基于视觉定位的上下料机械手系统研究-机械工程专业论文.docx

Dissertation Submitted to Hebei University of TechnologyforThe Master Degree of Mechanical EngineeringRESEARCH ON LOADING MANIPULATOR SYSTEM BASED ON VISION POSITIONINGby Zhang YinlongSupervisor: A.Prof. Zhao HaiwenApril 2015原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得 的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表 的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究 工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声 明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名： 日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有 权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全 文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。(必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名： 日期：导师签名：日期：河北工业大学硕士学位论文摘要工程机械是现代化工业的重要组成部分，在国防建设、城市建设、环境保护、交 通运输、能源工业、原材料工业建设等方面有着广泛的应用。履带轮是履带式工程机械的重要组成部分，为了获得更好的力学性能，该零件的 加工必须经过淬火和回火处理。目前履带轮热处理工业现场环境恶劣，自动化水平较低，工作效率不高，履带轮淬火后搬运时间不能保证。为了严格控制淬火和回火 之 间的准备时间，保证工件的质量，提高整个加工过程的效率，研究开发一套自动 化搬运设备显得十分重要。本文以横向项目履带轮自动上下料生产线系统为背景，首先介绍了国内外机器人研究现状和计算机视觉的发展现状，并着重论述了机器人视觉的发展，以及目前常用 的视觉处理方案。在此基础上，根据项目的要求提出了机械手的整体构建方案，并对 系统中用到的关键技术进行了研究。根据工业现场上下料过程中出现的问题以及工件的形状特征，进行了机械手整体结构设计，并开发出一种新型专用手爪。使整个机械手除了具有搬运功能外，还能实 时的监测手爪与工件的位置关系，防止碰撞发生；并在出现抓取偏差时检测出工件中 心与手爪中心的偏移量，实时纠正偏差，完成抓取过程的自动定中要求。针对工业现场不利于采用标定板进行标定的特点，在传统标定方式的基础上提出了一种利用工件进行非均匀标定的方法。根据工件出现在视觉区域的位置，确定可标 定的视觉范围，即视觉的重点标定区域，利用工件的实际坐标和图像坐标的匹配点确 定标定点，通过一组标定点采用局部线性插值完成对像机的快速标定，并用来辅助机 械手系统完成对工件的视觉定位。搭建试验平台，进行软件程序编写，通过实验验证该方法的可行性，并进一步分 析了同一区域内，标定点个数和定位误差的关系。之后对通过实验获得的大量数据进 行数理统计，工件在工件框内九个区间上符合正态分布，与所提出的非均匀标定法的 结果相吻合，进而验证了基于视觉定位上下料系统的实用性。关键词： 履带轮 机械手 防碰撞手爪 视觉定位 非均匀标定IABSTRACTMechanical engineering is an important of modern industry.It is widely used in national defense, construction, urban construction, environmental protection, transportation, energy industry and material industry etc.Caterpillar shaft is an important part of the caterpillar type machine. The processing of the caterpillar shaft must be after quenching and tempering treatment to get good mechanical properties .Now the environment of the caterpillar shaft heat treatment is harsh and the level of the caterpillar shaft automatic produ