基于双目立体视觉的工件测距的研究

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随着我国科学技术和市场经济的快速发展,不断涌现大量的压铸生产企业,面对激烈的产业竞争,采用工业机器人对整个生产线进行智能化生产加工成为企业的发展方向。在压铸工件生产过程中,由于流水线上的工件温度一般在200度左右,检测人员无法直接对其进行抽样检测,传统方法是通过机械手设定固定位姿对目标工件进行抓取。由于工件的外形、工件所处的位置不确定等原因,导致在利用传统机器人进行目标工件抓取任务时出现抓取失败的情况。本文基于双目立体视觉模型,提出一种对未知位置的目标工件测距的方法,旨在提高工业机器人对目标工件定位的精度,从而进一步提高抓取的效率。本文主要的研究内容如下:(1)双目立体视觉系统设计。为满足工程需求,本人基于双目立体视觉系统平台,进行硬件平台搭建和整体的软件流程设计;(2)摄像机的标定和图像校正。通过分析比较国内外多种摄像机标定法的优缺点,结合本项目的硬件平台,采用张正友标定法对摄像机进行标定;比较Hartley算法和Bouguetg法的优缺点,采用Bouguet算法实现图像校正。(3)图像预处理和ROI区域目标提取。通过采用图像预处理的方法(包括图像对比度增强、图像噪声处理等),减小由外界环境诸如各种噪声、光照强度等因素造成的干扰;针对立体匹配算法只能对图像整体进行匹配,无法预知目标工件的匹配对的问题,本人提出一种自行选取ROI区域的方法,实现对目标工件的单一匹配,通过仿真实验表明,本人所提方法达到了能够快速分割出目标工件,缩小了后续立体匹配工作的匹配区域,从而提高了匹配速度和匹配精度。(4)四种立体匹配算法和工件测距。通过自行选取的ROI区域,采用四种立体匹配算法(Harris、SIFT、SURF、FREAK)分别对图像进行特征点的提取和立体匹配,对比四种算法的匹配时间、成功匹配对以及稳定性,选出最适合本项目的立体匹配算法;通过目标物距离摄像机的实验距离和两目标工件之间的实验距离与实际距离比较,最终得到工件测距的误差在2mm范围内,仿真实验结果表明,本文所提方法较传统机器目标工件定位方法在精确度和速度方面都有所提高,基本达到项目需求。
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