曾鵬

摘 要本文提出一種基于單目視覺引導(dǎo)的機(jī)器人自動檢測分揀系統(tǒng)。以六自由度UR5機(jī)器人和BaslerAca2500-14um高分辨率相機(jī)搭建系統(tǒng)。針對工業(yè)生產(chǎn)中常見的金屬零件螺母進(jìn)行自動定位和抓取。使用直方圖均衡化與canny算子解決了金屬零件表面高反光造成的側(cè)面邊緣與背景難以分割的問題，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地識別螺母并完成分揀任務(wù)。

【關(guān)鍵詞】單目視覺 抓取 機(jī)器人 螺母

機(jī)器視覺與機(jī)器人結(jié)合的柔性化智能系統(tǒng)應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中能夠極大地降低人力成本，提高生產(chǎn)的自動化程度，因此基于視覺的機(jī)器人系統(tǒng)在零件分揀，焊接，裝配及搬運(yùn)等工業(yè)場合得到廣泛的應(yīng)用。文針對金屬零件螺母的分揀問題構(gòu)建了基于單目視覺的機(jī)器人分揀系統(tǒng)，利用形狀信息識別螺母，避免了光照變化對提取邊緣精度的影響，能夠完成螺母的自動識別和分揀。

1 機(jī)器人輔助視覺檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于機(jī)器視覺的機(jī)器人螺母分揀系統(tǒng)由六自由度機(jī)器人，工業(yè)相機(jī)，計(jì)算機(jī)，檢測平臺，背光源等結(jié)構(gòu)組成。首先建立各個(gè)部分坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，即完成系統(tǒng)標(biāo)定。

2 系統(tǒng)標(biāo)定

相機(jī)標(biāo)定即是求得相機(jī)模型中的各個(gè)參數(shù)的值，本文通過張正有標(biāo)定法完成相機(jī)標(biāo)定結(jié)果如表1所示，機(jī)器人手眼標(biāo)定采用機(jī)械手?jǐn)y帶標(biāo)定板運(yùn)動的方式實(shí)現(xiàn)，標(biāo)定結(jié)果如表2所示 。

3 螺母的識別與定位

基于單目視覺的機(jī)器人螺母分揀系統(tǒng)螺母與相機(jī)的相對位置有兩種情況，當(dāng)相機(jī)光軸與螺母軸線重合和未重合，主要是當(dāng)未重合時(shí)螺母的定位計(jì)算。

本文涉及的螺母由于金屬表面的高反光性在識別時(shí)選擇其形狀特征作為識別特征。物體坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換由圖像處理方法得出。

設(shè)Q為成像平面中心點(diǎn)如圖1（a），取其中距離Q最近的三點(diǎn)A、B、C，且距離AQ

（1）

（2）

3.1 機(jī)器人抓取位置姿態(tài)

計(jì)算獲得的螺母位置為螺母下表面幾何中心，將此坐標(biāo)值通過手眼標(biāo)定參數(shù)轉(zhuǎn)換到機(jī)器人基坐標(biāo)系下即為抓取的位置，通過求得的轉(zhuǎn)換關(guān)系即可獲得抓取時(shí)的姿態(tài)。

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的基于單目視覺的機(jī)器人檢測系統(tǒng)，針對螺母的分揀進(jìn)行了分揀設(shè)計(jì)和分揀實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示機(jī)器人能夠以一定的精度完成基本的螺母分揀任務(wù)的需求。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

大連理工大學(xué) 遼寧省大連市 116024