工件定位视觉系统在坐标机器人系统中的应用研究

摘要

近年来中国机器人产业得到非常迅速的发展，机器人市场占有量全世界最高，机器人产业在国家提出的中国第十三个五年计划中作为重点发展产业，其重要性以及显而易见。我国机器人产业通过科技计划的持续支持，在研发和制造方面具有了一定的基础。自主开发出了弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、冲压、喷漆等工业机器人，其中坐标机器人在码垛，装配以及搬运等过程中依靠其结构简单，成本低廉，运行速度快，交货周期短，适合大批量生产等优势占据了大量的低端加工制造市场。
　　随着生产效率和生产自动化程度的提高，机器视觉系统被引入机器人产业中，其特点是提高生产的柔性和自动化程度。在一些不适合于人工作业的风险工作环境或人工视觉难以满足要求的场所，常用机器视觉来代替人工视觉，机器视觉易于完成信息集成，是实现计算机集成制造基础技术。
　　本文首先对分析坐标机器人的结构特点，选取了其中的一种圆柱坐标机器人为实验对象，确定视觉系统与圆柱坐标机器人控制系统的硬件要求以及总体功能及组成。其次对图像处理方法进行了系统的研究，结合工件实际情况对不同算法进行比较，选择了合适的图像处理算法。然后对工件定位的关键技术如特征提取，中心点提取的问题进行研究，提出了一种多边形中心点提取算法，提高中心点提取精度，使用Visual Studio软件和OpenCV计算机视觉库完成了视觉定位软件的开发。最后编写出坐标机器人控制软件，完成工件定位抓取实验，验证其系统的功能，对测量数据进行分析并得出误差原因。

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1 绪论

1.1 课题背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

1.4 本章小结

2 坐标机器人工件定位系统设计

2.1坐标机器人工件定位系统整体方案设计

2.2坐标机器人本体机械结构设计介绍

2.3坐标机器人控制系统硬件选型及设计

2.4视觉系统硬件选型

2.5控制系统与视觉系统通讯设计

2.6本章小结

3 图像处理及算法研究

3.1图像的增强

3.2图像的噪声及滤波

3.3图像的形态学处理

3.4边缘检测

3.5本章小结

4 图像特征提取及定位

4.1霍夫直线特征提取

4.2 角点检测

4.3工件中心点提取及霍夫圆检测

4.4坐标系转换

4.5本章小结

5 系统软件设计及实验分析

5.1坐标机器人控制系统软件设计

5.2 视觉系统软件设计

5.3 实验验证与分析

5.4本章小结

6 总结与展望

6.1 研究总结

6.2 前景展望

致谢

参考文献