基于單目視覺的機器人螺母分揀系統

曾鵬

摘 要本文提出一種基于單目視覺引導的機器人自動檢測分揀系統。以六自由度UR5機器人和BaslerAca2500-14um高分辨率相機搭建系統。針對工業生產中常見的金屬零件螺母進行自動定位和抓取。使用直方圖均衡化與canny算子解決了金屬零件表面高反光造成的側面邊緣與背景難以分割的問題，實驗結果表明系統能夠準確地識別螺母并完成分揀任務。

【關鍵詞】單目視覺 抓取 機器人 螺母

機器視覺與機器人結合的柔性化智能系統應用在工業生產中能夠極大地降低人力成本，提高生產的自動化程度，因此基于視覺的機器人系統在零件分揀，焊接，裝配及搬運等工業場合得到廣泛的應用。文針對金屬零件螺母的分揀問題構建了基于單目視覺的機器人分揀系統，利用形狀信息識別螺母，避免了光照變化對提取邊緣精度的影響，能夠完成螺母的自動識別和分揀。

1 機器人輔助視覺檢測系統設計

基于機器視覺的機器人螺母分揀系統由六自由度機器人，工業相機，計算機，檢測平臺，背光源等結構組成。首先建立各個部分坐標系之間的轉換關系，即完成系統標定。

2 系統標定

相機標定即是求得相機模型中的各個參數的值，本文通過張正有標定法完成相機標定結果如表1所示，機器人手眼標定采用機械手攜帶標定板運動的方式實現，標定結果如表2所示 。

3 螺母的識別與定位

基于單目視覺的機器人螺母分揀系統螺母與相機的相對位置有兩種情況，當相機光軸與螺母軸線重合和未重合，主要是當未重合時螺母的定位計算。

本文涉及的螺母由于金屬表面的高反光性在識別時選擇其形狀特征作為識別特征。物體坐標系與世界坐標系之間的轉換由圖像處理方法得出。

設Q為成像平面中心點如圖1（a），取其中距離Q最近的三點A、B、C，且距離AQ

（1）

（2）

3.1 機器人抓取位置姿態

計算獲得的螺母位置為螺母下表面幾何中心，將此坐標值通過手眼標定參數轉換到機器人基坐標系下即為抓取的位置，通過求得的轉換關系即可獲得抓取時的姿態。

4 結論

本文設計的基于單目視覺的機器人檢測系統，針對螺母的分揀進行了分揀設計和分揀實驗，實驗結果顯示機器人能夠以一定的精度完成基本的螺母分揀任務的需求。

參考文獻

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[2]張文增，陳強，都東等.基于三維視覺的焊接機器人軌跡跟蹤[J].清華大學學報（自然科學版），2007（08）.

作者單位

大連理工大學 遼寧省大連市 116024