面向机器人抓取的智能相机系统设计

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工业自动化是制造业向智能化、柔性化转型的关键,而视觉技术作为其中的最重要的一环,一直以来都是各领域研究的重点,视觉技术可以取代大量以往需要人工参与的危险和重复的工作,通过与机器人技术相结合,可以大大提高生产的实时性和生产效率。智能相机作为视觉技术与嵌入式硬件的结合体,具有集成度高,结构紧凑的特点,在国内外都得到了广泛的应用,而我国对于智能相机的研究相较于国外起步较晚,自主产品不多且易用性较差,相关开发工具较为缺乏,使得智能相机开发能力受到了很大的制约。针对上述问题,本文设计开发了一套智能相机开发工具,同时为了方便用户开发与机器人抓取相关视觉应用,通过分析工业场景下的机器人视觉抓取应用需求,设计开发了一套视觉算法工具库,并对各算法实现原理进行详细介绍。本文中主要工作内容如下:(1)研究分析用户在视觉任务开发过程中的实际需求,设计了一种智能相机设计工具开发方案,通过节点连接的方式实现对视觉任务的编辑开发,并通过插件的方式对相机功能进行拓展,从而增强系统的开发灵活性。(2)通过对常见算法特点进行整合分析,建立了一套通用算法节点设计方法,以及对应的逻辑编排设计方法,并针对插件功能需求,设计了算法插件的开发方法以及插件导入方法,并设计了对应的算法节点运行管理功能。(3)设计了一套基于web技术的智能相机运行平台开发方法,将原本不易观察的相机内部数据,通过直观的方法进行展示,同时提供了方便的外部交互方法,使相机能够灵活进行切换,满足不同的生产需求。(4)针对机器人抓取的过程中实际需求,设计并实现了一套面向机器抓取的视觉算法工具库,重点对其中的模板匹配、亚像素边缘、工件计数、blob分析四个算法进行深入的介绍,包括各算法的底层实现原理以及实际工程中的实现方法,并针对各算法特点设计了对应的参数配置工具。同时重点对模板匹配的加速策略进行研究,并提出相应的搜索加速方法。(5)对本文所设计的面向机器人抓取的智能相机系统进行全面的测试,依次对所设计的系统以及算法进行测试,以验证其可行性,之后通过与机器人进行联调,从而实现了智能相机系统辅助机器手抓取的功能,从而验证了本文所述系统的可行性。
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