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文科毕业论文

基于双目立体视觉的工件识别定位与抓取系统研究硕士论文

时间:2020/10/14 14:17:53  作者:  来源:  查看:0  评论:0
内容摘要: >5.5.1 控制界面整合495.5.2 HALCON与VC混合编程515.5.3 MATLAB与VC混合编程525.6 工件识别定位与抓取试验545.7 本章小结566 目标工件跟踪试验576.1引言576.2 试验仪器介绍576.3 跟踪原理596.4 跟踪试验与结果...
>5.5.1 控制界面整合49

5.5.2 HALCONVC混合编程51

5.5.3 MATLABVC混合编程52

5.6 工件识别定位与抓取试验54

5.7 本章小结56

6 目标件跟踪试验57

6.1引言57

6.2 试验仪器介绍57

6.3 跟踪原理59

6.4 跟踪试验与结果分析60

6.5 本章小结60

7 总结展望61

7.1 总结61

7.2 展望61

    63

参考文献65

 基于双目立体视觉的工件识别定位与抓取系统研究硕士论文

,

基于双目立体视觉的工件识别定位与抓取系统研究

 

 

随着机器视觉技术的发展,立体视觉尤其是双目立体视觉被广泛应用于物体识别、虚拟现实、工业检测、机器人导航和航空航天等领域。双目立体视觉技术可在多种条件下灵活的获得景物的立体信息,相对单目视觉而言有着不可比拟的优势,是图像处理与机器视觉领域的前沿研究方向。本文采用双目立体视觉系统对目标工件识别定位和机器人抓取试验进行了研究,主要涉及摄像机的标定、目标工件的识别定位匹配和机器人对目标工件的抓取三大部分内容。另外,对目标跟踪进行了初步地研究与试验。

1)采用基于透视变换模型的线性标定方法,在MATLAB软件环境中,利用双目立体视觉系统对摄像机进行标定。该标定方法过程简便,精度基本满足要求。

2)利用HALCON编程环境,对目标工件的图像进行识别匹配,并通过提取边缘特殊点和几何中心,完成工件的定位。该方法在采集图像时可以对图像进行预处理,计算速度快,使用灵活。

3)将工件图像的定位结果传到机器人的控制系统中,通过运动学反解将计算出的世界坐标值转化成机器人各关节需要转过的角度值,然后驱动机器人,完成工件的抓取。

通过工件识别定位和机器人抓取试验,证明该方法计算过程简单,具有较高的控制精度,使用方便,能满足要求。

关键词:双目视觉;标定;HALCON;识别;定位


Abstract

With the development of computer vision technology, the stereo vision, particularly the binocular stereo vision is widely used in object recognition, virtual reality, industrial inspection, robot navigation and aerospace and other fields. The binocular vision can flexibly obtain three-dimensional information of objects in various conditions. It has unparalleled advantages compared with the monocular vision, and it is the forefront of the research directions of image processing and machine vision field. In this paper, using the binocular stereo vision system to study the recognition-positioning of target workpiece and grabbing robot, it mainly relates to the three contents of camera calibration, recognition, loaction and matching of the target workpiece and the workpiece manipulator grabbing. In addition, it also resolves preliminary study and experimental on target tracking.

1) Useing the linear calibration method based on a perspective transformation model to calibrate the binocular stereo vision system in the MATLAB software. This method is simple, and its precision can relatively meet the request.

2) Recognition and matching the images of target workpiece in the programming environment of HALCON, and extraction of the edge of the special points and the geometric center to location the target workpiece. The method can treat the image pre-processing when acquiring the images, it is fasts and flexibility.

3) Sending the location results of workpiece image to the control system of the robot and calculating the world coordinates to get the required turning angle of the robot joints by inverse kinematics solution, then drive the robot to grab the workpiece.

By the experiment of recognition-position of workpiece and robot grabbing,it proved that the method has simple calculation,higher control precition,convenience, and it can meet the requst.

Key words:binocular vision;calibration;HALCON;recognition;locatio


 

1 绪论1

1.1 本课题的来源及研究背景1

1.1.1 课题来源1

1.1.2研究背景1

1.2 国内外研究现状2

1.3 主要研究内容及论文安排4

2 双目立视觉系统的标定7

2.1 引言7

2.2双目立体视觉标定原理7

2.2.1标定原理7

2.2.2标定方法7

2.3 基于透视模型的摄像机线性标定方法8

2.3.1透视模型简介8

2.3.2 坐标系的建立9

2.3.3 摄像机投影矩阵11

2.3.4 摄像机投影矩阵的求解11

2.4标定实验及结果分析13

2.4.1 标定模板的选取13

2.4.2 标定点图像和世界坐标的获取14

2.4.3 投影矩阵的计算16

2.4.4 标定结果验证及分析16

2.5  本章小结18

3 工件识别与对应特殊点的匹配19

3.1 引言19

3.2 HALCON的功能简介19

3.3工件识别的原理20

3.3.1模板匹配原理20

3.3.2 模板的处理21

3.3.3 工件识别22

3.4图像边缘特征点检测24

3.4.1现有角点检测方法24

3.4.2 边缘轮廓的提取25

3.4.3 边缘特殊点的提取25

3.5 对应特殊点匹配30

3.5.1现有立体匹配方法30

3.5.2 改进的对应特殊点匹配方法32

3.6 本章小结35

4 工件姿的三维重建37

4.1 引言37

4.2 三维重建原理37

4.3 三维重建试验与结果分析38

4.4 本章小结39

5 双目立体视觉工件识别定位与抓取系统的开发与试验研究41

5.1 引言41

5.2 GRB-400型四自由度工业机器人41

5.2.1机器人的结构和简图41

5.2.2机器人的控制程序界面43

5.3 GXYZ-3030型三维数控平台43

5.3.1 三维数控平台的结构和简图43

5.3.2三维数控平台的控制界面44

5.4 HV1302UC数字摄像头45

5.4.1 HV1302UC数字摄像头的外观与安装46

5.4.2 HV1302UV数字摄像头的性能46

5.5工件识别定位与抓取控制系统47

  



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