基于机器人的对接位姿视觉测量系统标定研究

针对传统的相机内参矩阵和相机位置参数标定方法较为繁琐复杂且与相机内参标定互相割裂的痛点,本文设计了一种基于机器人的对接位姿视觉测量系统标定方法,利用采集得到的不同位姿关系下标定板图像以及对应的末端机器人末端执行器位姿数据,解算视觉位姿测量过程中涉及到的不同坐标系间位姿转换关系,一次性完成相机内参标定和相机位置参数标定....     

自动导引车多摄像机主动导引系统的协同标定

通过多个导引驱动模块可构成用于重载搬运的自动导引车(AGV),固定在每个模块上的摄像机组成了多目视觉主动导引系统。本文针对多驱动模块的协同导引,提出了一种多摄像机主动导引系统的协同标定方法。首先,通过平面模板法完成单个驱动模块上摄像机内部参数、外部参数的标定;然后通过控制各个驱动模块协同运动,利用特征轨迹约束法估计摄像机相对于驱动模块的位姿误差、不同驱动模块之间的装配误差。建立单个模块的视觉测量坐标系与 AGV 整车运动控制坐标系之间的变换模型。不依赖精密辅助测量工具,具有较高的精度及可实施性。     

一种移动加工机器人的视觉定位方法

针对移动机器人多站位加工需求,提出一种在加工现场仅需一次三维视觉测量便可确定移动机器人基坐标系相对工件坐标系位姿的方法。该方法首先利用激光跟踪仪和视觉传感器测量信息分别构造机器人基坐标系相对工件坐标系的齐次变换矩阵;然后以有限位形下后者相对前者偏差的二范数之和最小为目标,辨识机器人全关节运动误差的二次响应面系数。据此,在用视觉传感器获取工件坐标系相对视觉坐标系的位姿后,便可用二次响应面系数修正机器人基坐标系相对工件坐标系的位姿偏差,并通过一次在线视觉测量便可实现移动机器人的快速定位。以一台搭载在AGV上的混联加工机器人为例,通过试验验证了所提出方法的正确性和有效性。     

单目视觉双臂机器人相对位姿的快速标定

由两个独立机械臂组成的双臂机器人系统,两个机械臂分别有各自独立的基坐标系,针对此类双臂机器人基坐标系相对位姿的确定问题,提出了单目视觉双臂机器人相对位姿标定方法。将相机安装在其中一机械臂末端执行器上组成手眼系统,标定板安装在另一机械臂末端执行器上,保持安装有相机的机械臂位姿固定不动,控制安装有标定板的机械臂运动达到任意不同的拍照位置,相机拍照并同时从机器人返回并记录下每个拍摄位置的机器人参数,联立解出基坐标系间的相对位姿关系。将实验结果应用于智能变电站隔离断路器自动检修双臂机器人,证明此方法能够满足实际工作需求,便于实际应用。     

医疗机器人支撑喉镜下手术的视觉导引

详细论述了医疗机器人如何利用双目视觉系统,通过采集喉镜上3个标记点的三维坐标,获得喉部手术前支撑喉镜的三维位姿信息,并进行了摄像机标定实验与动物手术前视觉导引实验的研究。实验结果表明,该方法具有精确度高、速度快、可实时获得支撑喉镜的相对位置和姿态等优点。     

基于双目视觉的机械零件位姿检测系统研究

针对机械零件搬运过程中需要精确测量零件位姿的实际问题,基于VS220双目立体视觉测量系统平台,设计了一种机械零件位姿检测系统。采用改进的Canny边缘检测算法,对零件边缘进行了轮廓识别,利用尺度不变特征转换方法进行了零件特征点的提取与立体匹配;利用立体视觉三维重建方法,建立了位姿检测系统数学模型,通过求解坐标系之间的转换关系,计算出了零件在传送带上放置的位置和方向等信息;通过VC++语言编写了位姿识别算法程序,实现了零件形状与位姿的识别;搭建了位姿测试系统实验平台,进行了测试实验。实验结果表明:系统能快速有效地对零件进行位姿检测,为实现零件的自动上下料提供了技术支撑。     

基于机器视觉的隔水管法兰端面位姿检测

为提高隔水管抗压检验效率,引导完成待测隔水管在隔水管检验检测装置上的在线自动对接,提出基于机器视觉的隔水管法兰端面位姿检测方法。首先通过基于形状的模板匹配算法定位出待测隔水管法兰端面的定位坐标和定位角度,同时使用图像金字塔对算法进行加速。然后使用单目三维重建技术将像素坐标系下的模板坐标及定位坐标转换到世界坐标系中,并计算出引导待测隔水管精确对接到隔水管检验检测装置上所需的位移量和旋转量。针对隔水管与注水端进行了仿真试验检测和现场试验检测,试验结果表明,该方法实现了快速精确的隔水管法兰端面位姿检测,在工程实践中具有很强的实用性。     

