基于結(jié)構(gòu)光的移動機(jī)械臂單目視覺定位研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會的進(jìn)步,移動機(jī)械臂的運(yùn)用越來越普及。如何有效、可靠的感知環(huán)境是移動機(jī)械臂的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的機(jī)械臂單目視覺定位方法仍然要通過計算兩幅圖像來獲取視差,計算復(fù)雜、實(shí)時性低。為了滿足機(jī)械臂定位的快速性和高精度需求,本文從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面,研究了基于結(jié)構(gòu)光的移動機(jī)械臂單目視覺測量方法。主要工作如下:
　　 第一,分析了移動機(jī)械臂空間位置和位姿的矩陣描述方法,運(yùn)用D-H法建立機(jī)械臂的連桿坐標(biāo)系,在此基礎(chǔ)上運(yùn)用矩陣變換

2、建立機(jī)械臂運(yùn)動學(xué)模型,并結(jié)合正運(yùn)動過程歸納了MT-ARM的逆運(yùn)動求解方法。建立了基于機(jī)構(gòu)光的單目視覺測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,給出了由二維圖像坐標(biāo)到三維空間坐標(biāo)的相應(yīng)推導(dǎo)公式以及相關(guān)參數(shù)的標(biāo)定方法。
　　 第二,設(shè)計了基于結(jié)構(gòu)光的單目視覺測量技術(shù),實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂視覺定位的方法。采用線激光器向物體表面投射線結(jié)構(gòu)光,通過單目攝像機(jī)采集結(jié)構(gòu)光圖像。經(jīng)過圖像處理提取畸變光條中心點(diǎn)像素坐標(biāo),并結(jié)合系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換求取物體空間位置信息。設(shè)

3、計了提取光條中心的圖像處理方案,針對“假光條”現(xiàn)象,提出了一種利用3*3模板消除細(xì)化后的光條圖像雜點(diǎn)的方法,解決了由于反光產(chǎn)生的“假光條”問題。在VC++6.0平臺上編寫結(jié)構(gòu)光圖像采集程序和圖像處理程序提取光條中心點(diǎn)像素坐標(biāo)。
　　 第三,分別對表面有凹凸反光和表面光滑的兩種對象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。對其中的反光物體采用較大閾值進(jìn)行分割并應(yīng)用3*3模板法消除由于反光導(dǎo)致的假光條,而無反光和表面光滑的物體采用較小的閾值進(jìn)行分割。最后提取光條中