工业镜头、光源等硬件进行选型,搭建了Eye-to-Hand和Eye-in-Hand的机器人视觉硬件平台。  其次研究了机器人视觉定位装配系统中工件位姿的测量。针对图像采集受到的光线变化等环境干扰,在定位前对图像进行滤波、增强等图像预处理;采用基于形状的模板匹配来定位目标工件在图像坐标系中的位姿,并用高斯金字塔来提高匹配速度以适应工业要求。研究了工业机器人手眼系统的标定。基于平面标定板标定了摄像机的内外参数并使用线性模型校正镜头的畸变;研究了传统的手眼标定方法,包括Eye-to-Hand和Eye-in-Hand模型;基于摄像机标定和传统标定提出了适用于工业视觉的快速标定方法;提出了一种基于Levenberg-Marquardt算法和边缘模板匹配技术寻找机器人末端中心图像坐标的新方法。  基于Visual Studio的C#平台,构造了工业机器人视觉定位与装配软件系统。实现了上述算法和人机界面,可以快速标定机器人视觉系统和手眼系统,并实现了工业淋浴花洒喷头核心部件的视觉定位和自动装配。实验结果表明Eye-to-Hand和Eye-in-Hand系统的定位精度分别可达到0.03mm和0.02mm,整体定位精度0.043mm,满足基于机器人的花洒喷头核心部件自动装配系统的要求。
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