机器人视觉装配中的精确定位策略研究

针对自动导航小车存在定位不精准的问题,通过机器视觉方法来校正小车位姿。从源图像中识别出定位孔的像素坐标并计算转换到全局坐标系下,通过多组匹配点计算小车实际位姿。在分析相机标定与位姿计算过程中可能引入误差的基础上,提出相应误差消除策略。通过实验,验证了视觉标定结果的可靠性和误差消除算法的正确性,为视觉引导下的机器人装配工作提供了依据。     

交通路标图像的分割与识别方法研究

对交通道路标志进行实时、正确的识别,是车辆自动导航中的一个重要方面.提出一种基于尺度不变特征变换(SIFT)算法的交通路标识别方法.该方法首先根据交通路标的色彩信息,利用HSV颜色空间对输入含有路标的彩色图像直接进行处理,从而快速分割提取目标区域;然后基于SIFT特征将分割提取的目标图像与数据库中原有图像进行特征匹配,...     

基于双目立体视觉技术的轮式机器人位姿测量方法研究

为规划轮式机器人运动轨迹,需要获得轮式机器人在空间中的位姿,提出一种基于机器视觉软件Halcon9.0测量轮式机器人位姿的方法,利用机器视觉软件实现机器人图像实时采集、摄像机标定、特征点提取、坐标系变换、位姿转换实现机器人位姿的非接触式检测。试验结果表明采用机器视觉方法和采用陀螺仪检测得到的数据变化趋势吻合,验证了该方法可行性和可靠性。每次测量机器人位姿的时间仅需要678.089 ms,对实时测量运动目标位姿的非接触检测有参考价值。     

基于视觉导引与旋转接驳的自主水下航行器末端入坞研究

基于单目单灯的视觉导引和具有旋转能力的接驳站,自主水下航行器的末端入坞得到了研究。首先对末端导引入坞方案的基本原理包括方案中使用到的各个坐标系进行了描述;自主水下航行器、可旋转的接驳基站和视觉导引系统组成了用以验证末端导引入坞方案的试验平台;该方案采用的导引控制算法包括视觉导引算法、自主水下航行器入坞控制算法和水下接驳基站的旋转控制算法,而视觉导引算法主要包含图像获取、图像二值化、噪声点消除和目标位置估计四个阶段;在固定接驳基站和旋转接驳基站两种情况下,完成了自主水下航行器末端入坞的水池试验,水池试验结果验证了本文提出的末端导引入坞方案。该末端导引入坞方案的优点及需要改进之处在文章的最后进行了介绍。     

基于Agent概念的智能轮椅床控制模块设计

为使智能轮椅床在自主运行时,能随时响应周围其它对象的指令并实施协同动作,提出基于Agent概念规划控制模块的设计。通过传感器组信息、轮椅床当前状态信息、外来协同信息的感知融合,给出符合总体需求的动作选择指令序列。借助于传感器组信息、外部遥控命令信息与学习积累库的信息进行适时综合,完成比较复杂的交叉判断与协商,实现外来的指令合并本体的自主控制协同执行。如此,对智能轮椅床乘用人员来说,既能满足其自主行动的意图,又能满足其及时接受其他对象提供的服务;同时还便于远程监控人员适时介入解决特殊问题。试用表明,基于Agent概念的控制模块设计,能以清晰的软件结构和丰富的协同应对资源库显著提升智能轮椅床的整体功能。     

煤矿泵房自动化动态管理系统

针对原有煤矿泵房自动控制系统的缺陷,本文提出在原有控制理论基础之上,又新增加语音报警、视频联动、声音拾取、多系统融合深入分析几个模块,对采集的数据做理论分析,丰富了整个系统的功能,提高了自动化控制的可靠性。使在集控中心的远程操作人员不仅是简单地点击按钮来现场控制设备,更是从视觉和听觉等多个方面去实现泵房自动化的动态管理。     

