混合摄像机视觉伺服机器人研究与应用

针对单目视觉机器人工件抓取与放置精度不高的问题,提出了基于位置的混合摄像机视觉伺服系统,采用Eye-in-hand和Eye-to-hand摄像机结合的模式,建立混合摄像机视觉机器人系统以实现工件的精确放置.Eye-in-hand摄像机实现对工件的定位和抓取,Eye-to-hand摄像机用于确定机械手爪中心轴线与工件中线的偏差,确保工件精确放置在期望位置.实验结果表明:该混合摄像机视觉伺服机器人系统能将工件准确放置在期望位置.     

基于机器视觉的超视场工件识别抓取系统

目前,应用机器视觉系统进行工件检测时,对于工件体积相较单个相机视场范围较大的超视场工件,因无法拍摄出工件完整图片,因而存在工件识别困难以及定位不准等问题.针对这些问题,本文提出了一种基于机器视觉的超视场工件识别抓取系统WRGS （workpiece recognition and grabbing system）.该系统无需拍摄工件完整图片,采用提取工件上特征点进行形状匹配的方法来实现对超视场工件的有效识别.系统定义了每类工件标准位置用于位姿计算,通过设计由粗到精抓取网络的方法,WRGS解决了超视场工件定位困难的问题,并提高了抓取精度.该系统能通过自学习来适应多种工件,从而提高了系统的柔性.通过实验例证,整个系统抓取时间小于6s,落爪位置与目标在水平方向上的误差≤ 2mm、高度误差≤ 0.2mm、角度误差≤ 0.3°.     

基于视觉定位的机器人搬运技术及应用

机器人通过视觉对工件位置信息进行分析处理,完成相应搬运任务已成为机器人应用的主要发展方向。本文主要针对立体仓储系统中基于视觉定位的物料搬运应用进行研究。系统中采用智能相机Vision Hawk对目标进行视觉定位,运用摄像机标定技术实现相机—机器人坐标系的标定,通过控制软件Workvisual来完成机器人的运动控制和轨迹规划,进而实现机器人对多种类型工件的识别、定位及搬运。     

基于视觉引导的SCARA机器人自动装配系统

现有生产线工业机器人抓取点固定,工件只能以固定的姿态提前摆放在固定的位置,这种装配模式很难满足复杂的工业生产要求且效率低下。设计了基于视觉引导的机器人装配系统改进原有系统。设计了机器视觉系统,实现了工件的快速识别、定位以及姿态确定功能;设计了抓放系统,实现了工件的精确抓取和安装功能;采用Visual Studio的MFC开发,实现图像处理算法,并利用Socket通信将坐标和姿态数据发送给机器人。通过实验验证本系统具有良好的稳定性和快速性,可以满足生产的要求,大幅提高生产效率。     

FANUC智能化机床上下料系统介绍

本文以一个机床上下料应用实例,介绍机器人在智能化机床上下料应用中所涉及到的新技术,以及机器人在机床上下料领域中的应用前景。着重描述了机器人对无夹具定位工件的自动柔性搬运（2D视觉技术）以及3D视觉定位技术。     

基于二维码修正机器人系统的位姿估计方法

为了解决机器人系统工具端定位精度不高的问题，提出一种基于二维码修正机器人系统的位姿估计方法。通过机器人系统获取的地面定位修正二维码图像信息，计算出机器人系统实际位置与机器人示教位置的转换矩阵，并利用转换矩阵生成新的工件坐标系，按照新的工件坐标系移动机器人系统，到达修正后的目标位置。该方法使机器人工具端达到了高精度定位，修正了机器人系统的位姿偏差，精度可达到0.5 mm。     

基于立体视觉的接触式三维测量系统

传统的三维接触式测量方法存在着速度慢、测量范围受限等缺点,而纯粹的非接触式测量方法则存在着特征边缘无法获取的问题。结合两种测量方法,设计了一种新的三维测量系统,该系统采用立体视觉技术对接触式测头的空间位置和姿态进行定位,进而间接计算接触式探针针尖位置来完成空间点的三维坐标测量。实验结果表明:系统测量精度优于0.2 mm,能够应用于工业现场进行复杂工件的典型几何特征检测和模型重构。     

一种并联机械手视觉引导算法

钣金冲压件为例,根据传送带输送的工件具有一致性的特点,介绍了用于从传送带上抓取并将其摆放整齐的并联机械手的视觉引导算法设计,采用一种非匹配的算法,快速将在传送带上杂散分布的工件的位置和角度计算出来;该算法较模板匹配法运算量大大减少,保证了系统的实时性;另外,对于传送带上工件正反面颠倒、工件重叠现象,算法也进行了相应处理;机械手可根据视觉算法得到的工件信息,逆解计算出机械手主动臂转角,从而实现拾放(pick-and-place)操作;对3万件工件实测,其中发生重叠的工件43个,没有正确识别工件28个;该算法对工件定位准确度达到99.7%,证明该算法具有很高的可靠性。     

