摘要
龙门机器人具有结构简单、作业空间大、易于控制的优点，可以完成码垛、卸垛、物料搬运、物料分拣和装配等多种任务。然而，目前高精度龙门机器人往往存在制造成本高、柔性作业能力差的问题，难以满足无人工厂对物料搬运和装配的需求。鉴于此，本文针对龙门机器人视觉高精定位技术进行研究，主要内容如下： 首先，为了保证相机标定和视觉定位的稳定性和准确性，搭建了高精度相机标定和视觉定位硬件系统，并基于视觉定位硬件平台采集了高精度深度位置数据集、二维平面位置数据集和三维位置数据集，对数据集进行了标注。 其次，研究了工业环境中进行高精度半自动化相机标定的方法。针对传统的相机标定方法易受光线和图像采集距离影响，以及在标定过程中标定板位姿随机性摆放导致的标定精度不稳定问题，提出了亮度自适应评判标准和图像模糊度的评价因子，并基于亮度和模糊度的评价指标实现了采集图像质量的自适应调整，并通过实验设计了18组标定板预定义位姿，利用旋转移动平台实现了相机内参的高精度半自动标定。 再次，提出了基于单目相机的三维定位算法。针对单目视觉定位中存在的深度测量困难、测量精度不稳定、易受外界环境影响等问题，提出了基于误差补偿模型的单相机高精度深度测量算法，并结合像素坐标系下特征圆圆心坐标的变化量以及像素距离比，实现了单相机高精度三维定位。并进一步结合曲臂龙门机器人微调机构，提出了龙门机器人不断逼近三维定位方法，保证了重复定位精度在±0.2mm以内。 最后，设计并构建了大跨距曲臂龙门机器人视觉定位系统，实现了相机参数设置、相机内参标定、目标位置标定和位姿测量四个方面的功能，并在大跨距曲臂龙门机器人上对所提出的相机标定和三维视觉高精定位方法进行了验证和精度测试。
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