油田注水机器人视觉定位系统研究

针对采油注水作业大量耗费人力的问题,该文阐述了一种油田注水机器人用于代替人工注水作业,并对运水车泄水管口视觉定位方法进行研究。该方法首先利用图像处理技术提取管口图像,其次,运用边缘检测的方法对泄水管口的形状进行拟合并获取管口的形状特征,最后,通过对平行双目立体视觉的原理进行研,获取了油田注水管口的三维坐标位置信息。实验结果表明,在测试距离小于500mm时,所测量的坐标值的误差范围±10mm,满足实际工作要求,对实现油田注水自动化作业具有一定的实践指导意义。     

基于激光雷达的火箭推进剂加注机器人姿态估计研究

针对运载火箭发射中燃料推进剂加注环节中的自动对接需求,提出了一种基于单线激光雷达识别人工信标的姿态估计算法.通过电机带动二维激光雷达旋转,采集环境三维点云信息,通过所提算法从中识别出具有特殊几何形状的目标板来确定加注机器人与箭体活门之间的相对姿态,并实现机器人基于人工信标的姿态估计.最后通过实验验证了所提算法的可靠性与...     

坐标系导引下的线缆布线点位对应关系自动提取方法

针对复杂机电产品人工寻找线缆端点与电连接器各接线位置之间的点位对应关系效率低、易出错等问题,提出了一种坐标系导引下的线缆布线点位对应关系自动提取方法。建立了基于线缆布线工艺规划的线缆信息模型和电连接器信息模型,采用特征提取技术提取线缆信息和电连接器信息;分别建立了线缆端点坐标系和电连接器各点位坐标系,运用坐标转换将两坐标系变换到装配坐标系下并分析各坐标系之间的关系,在坐标系导引下自动提取线缆与电连接器之间的点位对应关系。将该方法应用于某型相控阵雷达装配体的线缆布线中,实例证明,该方法能快速且准确地提取线缆端点与电连接器各接线位置之间的点位对应关系。     

推扫式遥感相机超满阱大动态范围成像

为了提高推扫式遥感相机的动态范围,对应用DTDI(Digital domain Time Delay Integration)技术并采用固定积分级数的成像方法以及高动态范围图像的显示方法等进行研究。首先介绍了DTDI技术基本原理,然后利用该技术突破传统模拟域TDI的满阱电荷限制,获得更高深度、更大动态范围的灰度图像数据,进而拓展了推扫式遥感相机的动态范围。最后结合图像熵和图像灰度分布方差构造评价函数,并将其作为判据选择被关注目标高动态范围图像的最优显示窗口,将信息量最大、层次最为丰富的区间自动显示出来。计算和实验结果表明,当固定积分级数为64的时候,推扫式遥感相机的动态范围可以有效地提高36.124dB;基于评价函数的显示窗口自动选取方法较人工选择能够更加快速、准确地显示最优结果。本文提出的方法能够基本满足推扫式遥感相机领域大动态范围成像及选择显示的需求。     

在GSM网络中实现高压电力线路检测

根据目前高压输电线路分布广、作业环境恶劣的现状。本文介绍了基于GSM网络的无线检测系统,以现有成熟的GSM系统作为数据无线传输网络,在各分机与控制中心间采用AT指令集以短消息方式实现数据传输,实现了高压电力线路污秽情况的远程自动化实时监测,为线路状态检修提供了决策依据,大大提高了线路运行的安全性和输电线路技术管理水平。该系统具有精度高、稳定性强、抗干扰能力强、应用范围广、操作简便、免维护等优点,在实际检测中达到了良好的效果。     

基于标点定位的清扫机器人遍历算法研究

分析了清扫机器人控制系统各个功能模块的功能。提出清扫机器人的一种新的遍历算法。首先,对环境栅格建模,每个栅格中心即为代表该栅格的标点,并对环境矩形建模。接着建立一条能遍历所有标点的路径,每搜索到某一标点就遍历对应的矩形区域,最终完成环境遍历。最后,通过仿真证明该算法的有效性。     

基于激光跟踪仪和机器视觉的飞机翼身对接装配偏差动态综合修正

提出一种基于激光跟踪仪和机器视觉的飞机翼身对接装配偏差动态综合修正方法。在对合前机翼调姿阶段,利用人工鱼群粒子滤波算法对机翼调姿控制点坐标进行跟踪与估值,结合多项式轨迹规划与定位器运动学逆解,建立翼身对合前机翼位姿的修正数学模型。在翼身对合阶段,利用加权最小二乘异质传感器信息融合方法,将机器视觉和激光跟踪仪的检测数据进行融合滤波,建立翼身对合质量动态监控和对合偏差综合修正数学模型。试验表明,该方法能显著提升飞机翼身对接装配准确度,实现飞机大部件对接装配偏差的动态修正。