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万方数据
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Classified Index: TP242 U.D.C: 621
Dissertation for the Master Degree in Engineering
POSITION DETECTION SYSTEM
BASED ON VISION OF PARALLEL MECHANISM
Candidate: Zhang Xiaokang
Supervisor: Prof. Xin Wang Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty: Mechatronics Engineering
Affiliation: Shenzhen Graduate School
Date of Defence: December, 2013
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘 要
位置是并联机器人工作状态的主要参数,对机器人的标定、视觉伺服等至关 重要,其控制精度是衡量机器人工作好坏的一个关键指标。因此,研究一种并联 机器人平台位置检测方法具有重要的意义。但一般的传感器只能检测出部分自由 度,难以获得并联机构的全部位置参数,而基于视觉的位置测量技术能够获取平 台的全部位置参数,并且具有实时、非接触测量、自动化程度高等优点,非常适 合于并联机构的位置检测。
本文中,首先对位置检测对象 3-PRS 并联机构进行了运动学分析,然后在此 基础之上设计了一个基于视觉的并联机构位置检测系统,建立一种单目视觉测量 模型,具有结构简单、不需要立体匹配,能够满足位置检测系统的要求,并在求 取相对位姿矩阵的时候引入四元数表示旋转矩阵,进而获得目标位置的闭式解。 对靶标进行了设计,并设计一个简单有效的特征点匹配方法。针对视觉系统的需 要,研究了相关图像处理算法。设计了一个基于 DSP 的嵌入式视觉硬件系统,编 写了算法软件代码。搭建了一个简单可靠的视觉检测实验系统,并开发了软件操 作界面,分别在 XY 伺服平台和转动平台上做了实验,以验证算法的正确性。最后 在 3-PRS 并联机构上做实验,并分析了该机构的精度及误差来源。
关键词:单目视觉;并联机构;位置测量;四元数;DSP
I -
Abstract
Position is one of important parameters that reflect the state of parallel robot. It is important for calibration of the robot and visual servo, and its control accuracy is one of key specifications of measuring robotics performances. Therefore, it is important to study the position detection method of parallel robot platform. But generally it is difficult to obtain all the positional parameters of parallel mechanism. The vision-based position measurement technology can get all the positional parameters of the platform, and has the advantages of real-time, non-contact measurement and high degree of automation. It is ideally for the position detection of parallel mechanism.
In this thesis, based on the analysis of motion characteristics of 3-PRS parallel mechanisms, a visual position measurement system on parallel mechanism is designed and a kind of monocular vision measuring model is established. This model with simple structure does not require stereo matching and can s
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