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无序粘连物体机器人视觉分拣系统研究

张文飞  
【摘要】:机器人视觉分拣系统是一种将机器人技术与视觉识别定位技术融合在一起的智能化分拣技术,是传统生产向智能化生产转变的关键技术之一。机器人在分拣过程中,目标物体无序放置以及不同程度的粘连性问题,给精确分拣带来了很大的干扰。因此,不同粘连程度的目标物体准确而快速地分割出来,是目前机器人视觉领域研究的热点问题之一。本文设计了一种机器人视觉分拣系统来完成对无序粘连物体的快速分拣任务,着重解决无序粘连物体不易精确分拣的问题,主要进行了以下研究工作:机器人视觉分拣系统设计。主要包括视觉分拣系统的总体方案设计、视觉分拣硬件系统以及软件系统的设计。视觉分割算法研究。提出了一种改进的分水岭分割算法来解决分割粘连物体时出现的过分割和欠分割问题。在传统分水岭分割算法的基础上增加了预处理方法,包括递归双边滤波、前景提取、距离变换、连通区域分析等方法,精准地从粘连物体中分割出各个目标物体。对粘连物体点云滤波、法向量估计进行研究,利用COMATRIX相机的二维图像与三维点云的1:1映射关系,通过近邻搜索算法找到粘连物体中心的目标点云。Eye-in-hand手眼标定。在机器人工具坐标系,用户坐标系以及相机坐标系标定的基础上进行eye-in-hand手眼标定,得到相机坐标系相对于机器人基坐标系的位姿变换矩阵,将视觉算法处理粘连物体图像得到的粘连物体中心的目标点云转换到基坐标系下的空间坐标。无序粘连物体分拣实验与实验结果分析。本文通过无序粘连物体分拣系统的研究及实验验证,解决了无序粘连物体不易精确分拣的问题,为工业生产线上精准快速分拣粘连物体提供了技术支持。


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