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工业机器人视觉识别系统研究思路

时间：2017-11-24 来源：机器人在线阅读：9702

工业机器人视觉识别系统研究思路

鉴于目前大多数的焊接作业都是采用示教再现的作业模式，为实现焊接机器人自主示教，提高焊接过程的智能化、自动化水平，视觉传感的方式在这个过程中起着关键的作用，而视觉技术中的图像处理技术在实现焊接自动化中起着重要的意义。针对这些问题，本文研究了搭建了一套焊接机器人实现自主示教的系统，该系统主要由Universal Robots公司生产的UR3型号的机器人、工业CMOS相机组成。基本的原理是将摄像机固定在一个合适的位置，使其视野包含全部的工作区域，与机器人形成Eye-to-hand的手眼关系。采集焊接路径的图像信息，通过对图像进行处理后，获取焊接路径的特征点坐标并拟合出实际焊接路径的方程，对机器人的进行运动轨迹规划，通过计算机与机器人控制器的通讯，控制机器人完成焊缝的焊接作业。

本文主要以视觉系统的数字建模，焊接路径图像的处理以及机器人自主轨迹规划三个主要内容作为研究主线，同时涉及其他相关的关键技术难点进行研究，论文的主要结构组成如下:

第一章介绍了课题研究的背景和意义，以及焊接机器人的应用现状和发展趋势，阐述了将视觉传感器应用到焊接作业的重要研究意义。

第二章介绍了焊接路径视觉识别中的数字模型，建立摄像机的标定模型，对摄像机标定理论进行阐述并做相应的标定实验，得到摄像机的内外参数，并提出了基于外参数的相机标定精度评估方法。介绍了机器人的手眼关系模型，同时进行手眼关系的求解实验，得到摄像机坐标系到机器人基坐标系的转换矩阵。第三章对焊接路径图像进行处理，包括图像的预处毯图像的边缘检测法，提取焊接路径的边缘特征信息后对路径进行拟合，得到焊接路径的方程，为后面的视觉控制打下基础。

第四章对UR3机器人进行运动学建模，并对其正逆运动学进行求解。构建焊枪中心的偏差控制模型，采用比例控制律控制机器人的运动量，基于TCP/IP的通讯技术实现计算机与UR3机器人控制器之间的通讯，控制焊接机器人完成纠偏)并对焊接过程做了轨迹规划。

第五章是实验和分析，主要将前几章的内容应用到UR3机器人上，实现对焊缝的自动焊接实验，通过对焊接效果的分析，指出了产生误差的可能原因并提出改善方案，提高系统的精度和稳定性。