基于Harris-SIFT算法的缝料视觉定位系统

在缝制行业中,为了提高缝制工艺的自动化程度,通常采用机械手实现对缝料的装卸工作;对于流水线上姿态和位置随机的缝料,采用传统工业机器手示教和预先编程的方式已无法满足工艺要求;文章在对传统SIFT(Scale-invariant feature transform)算法分析的基础上,设计了一种基于Harris-SIFT算法的缝料视觉定位系统;系统首先对视觉定位平台进行相机标定,建立图像几何模型和消除畸变;其次,将采集到的图像进行预处理操作,采用Harris-SIFT算法计算获取姿态信息;最后,利用定位平台对不同形状的缝料花样进行实验验证;实验结果表明,系统能够快速提取缝料的特征点并进行高精准匹配,其定位精度达到0.2mm,角度偏差小于0.15°,且运算速度相比传统SIFT定位系统提高了4~5倍,能够满足缝料工艺操作要求。     

基于机器视觉的水果分级分拣系统关键技术研究

综合考虑自动分拣系统的各项功能要求,设计了自动分拣系统的整体方案.系统包括硬件和软件设计2部分.其中,硬件设计主要包括图像采集、机械手、传送带等模块,通过图像采集模块获取图像,通过机械手抓取水果.软件设计包括水果位置检测和分类识别两部分.通过研究水果的位置检测方法,对水果图像进行预处理,通过多种算子实施边缘检测,再基于...     

一种套件精密对接自动装配实验系统

针对点火靶装配中的套件对接装配,搭建了一套可实现微米级定位、视觉和力觉检测的装配实验平台.通过对装配零件的分类判别以及对应图像的识别检测,实现了位置闭环控制.对套件对接圆环的装配过程进行了分析并建立了装配力模型,在该模型的基础上提出了装配力控制方法.最后,对所研制的自动装配实验系统进行了定位和对接实验,验证了系统的装配力控制、装配精度和效率.     

物品自动分拣搬运装置的设计与实现

为实现智能化的物品自动分拣搬运装置,验证基于图像识别和二维导轨移动的搬运系统的可行性,设计了本套导轨式自动分拣搬运系统模型。本系统统基于Open CV图像处理函数库可以对场地内分散的多个有颜色和形状特征的物品图像信息进行采集和分析处理,实现了较为准确的识别与定位,并通过二维导轨和机械手完成物体的抓放和移动。     

基于机器视觉的卫星天线模块自动精密装配技术

针对卫星天线模块自动化精密装配需求,介绍一种基于机器视觉的机器人自动精密装配方法。通过6自由度工业机器人和相机建立Eye-in-Hand和Eye-to-Hand混合的自动装配系统,对系统进行手眼标定,从而确定相机、机器人、工具之间的相互位置关系,通过图像处理获取装配位置像素坐标,并通过坐标变换将像素坐标点转换为机器人基坐标点,控制机器人完成天线模块自动装配。装配时通过Eye-to-Hand和Eye-in-Hand系统分别直接定位天线模块上连接器公头和母头位置,消除连接器安装位置误差和模块外壳加工尺寸误差对定位精度的影响,该系统通过一次标定即可实现机器人末端工具在距目标物体垂直距离相同情况下X/Y任意位置的定位功能。实验结果证明该方法准确可行,所设系统满足50μm装配公差天线模块的自动精密装配要求。     

基于机器视觉的移动工件抓取和装配的研究

针对工业生产线上某产品上下盖自动装配的问题,运用运动控制理论与机器视觉相结合,搭建了一套模拟工业生产线产品装配系统；首先利用工业相机对进入视场 的工件进行单帧图像采集,获取图像数据；然后利用OpenCV对数字图像进行处理,包括中值滤波、阈值分割、孔洞填充、边缘提取来获取数字图像的特征；之后通过质心法结合矩形拟合计算出工件的质心坐标和偏转角度；最后引导六轴机械臂抓取产品的时候能根据图像处理结果进行纠偏和补偿；该系统采用平面棋盘格标定板对工业相机进行了标定,并且在线进行了验证,实验结果表明,工件抓取和装配成功率为100%,满足工业现场的装配精度要求。     

基于步进电机的工业取料机械手的定位控制

给出了步进电机控制的工业取料机械手定位方法，给出了符合实际情况的电机升降速曲线图和软件实现方法。最后，通过实验证明了该方法精度高、稳定性好，目前该方法成功运用于工业取料机械手。     

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。     

电动吸盘式分拣机械手自动控制系统设计

由于传统手动系统存在电机回转角度不准确、分拣效率低等问题,研究出一套自动分拣控制系统是具有必要性的,为此,提出设计电动吸盘式分拣机械手自动控制系统。架构自动控制整体方案框图,分别对系统硬件与软件展开设计,根据控制系统硬件原理,实现机械手上下料的自动传输,设计分拣机械手自动上下料装置方案,并对系统输入输出信息进行分配;设计触屏界面,对回转角度允许的误差和机运行速度展开分析,由此实现系统自动控制与运行。通过实验对比结果可知,采用自动控制系统电机回转角度准确、且分拣效率高。     

