视觉系统在异型烟码垛机器人系统中的应用研究

摘要

视觉系统是机器人应用的一个非常重要的方向，码垛机器人也逐渐应用到了物流产业的各个方面。随着各大烟草公司对异型烟的大力发展，异型烟的销量每年都呈现很大的增长趋势，在考虑到码垛效率、工作质量、劳动成本等的情况下，传统的人工码垛已经逐渐不能满足其自动化生产的需求，码垛机器人得到了广泛的应用。在工业生产中，用于自动化生产的码垛机器人多数都是普通的搬运机器人，一般采用人工示教的方式，提前设置好抓取点和码放点，执行其任务。这种方式不能实时获知异型烟的位置信息，更不能进行自由码垛等。本文把视觉系统和码垛机器人相结合，并根据布局问题解决码垛算法，使整个系统具有人眼识别的能力和自由码垛的功能，对提高生产的柔性化及自动化，对保证质量、提高效率、降低成本、优化码垛布局等有着非常重要的意义，而视觉系统和码垛算法在异型烟码垛过程中起着关键性的作用。
　　首先，介绍了码垛机器人、视觉系统及布局问题的国内外研究现状，明确了其研究的目的及意义，根据系统要求及总体功能组成，确定了总体方案的设计，具体包括码垛机器人、视觉控制系统、相机固定方式、抓取方案、码垛方案等的设计。
　　其次，完成了基于视觉的异型烟码垛机器人系统的硬件设计，主要有码垛机器人、相机和镜头的选型及设计，并引出了坐标转换、图像处理和自由码垛算法的关键技术。
　　然后，介绍了坐标转换的目的及意义，确定了坐标转换的关系式；并对图像处理的方法进行了研究，根据异型烟的实际情况对不同的图像处理算法进行比较，选出合适的算法，完成烟盒的定位；基于布局问题的思想，通过自由码垛算法规划出了烟盒的空间摆放位置。
　　最后，使用VS2010和OpenCV计算机视觉库完成了机器视觉自由码垛系统测试软件的设计，并用MATLAB软件仿真了码垛效果图，实现了对异型烟盒的定位以及自由码垛的实验，验证了算法的可行性，对测量数据进行分析并得出误差原因。

目录

1 绪 论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

1.4 本章小结

2 异型烟自由码垛机器人视觉系统方案设计

2.1系统总体方案设计

2.2码垛机器人方案设计

2.3视觉控制系统方案设计

2.4手眼系统方案设计[33]

2.5抓取方案设计

2.6码垛方案设计

2.7 本章小结

3 异型烟自由码垛机器人视觉系统硬件设计

3.1 并联机器人的设计和选型

3.2 视觉系统的设计和硬件选型

3.3 通讯功能简介

3.4 异型烟自由码垛机器人视觉系统的关键技术

3.5本章小结

4 异型烟自由码垛机器人视觉系统关键技术的实现

4.1坐标转换

4.2 图像的处理

4.3自由码垛算法

4.4 本章小结

5 软件设计和实验分析

5.1 Delta机器人控制系统软件简介

5.2 软件设计流程图

5.3 机器视觉自由码垛系统软件设计

5.4 实验及其结果分析

5.5 本章小结

6 总结和展望

6.1 本文总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献