基于视觉引导的工业机器人应用

李智翔

（福建省特种设备检验研究院 福建省福州市 350008）

在实际应用生产中，如何识别和抓取生产所需工件是工业机器人设计中的要点。当前大部分生产线通过离线编程或预先示教的方式预设机器人可执行动作和接受指令，此方法的缺点为机器人在目标改变或者环境变更情况下，工作效率会降低，并且缺乏灵活应变性，而在工业机器人设计中引入视觉引导技术则突破了此难点。

1 工业机器人视觉引导系统构成

当前，视觉引导系统通常应用于2D/2.5D/3D的工业机器人系统中，其在生产作业中可以实时跟踪作业要求，并对其进行控制引导，让机器人系统应用非接触传感方式满足不同作业需求，一般来说，视觉引导系统结构复杂，硬件包括机器人、光源、工控器、镜头及CCD相机以上五个部件构成，其系统组成如图1所示。

2D视觉引导系统的精确性取决于该系统的特征点选取功能，依靠摄像机采集工件信息识别和定位工件平面位置，并且能够明确定位坐标信息；2.5D系统除此功能外，还能够识别工件全方位移动情况和高度等功能；3D系统的复杂性更高、专业性更强，具有采集物体自由度信息的功能。高性能的3D系统定位准确度高，并且其定位工件物体空间位置功能仅需单台摄像机即可完成，相比过去使用的双摄相机系统操作更加便捷，无需摄像机从多角度进行定位。双摄像机系统控制流程如图2所示。

2 目标的位姿估算

经由三维空间的世界坐标系点{x0, y0, z0}发出的光在摄像机采集后可转出相对应的视频信号，并转换为二维数组[1]。……