一种基于视觉的移动机器人定位系统

具有自主的全局定位能力是自主式稳定机器人传感器系统的一项重要功能,为了实现这个目的,国内外均在不断地研究发展各种定位传感器系统,这里介绍了一种采用光学蝗全方位位置传感器系统,该传感器系统由主动式路标、视觉传感器、图象采集与数据处理系统组成,其视觉传感器和数据处理系统可安装在移动机器人上,然后可通过观测路标物「视角定位的方法,计算出机器人在世界坐标系中的位置和方向,实验证明,该系统可以只的在线定位,     

机械视觉疲劳裂纹扩展试件自动定位安装方法

针对现有疲劳裂纹扩展试验中试件的安装定位仍采用操作繁琐、效率低下的手动安装问题,本文提出了一种基于机械视觉的疲劳裂纹扩展试件安装定位方法,首先,对试件及夹具图像进行采集、处理和分析,实现夹具、试件圆心坐标及半径的自动快速识别、孔差距离的精确测量;然后利用模糊PID算法来控制直流伺服电机运动定位,从而实现试件的正确安装定位;最后采用工业数字显微镜对不同时间点的试件位置偏差进行停机测量对比,实验结果表明：所提出方法能够对试件进行精确安装定位,最大偏差为0.122 mm,具有重要的理论和应用价值,并为其它类似基于机器视觉的检测定位方法提供了有价值的参考。     

基于VI-SLAM的四翼无人机多目标视觉定位技术

针对传统多目标视觉定位技术定位误差大这一问题,基于VI-SLAM的四旋翼无人机提出了一种新的多目标视觉定位技术,阐述了定位技术原理,在进行定位时,导航定位系统、航空姿态测量系统、机载光电测量平台共同工作,通过多目标相机标定、锁定目标背景差分确定目标在摄像机坐标系的位置,将摄像机坐标系转换成载机机体坐标系,再将载机机体坐标系转换成大地坐标系,从而实现定位,引入北斗卫星导航系统和递归最小二乘算法降低定位误差。对比实验结果表明,相较于传统定位技术,基于VI-SLAM的四旋翼无人机的多目标视觉定位技术定位误差更小,应用性更广。     

工业机器人定位误差规律分析及基于ELM算法的精度补偿研究

针对工业机器人应用于飞机零部件自动化钻孔时绝对定位精度较差的问题,提出利用极限学习机（ELM）算法建立机器人法兰中心点理论位置与实际位置之间的误差模型,并优化补偿机器人定位精度的方法．首先基于空间网格采样方法,获得了机器人绝对定位误差沿机器人基坐标系不同方向的误差变化规律,分析了建模补偿的可行性;其次建立基于ELM算法的误差补偿模型,并针对误差模型训练中隐含层神经元个数取值问题进行了分析优化．实验结果表明,机器人绝对定位误差值沿其坐标系不同方向存在不同的变化规律,补偿前绝对定位误差分布范围为0.29 mm~0.58 mm,平均误差为0.41 mm;补偿后定位误差分布范围降低到0.04 mm~0.32 mm,平均误差为0.18 mm;采用ELM算法建模的补偿速度快,泛化性能好．     

Statistical analysis of positioning error of a CNC milling machine

The characteristics of the positioning error of a NC milling machine were studied through statistical analysis. It was found that (1) the mean of the error is significantly affected by the table position, (2) the variances of the error at different table positions are from the same population, and (3) the effect of the feedrate on positioning error is not significant. Also, a software correction technique was applied and workpiece error was decreased by 40%.     

Impedance model force control using a neural network-based effective stiffness estimator for a desktop NC machine tool

In manufacturing industries of metallic molds, various NC machine tools are used. A desktop NC machine tool with compliance control capability has been already proposed to automatically cope with the finishing process of an LED lens mold. The NC machine tool can control the polishing force acting between an abrasive tool and a workpiece, where the force control method developed is an impedance model force control. The most important gain, which gives a large influence to the stability, is the desired damping of the impedance model. Ideally, the desired damping is calculated from the critical damping condition of the force control system in consideration of the effective stiffness. The effective stiffness means the total stiffness including the characteristics composed of the NC machine tool itself, force sensor, tool attachment, abrasive tool, workpiece, zig and floor. One of the serious problems is that the effective stiffness of the NC machine tool has undesirable nonlinearity, so that it may destroy the stability of the force control system. In this paper, a systematic tuning method of the desired damping in the control system is considered by using neural networks, where the neural networks acquire the nonlinearity of effective stiffness. It is confirmed that the impedance model force controller with the neural network-based (NN-based) stiffness estimator allows the NC machine tool to achieve a high quality finished surface of an LED lens mold with a diameter of 3.6 mm.     