基于视觉定位的带电作业锁杆无线遥控操作技术

利用视觉定位能精确转换图像坐标为真实位置的能力,结合机器人技术,提出基于视觉定位的带电作业锁杆无线遥控操作技术。根据视觉定位原理,使用VisionHAWK智能相机采集带电作业锁杆图像,运用Visionscape软件分析及处理获取的图像,采用像素网格划分法计算所得图像坐标,通过摄像机标定方法,利用Visionscape软件将图像坐标转换为锁杆真实坐标信息,并传送至KUKA机械手;无线遥控操作技术将空间鼠标当作输入机械手控制命令的设备,以控制锁杆运动及路径规划,实现带电作业锁杆无线遥控操作。实验结果表明：该技术将图像坐标转换为真实坐标的平均误差约为0.82mm;该技术使用后的定位区域中心和实际操作中心之间的像素距离较小,定位效果显著;该技术引导机械手控制锁杆运动的轨迹和设定路径基本一致,遥控操作性能良好。     

基于点线特征的解耦视觉伺服控制方法

针对机器人的自动对准问题,提出一种基于点线特征的解耦视觉伺服控制方法。所提方法以点和直线作为图像特征,并利用图像特征的交互矩阵解耦姿态控制和位置控制,实现六自由度对准。首先利用直线及其交互矩阵设计姿态控制律,以消除旋转偏差;然后利用点及其交互矩阵设计位置控制律,以消除位置偏差;最后实现机器人末端目标的自动对准。在对准控制过程中,基于执行的相机运动量以及相机运动前后特征的变化量,可实现对深度的在线估计。另外,还设计了监督器对相机的运动速度进行调节,从而确保特征一直处于相机视野当中。在Eye-in-Hand机器人平台上,分别用所提方法和传统的基于图像的视觉伺服方法实现了机器人的六自由度对准。所提方法经过16步实现了机器人的自动对准,对准结束时机器人末端位姿的最大平移误差为3.26 mm,最大旋转误差为0.72°。相较于对比方法,该方法的控制过程更加高效,控制误差收敛更快,对准误差更小。实验结果表明,所提方法可以实现快速高精度的自动对准,能够提高机器人操作的自主性和智能化水平,有望应用于目标跟踪、拾取和定位、自动化装配、焊接、服务机器人等领域。     

小型断路器柔性装配中视觉识别系统的设计与应用

现代制造业对小型断路器（MCB）生产过程的效率和精度要求都在不断提高,传统的人工装配效率低且装配质量参差不齐,而传统基于振动盘上料的自动装配技术限制了制造的柔性化水平。针对上述问题以及未来的市场需求,提出了一种基于机器视觉的小型断路器柔性装配系统,该系统搭建专用的视觉识别模块,通过VGG-16架构的深度学习分类器和特征模板匹配方法,对小型断路器零件的种类、位置坐标、当前姿态进行识别,并将识别结果发送给工业机器人控制器,指导工业机器人对不同型号产品的不同零件类型通过机器人夹爪的灵活切换来完成不同的装配任务。实验表明,该系统对零件种类识别准确率为99.8%,坐标偏差在±0.3mm以内,旋转角度偏差在±0.8°以内,达到了MCB装配的精度要求,符合柔性化制造的需求。     

Task-board task for assembling a belt drive unit

ABSTRACT

A task board is a board for assembling parts, developed to test the abilities of a robot system to perform assembly operations associated with a manufacturing process. This study describes a task board that can serve as a basis for developing program modules for assembling a specific product. A properly designed task board can serve as a preliminary template for a specific assembly and can promote robotic assembly. This study analyzes the design of a Task-board task performed at the World Robot Summit 2018 (WRS 2018). The main competitive task at the WRS 2018 was the assembly of a belt drive unit. Analyses showed that the directions of assembly, especially the horizontal direction, were common difficulties in both Task-board and Assembly task competitions. Development of a task board for a specific assembly product requires an increase of its relevance to the assembly product, such as using the same workpieces or using similar assembly orientations.     

基于人机交互的机械臂位姿自动监视系统设计

为了提高机械臂位姿自动监视和控制能力,提出一种基于人机交互的机械臂位姿自动监视系统设计方法,系统设计包括机械臂的位姿自动控制算法设计和系统硬件设计两部分,采用粒子滤波位姿跟踪方法进行机械臂的动态定位位姿参数信息采集和融合处理,在动态和静态环境下,结合加速全局定位方法进行机械臂位姿自动监视的人机交互设计,构建机械臂人机交互的动态定位控制模型,采用自适应位姿跟踪方法实现对机械臂的位姿自动监视,通过捕捉未知目标的质量特性参数,实现机械臂的位姿自动监视和人机交互设计。通过DSP和嵌入式ARM实现对机械臂位姿自动监视系统的硬件设计。测试结果表明,采用该方法进行机械臂位姿自动监视的自动化水平较高,智能性较好,提高了机械臂的位姿自动监视和控制能力。     

