摘要
机器人加工系统在各种工业生产中的应用越来越多，多数机器人加工系统通常是运行本地存储的加工程序来对工件进行加工，当待加工工件位姿与预设位姿发生变化时，这种任务再现的方法便不能准确完成加工任务。这种情况下需要机器人在运行本地存储的加工程序之前，先完成对刀以确定程序原点在机器人坐标系下的位置，进而运行加工程序以实现准确加工。这便要求机器人具有感知到待加工工件位姿信息的能力，其中机器视觉测量技术的发展为机器人感知外界信息提供了一种新的方向，结合机器视觉测量具有的高效率、高精度、测量结果稳定可靠、方便信息集成和成本低等优势，本文对基于双目视觉的机器人加工系统位姿测量技术进行了研究。主要工作如下: (1)阐述了基于双目视觉的机器人加工系统位姿测量技术研究的背景及意义和视觉技术的国内外研究现状。研究了视觉成像模型、相机标定原理、双目视觉测量原理、图像处理相关技术、特征提取匹配方法与模板匹配方法等，并提出了一种提高模板匹配效率的方法。 (2)提出了一种基于双目视觉的工件位姿测量系统，建立了该系统的数学模型。该位姿测量系统中有两种测量工件位姿模式，第一种是通过在待加工工件上放置不等腰直角三角形参照物的方法，第二种是基于待加工工件上的圆特征信息法。并通过MATLAB语言编写了两种模式的位姿求解计算程序。 (3)模块化设计搭建了双目视觉机器人加工对刀实验平台，验证了所设计位姿测量系统的准确性。该平台包括基于双目视觉的工件位姿测量模块、机器人手眼标定模块和机器人加工对刀模块。对各个模块分别进行了模块化设计，并联合C#语言设计了人机交互系统。 (4)对搭建的双目视觉机器人加工对刀实验平台的各个模块及整体分别进行了多组实验，验证了位姿测量系统的准确性。并对本文提出的参照物法位姿测量进行了通用性验证实验，进行的基于圆特征信息法位姿测量实验验证了该方法的有效性。
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