基于单目视觉的机器人螺母分拣系统

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摘 要本文提出一种基于单目视觉引导的机器人自动检测分拣系统。以六自由度UR5机器人和BaslerAca2500-14um高分辨率相机搭建系统。针对工业生产中常见的金属零件螺母进行自动定位和抓取。使用直方图均衡化与canny算子解决了金属零件表面高反光造成的侧面边缘与背景难以分割的问题，实验结果表明系统能够准确地识别螺母并完成分拣任务。

【关键词】单目视觉 抓取 机器人 螺母

机器视觉与机器人结合的柔性化智能系统应用在工业生产中能够极大地降低人力成本，提高生产的自动化程度，因此基于视觉的机器人系统在零件分拣，焊接，装配及搬运等工业场合得到广泛的应用。文针对金属零件螺母的分拣问题构建了基于单目视觉的机器人分拣系统，利用形状信息识别螺母，避免了光照变化对提取边缘精度的影响，能够完成螺母的自动识别和分拣。

1 机器人辅助视觉检测系统设计

基于机器视觉的机器人螺母分拣系统由六自由度机器人，工业相机，计算机，检测平台，背光源等结构组成。首先建立各个部分坐标系之间的转换关系，即完成系统标定。

2 系统标定

相机标定即是求得相机模型中的各个参数的值，本文通过张正有标定法完成相机标定结果如表1所示，机器人手眼标定采用机械手携带标定板运动的方式实现，标定结果如表2所示 。

3 螺母的识别与定位

基于单目视觉的机器人螺母分拣系统螺母与相机的相对位置有两种情况，当相机光轴与螺母轴线重合和未重合，主要是当未重合时螺母的定位计算。

本文涉及的螺母由于金属表面的高反光性在识别时选择其形状特征作为识别特征。物体坐标系与世界坐标系之间的转换由图像处理方法得出。

设Q为成像平面中心点如图1（a），取其中距离Q最近的三点A、B、C，且距离AQ

（1）

（2）

3.1 机器人抓取位置姿态

计算获得的螺母位置为螺母下表面几何中心，将此坐标值通过手眼标定参数转换到机器人基坐标系下即为抓取的位置，通过求得的转换关系即可获得抓取时的姿态。

4 结论

本文设计的基于单目视觉的机器人检测系统，针对螺母的分拣进行了分拣设计和分拣实验，实验结果显示机器人能够以一定的精度完成基本的螺母分拣任务的需求。

参考文献

[1]傅华强，房芳.工业机器人视觉定位技术研究与应用[J].工I控制计算机，2016（03）.

[2]张文增，陈强，都东等.基于三维视觉的焊接机器人轨迹跟踪[J].清华大学学报（自然科学版），2007（08）.

作者单位

大连理工大学 辽宁省大连市 116024