【摘要】：隨著制造業(yè)的日益發(fā)展,以人工切割和半自動切割的傳統(tǒng)坡口切割方式已經(jīng)越來越難以滿足工業(yè)需要。同時,人工切割與半自動切割難以保證切割精度與切割效率,難以完成復雜形狀切割。因此亟需研究能夠在工廠環(huán)境下實現(xiàn)全景圖像獲取、工件自動識別、自動精確獲取工件切割路徑并進行切割的復雜工況機器人切割視覺引導系統(tǒng),實現(xiàn)坡口切割自動化智能化。論文從實際工廠切割環(huán)境出發(fā),搭建實驗平臺,模擬真實切割環(huán)境,使用較大尺寸的工作平臺,實驗中選用不同厚度的切割工件。使用KUKA機器人加外部軸的方式作為外部執(zhí)行器,相機以eye-in-hand的方式固定在機器人上。結(jié)合二維圖像與三維點云的優(yōu)勢,使用二維相機進行圖像拼接與模板匹配,完成工件識別與質(zhì)心位置獲取;利用三維相機進行點云拼接獲取工作平臺中工件點云輪廓,并根據(jù)二維工件識別結(jié)果匹配目標工件點云,提取目標工件機器人切割路徑,實現(xiàn)復雜工況機器人視覺引導切割。論文的主要工作如下:(1)在二維圖像處理方面,重點研究了針對于論文所述實驗環(huán)境的圖像拼接算法。針對論文研究的實驗環(huán)境的特點,選用了基于ROI區(qū)域的ORB特征的圖像拼接算法進行圖像拼接。采用Fast角點主方向識別特征點,使用Brief特征描述與漢明距離實現(xiàn)對應點匹配,通過隨機抽樣一致性算法對匹配結(jié)果提純,根據(jù)提純后的特征點實現(xiàn)圖像配準,最終使用加權(quán)融合實現(xiàn)圖像的兩兩拼接。并且利用此算法對多幅工作平臺進行拼接,獲得滿足精度與時間要求的工作平臺全景圖像。在完成拼接后,使用基于HSV顏色分割的輪廓提取與模板匹配進行目標識別,得到工件質(zhì)心位置,為三維點云處理做準備。(2)在三維視覺方面,重點研究了針對于本實驗環(huán)境的點云拼接算法。以論文的實驗環(huán)境為基礎,對AT相機采集得到的點云進行點云濾波與點云去噪,再進行點云分割,得到工件上表面點云面片。接著,研究了基于協(xié)方差矩陣的點云粗拼接方法和基于ROI區(qū)域的kd-tree數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的ICP點云精拼接算法。在ICP算法原有基礎上,使用基于ROI區(qū)域的圖像分割減小待迭代點云數(shù)量,使用kd-tree數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對ICP算法進行加速,最終實現(xiàn)點云的精確拼接。經(jīng)過實驗驗證,論文所述圖像拼接算法在拼接時間小于2.5s,拼接誤差小于0.1mm,滿足后續(xù)處理要求。(3)提出了使用二維相機和三維相機相結(jié)合的方式實現(xiàn)機器人視覺引導。利用各自優(yōu)勢,使用二維視覺進行圖像拼接、目標識別,得到目標工件質(zhì)心位置。使用三維相機進行點云拼接,根據(jù)二維圖像識別結(jié)果提取目標工件切割路徑,實現(xiàn)復雜工況視覺引導切割。本系統(tǒng)最終視覺引導誤差小于2mm,滿足工件坡口切割精度要求。論文通過二維視覺與三維視覺相結(jié)合的方式實現(xiàn)滿足精度要求的復雜工況機器人視覺引導坡口切割路徑獲取,在工業(yè)生產(chǎn)中具有一定的可行性與實用價值。
【學位授予單位】：北京石油化工學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP242

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 袁文禮;;機器人裝配中的視覺引導定位技術(shù)分析[J];科技與創(chuàng)新;2017年10期