基于视觉检测技术的轮毂位置精确测定

针对工业技术智能化的发展趋势,及电动车轻质合金轮毂机械加工工艺,对装卡位置精度要求高,文章研究一种有效的轮毂装卡位置精准测定方法,以解决当前检测方法,易受人为因素影响、效率低、稳定性差等问题;提出一种基于机器视觉技术的非接触式轮毂装卡位置精确测定方法,应用CCD工业相机搭建视觉检测系统,运用双特征位置精确测定方法,提取相机摄入图像中轮毂气门孔和中心孔的两处主要特征,通过对双特征数据的分析与计算确定轮毂位置精度误差,并根据计算数据输出装卡位置误差,应用分段位移、逐渐次定位的方式进行反馈补偿;通过实验测量表明,在系统的测量参量值中,角度标准差为0.0226°,测量不确定度为0.0036°,测量精度理想,平均检测时间为0.29 s,检测时效性良好,能够满足轮毂自动化加工位置检测的性能要求。     

Graphics-assisted Rolling Ball Method for 5-axis surface machining

In this paper, a graphics hardware-assisted approach to 5-axis surface machining is presented that builds upon a tool positioning strategy named the Rolling Ball Method presented in an earlier paper by the present authors [Comput. Aided Des. 35 (2003) 347]. The depth buffer of the computer's graphics card is used to compute the data needed for the Rolling Ball Method, which generates gouge-free 5-axis curvature-matched tool positions. With this approach, the tool path for a workpiece can be computed with triangulated data instead of parametric surface equations. It also permits the generation of tool paths for multiple surface patch workpieces that have only positional continuity. The method is easy to implement and it is robust since every tool position is computed with the same algorithm regardless of the type of surface. For illustration, tool paths were generated for a workpiece with two bi-cubic surface patches, connected with only position continuity. Simulations for gouge-checking and machining tests were performed. Workpiece cusp heights were measured using a coordinate measuring machine. The maximum undercutting measured in the machining examples was 0.07 and 0.05 mm, which is within the expected NC machine accuracy and measuring capabilities for surfaces.     

RV减速器行星架主要参数在线检测研究

针对行星架轴承安装孔的孔组位置度、平行度、孔径尺寸和圆度公差在线检测,提出一种快速检测的方法来实现多传感器对行星架关键尺寸进行测量。以行星架外圆为定位基准,采用接触式电感传感器对孔组位置度和平行度误差进行检测;根据被测孔径特点,采用非接触气动测量方式实现对行星架轴承安装孔内径和圆度的快速评定的方案,详细分析了各参数的评价方法。通过对研制出的样机与三坐标测量机的测量结果进行实验比对,实现孔组的位置度误差<3μm、孔径及圆度误差<2μm、平行度误差<1μm和整机测量节拍<1 min,结果表明本系统的测量方法和评定算法准确可靠,满足企业在线生产需要。     

一种应变片装配系统的校准方法

为了解决机械臂装配系统中基座坐标系难以确定及空间位置获取时需进行运动学建模的难点,提出了一种基于工具坐标的偏差式计算方法用于应变片装配。通过工作坐标与弹性体装配孔中心位置重合校准,将应变片偏差与弹性体偏差投影至工具坐标系,建立了装配系统的偏差计算模型。通过基于质心的绕贴装头中心旋转且等角度分布于圆周上的多幅图像信息,使贴装头中心定位和坐标重合点精确到亚像素级精度,实现了高精度贴装头位置和坐标点重合校准。实验结果表明该系统能很好地完成应变片的自动装配任务,6 s完成一次应变片的安装,且装配精度能达到0.2 mm。     

机器人RV减速器摆线轮在线检测关键技术研究

为满足机器人RV减速器摆线轮在线检测要求,提出了一种采用多传感器测量系统对其关键尺寸进行快速检测的方法.设计出以中心孔为定位基准,采用接触式电感传感器对孔组位置度误差进行检测;根据被测孔径特点,采用非接触气动测量方式实现对摆线轮轴承安装孔内径和圆度的快速评定的方案.通过对研制出的样机与三坐标测量机的测量结果进行实验比对,实现孔组的位置度最大测量误差小于3μm,孔径及圆度最大测量误差均小于1μm,整机测量节拍均小于1 min的结果,实验表明本系统的测量方法和评定算法准确可靠,满足企业实际在线生产需要.