基于双目视觉的新型汽车电泳涂装输送机构末端位姿检测研究

摘要

针对现有汽车电泳涂装输送机，如RoDip输送机和多功能穿梭机等结构复杂、制造安装工艺要求高、悬臂梁结构不适合于大重型汽车车身涂装输送等问题，本课题组研制了一种新型混联式汽车电泳涂装输送机构。目前，混联机构的末端位姿检测主要采用超声测量系统、激光测量系统、机器视觉技术等。机器视觉中的双目视觉通过模拟人类双眼，对物体进行感知，目前已得到广泛应用。
　　本文主要研究基于双目视觉的新型混联式汽车电泳涂装输送机构末端位姿检测。通过相机标定、图像采集、图像预处理、特征点提取、立体匹配和位姿解算等算法对该机构末端构件连接杆进行检测识别，并对连接杆中点进行空间三维定位，以准确、快速地获取机构末端位姿参数，避免通过运动学模型解算位姿所带来的误差，并可进一步实现该输送机构基于末端位姿的高性能全闭环运动控制。
　　本文主要研究以下内容：
　　（1）如何提高新型混联式汽车电泳涂装输送机构图像中特征点提取的准确性。本课题组研制的新型混联式汽车电泳涂装输送机构运行过程中，采集的机构末端连接杆图像存在特征点少，易受其他构件遮挡难以准确检测的问题解决，解决的关键在于对该输送机构特征点准确有效的提取。新型混联式汽车电泳涂装输送机构，其末端连接杆以及与其相连接的机构构件具有明显的直线边缘特征，但机构整体呈灰黑色，构件间无明显颜色区别，同时受光线及机构运行时其他构件的遮挡问题影响，机构末端连接杆的角点特征少且不易被检测。针对上述问题，本文提出一种新的机构末端特征点检测算法，即Hough-k均值算法，首先采用双向滤波改进的Canny算子提取图像边缘点，再对边缘点运用Hough变换提取直线边缘点，然后结合机构特征采用K均值算法对提取的直线边缘点进行筛选以获取机构特征点，以提高特征点提取的准确性。
　　（2）在保证检测快速性的同时，如何提高特征点匹配的准确性。本文采用朱奇光等人提出的基于改进离散Gaussian-Hermit矩的SURF图像匹配算法。相较于常规SURF算法， Gaussian-Hermit矩定义的描述符具有较强的边缘特征描述能力，且其改进的离散Gaussian-Hermit矩可以高效地表示图像中任意局部特征点，适用于匹配本文通过处理后获取的特征点。
　　（3）对新型混联式汽车电泳涂装输送机构末端位姿求解方法的研究。机构末端位姿的求解需要根据Zhang标定求解得到的相机内外参数以及机构的运行轨迹，建立该输送机构的数学模型共同求解得到。
　　（4）搭建基于双目视觉的新型混联式汽车电泳涂装输送机构末端位姿检测实验平台，并结合CCAS双目视觉运动测量算法研究开发软件平台，完成新型混联式汽车电泳涂装输送机构末端位姿检测软件系统开发。

目录

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 基于双目视觉的混联机构位姿检测研究现状

1.3 图像匹配算法研究概况

1.4本文的研究内容、目的和意义

第二章 双目立体视觉系统

2.1 引言

2.2 坐标系定义及转换

2.3 相机标定

2.4 本章小结

第三章 新型混联式汽车电泳涂装输送机构图像预处理及特征点提取

3.1 引言

3.2新型混联式汽车电泳涂装输送机构描述

3.3 图像采集

3.4 图像预处理

3.5 特征提取

3.6 本章小结

第四章 新型混联式汽车电泳涂装输送机构图像匹配

4.1 引言

4.2 图像匹配算法概述

4.3 基于SURF算法的图像匹配

4.4 基于MDGHM-SURF算法的图像匹配

4.5 外点的处理

4.6本章小结

第五章 新型混联式汽车电泳涂装输送机构末端位姿参数求解

5.1 引言

5.2新型混联式汽车电泳涂装输送机构坐标系定义

5.3 位姿参数求解

5.4 本章小结

第六章 基于双目视觉的新型输送机构末端位姿检测实验研究

6.1 引言

6.2 新型输送机构双目视觉位姿检测平台

6.3 实验

6.4 本章小结

第七章 全文总结

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文与成果