2 王波;;畫面的視覺引導作用[J];美術(shù)界;2007年01期

3 李震;;視覺引導下的觸摸屏高精度自動貼合系統(tǒng)[J];海峽科技與產(chǎn)業(yè);2017年11期

4 王吉岱;王明鵬;;基于視覺引導的自動碼放生產(chǎn)線設計[J];包裝工程;2017年11期

5 余虹靜;馬輝;;日間照料中心室內(nèi)視覺引導設計初探[J];藝術(shù)科技;2017年10期

6 李楷模;文躍兵;;視覺引導淡水魚自動去頭尾系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)[J];食品與機械;2014年05期

7 張武;;視覺引導戲劇發(fā)展[J];山花;2011年16期

8 任工昌;彭亞梅;;機械車間交互性虛擬展示的視覺引導設計[J];裝備機械;2018年01期

9 AQ;;視覺引導:給視線加上路標[J];中國廣告;2002年10期

10 饒琬婧;田嘉;;基于符號理據(jù)性的公交視覺引導系統(tǒng)設計[J];科技創(chuàng)新導報;2013年36期

相關(guān)會議論文 前3條

1 申彥春;;一種基于無線傳輸?shù)囊曈X引導控制系統(tǒng)設計[A];煤礦機電一體化新技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展2012學術(shù)年會論文集[C];2012年

2 雷鳴;王月娟;蔣平;;視覺引導的機器人軌跡跟蹤路徑規(guī)劃的一種新方法[A];1994年中國控制會議論文集[C];1994年

3 喻俊志;;仿生游動控制方法與應用[A];2015年中國自動化大會摘要集[C];2015年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 中國美術(shù)學院設計藝術(shù)學院綜合設計系研究生 饒峻伉;視覺引導和視覺通透展示空間的“暗號”[N];美術(shù)報;2018年

2 記者 吳巧君;助推機器人“眼疾手快”[N];天津日報;2017年

3 經(jīng)濟日報·中國經(jīng)濟網(wǎng)記者 李們達;機器人產(chǎn)業(yè)如何借力資本東風[N];經(jīng)濟日報;2017年

4 工信部賽迪研究院裝備工業(yè)研究所機器人產(chǎn)業(yè)研究室副主任 盧月品;機器人產(chǎn)業(yè)駛?cè)氚l(fā)展快車道[N];中國電子報;2017年

5 陳蘇;機器人眼腦并用展現(xiàn)“制造之美”[N];無錫日報;2019年

6 銷宣;陳列管理讓商品“開口營銷”[N];中國石化報;2019年

7 記者 夏晶瑩;讓殘疾人無障礙交流溝通[N];溫州日報;2011年

8 周奎;營造文化氛圍 構(gòu)筑安全屏障[N];經(jīng)理日報;2008年

9 鄭潔珊 廣州玫諾斯日用化學品有限公司董事總經(jīng)理 李從選 昆明滇虹藥業(yè)有限公司藥品事業(yè)部副總經(jīng)理;藥妝產(chǎn)品如何誘導消費?[N];21世紀藥店;2010年

10 逸秋;中國服務機器人前景廣闊 2020年銷售額將超300億元[N];人民郵電;2018年

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 張滋黎;基于視覺引導的大尺度空間坐標測量方法研究[D];天津大學;2010年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 盧海軍;基于視覺引導的機械臂抓取系統(tǒng)研究[D];閩南師范大學;2019年

2 張正宇;復雜工況機器人切割視覺引導系統(tǒng)研究[D];北京石油化工學院;2019年

3 張彥陽;基于工業(yè)機器人的覆膜貼合視覺引導研究[D];深圳大學;2018年

4 胡榮鎮(zhèn);基于視覺引導的SCARA工業(yè)機械手應用研究[D];深圳大學;2018年

5 張紹勇;水下自主航行器單目單燈視覺引導入塢系統(tǒng)研究[D];浙江大學;2016年

6 孟飛標;視覺引導下自動化立體倉庫管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D];鄭州大學;2018年

7 趙泳嘉;基于視覺引導的機器人共享協(xié)作系統(tǒng)研究[D];吉林大學;2018年

8 莊義欽;基于視覺引導的車間AGV機構(gòu)及嵌入式控制系統(tǒng)設計[D];華南理工大學;2018年

9 韓p樌，

本文編號：2646664