机器视觉技术与应用实战-机器人视觉引导理论基础.pptx

机器人视觉引导1机器视觉技术与应用实战-机器人视觉引导理论基础

什么是工业机器人？六轴机器人四轴机器人并联机器人机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的路程轨迹行动。它的任务是协助或取代人类去完成某些工作，例如高危行业工作、肮脏环境的工作、机械重复性的工作等。2机器视觉技术与应用实战-机器人视觉引导理论基础

什么是机器人视觉？机器人视觉引导主要是给机器人加上眼睛，对产品不确定性的位置变化进行智能识别，引导机器抓取物品或按规划的路线进行工作。3机器视觉技术与应用实战-机器人视觉引导理论基础

机器人视觉引导理论基础机器人2D引导视觉机器人3D引导视觉2D就是二维空间，是一个单一的平面，引导的定位坐标只有X、Y和角度。2D视觉引导的原理是机器视觉系统识别或定位到产品的位置坐标，通过机器视觉与机械人的位置进行坐标系变换，使机器视觉系统识别的坐标位置精确的转换成机械手运行的变量数值，引导机械人进行产品的下一步动作。当产品姿态呈现三维坐标变化时，传统2D视觉技术已满足不了功能要求。机器人3D视觉引导系统利用3D视觉技术对产品表面特征进行分析，得到产品的三维姿态信息，引导机器人进行无序分拣，路径引导规划等操作。4机器视觉技术与应用实战-机器人视觉引导理论基础

第一节机器人2D引导视觉机器视觉与机器人的坐标系变换机器视觉与机器人的坐标系变换即“手眼标定”把机器人和视觉在空间上关联起来。标定是机器人引导过程中坐标系变换最为关键的一个步骤，标定的好坏直接决定了定位的准确度和精度。在做手眼标定之前，需要对图像进行标定，完成对图像的畸变矫正，这也称为相机的标定。相机标定的作用是校正镜头的畸变、将图像的像素单位转换成毫米、计算图像坐标系与世界坐标系的夹角。相机标定之后就是手眼标定（相机与机器人之间的标定），主要是坐标系变换。坐标变换分为三个步骤，第一步是坐标系转换，第二步是旋转中心查找，第三步是综合坐标系。5机器视觉技术与应用实战-机器人视觉引导理论基础

第一节机器人2D引导视觉1、坐标系转换通常相机与机器人的坐标系转换标定，使用多点标定。常见的如9点、4点、2点等。多点标定指分别取参照点对应的的n组图像坐标和机器人的n组世界坐标一一对应换算得到。多点标定，也可以根据不同的标定方式又可以分为相对位置标定和绝对位置标定。相对位置标定：移动机器人的XY轴，使参照点出现在视野的多个位置，分别记录参照点的像素坐标和机器人的世界坐标，通过图像坐标与机器人坐标一一对应的标定算法计算完成标定。标定中需要注意，相机如果是安装在机械人末端，如图（a）所示，标定时产品不移动，只需要机械手移动多点位置进行标定即可；相机如果是固定安装如图（b）所示，标定时相机位置固定，机械手夹具吸取产品或者参考点在相机的视野范围内进行移动多点位置进行标定。（a）相机安装在机器人末端（a）相机安装在机器人末端6机器视觉技术与应用实战-机器人视觉引导理论基础

第一节机器人2D引导视觉相对位置标定完成后的图像坐标系与机器人坐标系关系如图所示，XY轴平行，原点不重合。备注：（Xw，Yw）表示机器人坐标系（X1，Y1）表示相机坐标系相机坐标与机器人坐标标定的前后关系图7机器视觉技术与应用实战-机器人视觉引导理论基础

第一节机器人2D引导视觉绝对位置标定：使用标定板，一次性获取标定板上多个Mark点的像素坐标，然后通过机器人法兰中心的针尖依次对准标定板上的Mark点记录机器人的世界坐标，通过标定算法完成标定。通过绝对位置标定完成后的图像坐标系与机器人坐标系如图所示，XY轴平行，原点重合。备注：（Xw，Yw）表示机器人坐标系（X1，Y1）表示相机坐标系相机坐标与机器人坐标标定的前后关系图8机器视觉技术与应用实战-机器人视觉引导理论基础

第一节机器人2D引导视觉2、旋转中心查找旋转中心是指物体旋转时所绕的固定点，如果机器人使用世界坐标时，就是法兰中心。如果使用工具坐标时，就是工具的中心。物体绕旋转中心旋转时，物体的XY坐标也会发生改变，若想通过一次对位，则需要通过旋转中心计算出物体旋转角度之后，XY发生的偏移。旋转中心的计算：取圆周上的三点或两点和夹角，通过几何公式即可求得圆心坐标，其中圆心坐标即为旋转中心的坐标。例如：下图所示，已知P2和P3为圆周上的两点、夹角，即可求出P1点（旋转中心）的坐标。旋转中心查找标定关系图9机器视觉技术与应用实战-机器人视觉引导理论基础

第一节机器人2D引导视觉3、综合坐标系变换当机器视觉的图像坐标系与机器人的坐标系转换标定完成，同时也查找到了机器人的旋转中心坐标后，就可以进行机器视觉与机器人定