Robotic assembly automation using robust compliant control

Industrial robots used to perform assembly applications are still a small portion of total robot sales each year. One of the main reasons is that it is difficult for conventional industrial robots to adapt to any sort of change. This paper proposes a robust control strategy to perform an assembly task of inserting a printed circuit board (PCB) into an edge connector socket using a SCARA robot. The task is very challenging because it involves compliant manipulation in which a substantial force is needed to accomplish the insertion operation and there are some dynamic constraints from the environment. Therefore, a robust control algorithm is developed and used to perform the assembly process. The dynamic model of the robotic system is developed and the dynamic parameters are identified. Experiments were performed to validate the proposed method. Experimental results show that the robust control algorithm can deal with parameter uncertainties in the dynamic model, thus achieve better performance than the model based control method. An abnormal case is also investigated to demonstrate that the robust compliant control method can deal with the abnormal situation without damaging the system and assembly parts, while pure position control method may cause damages. This strategy can also be used in other similar assembly processes with compliant applications.     

Cell production system for assembly

The recent diversification of market needs and shortened product life have necessitated frequent model changes which robot assembly lines can no longer accommodate.

This paper proposes automatic assembly by a cell production system as a possible solution to this problem. The system is a combination of intelligent assembly cells with a conveyor system or an automatic guided vehicle system. This not only requires very little start-up time but also has high dispersibility and expansibility, because each cell can function independently whereas a robot assembles several parts. A demonstration assembly cell proved to have high flexibility and capability for long unmanned operation.     

An image processing algorithm for the automatic manipulation of tie rod

In this paper, we present a robust image processing algorithm for the automatic manipulation of tie rod in the automotive assembly process. A sensing system consisting of a camera and a slit laser is used to obtain 3D data for processing. It is attached to the robot’s arm. A nut runner is used as an end-effector of the robot to manipulate the bolt and nut on the tie rod. For the successful operation, a robust image processing algorithm that can cope with diverse illumination variations in manufacturing conditions is required. We present a robust algorithm for the extraction of laser contours on images. It consists of two steps where color and grey information is used to cope with clutters caused by laser reflections on metal surfaces. Experimental results using many images under real conditions show the robustness of the proposed algorithm.     

一种基于机器人的航天器大型部件自主装配方法

航天器大型部件在狭小空间中装配存在着视野受限、目标位置不可见等问题,传统的吊装方法无法精确调整位姿、磕碰风险极高．本文提出一种基于双目视觉定位的机器人辅助装配路径规划方法．该方法以航天器、待安装部件以及机器人等装配要素的3维模型为基础,采用双目视觉系统对航天器上安装位置的几何特征进行精确定位．利用测量结果确定机器人和航天器之间的相对位姿关系,进而构建航天器装配现场的虚拟环境,识别装配过程中的几何约束,然后利用轴对齐包围盒方法进行碰撞检测,采用随机路图法规划出一条无干涉的装配路径,最后利用离线编程技术生成机器人可执行的装配序列．以某型号航天器激光测高仪为对象开展装配试验,完成了大型部件在狭小凹舱内的无磕碰安装．结果表明该方法可以实现对螺纹孔精准定位,快速规划出无干涉装配路径,能够控制机器人安全、高效完成大型部件在狭小空间下的安装作业．     

基于机器视觉PCB裸板缺陷自动检测研究

运用参考比较法对机器视觉PCB裸板缺陷检测进行了研究。在相机摄像头下同一位置采集多幅标准PCB图像累加求平均值得到标准电路板图像,运用Harris角点算法进行标准电路板图像和待测电路板图像的配准,分别对标准电路板图像和待测电路板图像进行灰度变换、中值滤波、二值化、异或等图像处理检测出缺陷区域,然后通过形态学消除伪缺陷,实验证明,该检测方法有较高的准确率。     

Image similarity based on Discrete Wavelet Transform for robots with low-computational resources

This paper describes a similarity measure for images which can be used in image-based topological localization and topological SLAM problems by autonomous robots with low computational resources. Instead of storing the images in the robot’s memory, we propose a compact signature to be extracted from the images. The signature is based on the calculation of the 2D Haar Wavelet Transform of the gray-level image and its size is only 170 bytes. We called this signature the DWT-signature. We exploit the frequency and space localization property of the wavelet transform to match the images grabbed by the perspective camera mounted on board the robot and the reference panoramic images built using an automatic image stitching procedure. The proposed signature allows, at the same time, memory saving and fast and efficient similarity calculation. For the topological SLAM problem we also present a simple implementation of a loop-closure detection based on the proposed signature.We report experiments showing the effectiveness of the proposed image similarity measure using two kinds of small robots: an AIBO ERS-7 robot of the RoboCup Araibo Team of the University of Tokyo and a Kondo KHR-1HV humanoid robot of the IAS-Lab of the University of Padua.