本文關鍵詞：基于視覺定位的上下料機械手系統(tǒng)研究

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【摘要】：工程機械是現(xiàn)代化工業(yè)的重要組成部分,在國防建設、城市建設、環(huán)境保護、交通運輸、能源工業(yè)、原材料工業(yè)建設等方面有著廣泛的應用。履帶輪是履帶式工程機械的重要組成部分,為了獲得更好的力學性能,該零件的加工必須經(jīng)過淬火和回火處理。目前履帶輪熱處理工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡劣,自動化水平較低,工作效率不高,履帶輪淬火后搬運時間不能保證。為了嚴格控制淬火和回火之間的準備時間,保證工件的質量,提高整個加工過程的效率,研究開發(fā)一套自動化搬運設備顯得十分重要。本文以橫向項目履帶輪自動上下料生產(chǎn)線系統(tǒng)為背景,首先介紹了國內外機器人研究現(xiàn)狀和計算機視覺的發(fā)展現(xiàn)狀,并著重論述了機器人視覺的發(fā)展,以及目前常用的視覺處理方案。在此基礎上,根據(jù)項目的要求提出了機械手的整體構建方案,并對系統(tǒng)中用到的關鍵技術進行了研究。根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場上下料過程中出現(xiàn)的問題以及工件的形狀特征,進行了機械手整體結構設計,并開發(fā)出一種新型專用手爪。使整個機械手除了具有搬運功能外,還能實時的監(jiān)測手爪與工件的位置關系,防止碰撞發(fā)生;并在出現(xiàn)抓取偏差時檢測出工件中心與手爪中心的偏移量,實時糾正偏差,完成抓取過程的自動定中要求。針對工業(yè)現(xiàn)場不利于采用標定板進行標定的特點,在傳統(tǒng)標定方式的基礎上提出了一種利用工件進行非均勻標定的方法。根據(jù)工件出現(xiàn)在視覺區(qū)域的位置,確定可標定的視覺范圍,即視覺的重點標定區(qū)域,利用工件的實際坐標和圖像坐標的匹配點確定標定點,通過一組標定點采用局部線性插值完成對像機的快速標定,并用來輔助機械手系統(tǒng)完成對工件的視覺定位。搭建試驗平臺,進行軟件程序編寫,通過實驗驗證該方法的可行性,并進一步分析了同一區(qū)域內,標定點個數(shù)和定位誤差的關系。之后對通過實驗獲得的大量數(shù)據(jù)進行數(shù)理統(tǒng)計,工件在工件框內九個區(qū)間上符合正態(tài)分布,與所提出的非均勻標定法的結果相吻合,進而驗證了基于視覺定位上下料系統(tǒng)的實用性。
【關鍵詞】：履帶輪 機械手 防碰撞手爪 視覺定位 非均勻標定
【學位授予單位】：河北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP241
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 課題的研究背景及意義9
• 1.2 國內外相關領域研究現(xiàn)狀9-14
• 1.2.1 機器人研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 機器視覺研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 像機標定12-13
• 1.2.4 圖像處理技術13-14
• 1.3 本課題主要研究內容14-17
• 第二章 上下料直角坐標機械手系統(tǒng)總體結構設計17-25
• 2.1 引言17
• 2.2 上下料機械手系統(tǒng)方案設計17-19
• 2.3 控制系統(tǒng)硬件設計19-23
• 2.3.1 上下料機械手控制系統(tǒng)總體結構19
• 2.3.2 硬件選型19-23
• 2.4 上下料機械手軟件控制系統(tǒng)23-24
• 2.5 本章小結24-25
• 第三章 上下料機械手結構設計25-41
• 3.1 引言25
• 3.2 工件分析25-27
• 3.3 上下料機械手主要技術參數(shù)27-28
• 3.3.1 上下料機械手自由度27
• 3.3.2 上下料機械手的定位精度27-28
• 3.3.3 上下料機械手工作范圍28
• 3.3.4 上下料機械手的允許運行速度和承載能力28
• 3.4 上下料機械手結構設計28-36
• 3.4.1 上下料機械手本體結構設計29-30
• 3.4.2 上下料機械手末端防碰撞手爪結構設計30-36
• 3.5 關鍵組件選取與校核36-40
• 3.5.1 X軸方向運動組件的設計36-37
• 3.5.2 Y軸方向運動組件的設計37
• 3.5.3 Z軸方向運動組件的設計37-38
• 3.5.4 手爪組件的設計38-39
• 3.5.5 機械手各部分運動時間的校核39-40
• 3.6 本章小結40-41
• 第四章 上下料機械手控制系統(tǒng)關鍵技術41-59
• 4.1 引言41
• 4.2 視覺系統(tǒng)標定41-47
• 4.2.1 像機線性成像模型41-43
• 4.2.2 圖像畸變分析43-44
• 4.2.3 局部線性化的標定方法44-47
• 4.3 工件世界坐標提取47-50
• 4.4 工件圖像坐標提取50-55
• 4.4.1 圖像采集處理50-51
• 4.4.2 工件識別51-52
• 4.4.3 工件定位52-55
• 4.5 基于單目視覺定位控制流程55-57
• 4.6 本章小結57-59
• 第五章 系統(tǒng)實驗59-71
• 5.1 引言59
• 5.2 上下料機械手實驗平臺的搭建59-61
• 5.3 上下料機械手系統(tǒng)實驗結果與相關分析61-70
• 5.3.1 碰撞檢測61-67
• 5.3.2 探頭自動定中精度測量67-68
• 5.3.3 圖像中心提取精度實驗68-69
• 5.3.4 視覺標定精度實驗69-70
• 5.4 本章小結70-71
• 第六章 結論與展望71-73
• 參考文獻73-77
• 致謝77

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本文編號：1097274