工业机器人视觉定位系统的实现.pdf

工业机器人视觉定位系统是一种利用机器视觉技术来指导工业机器人进行精确定位的技术。这类系统通常适用于装配定位、检测探伤、切割焊接以及飞机数字化装配等高精度作业场景。在飞机小型零部件的装配定位和复合材料胶结部件的加压保压等作业中，工业机器人视觉定位系统能够通过非接触式测量手段获取目标工件的位置信息，并以此来指导机器人的运动，以实现精确定位和操作。 本系统采用了双目视觉测量技术，利用两个摄像头（双目相机）同时对目标工件上的特征点（如反射靶标）进行图像采集。通过对采集到的图像进行处理，可以获取机械臂末端执行器与工件之间的相对位置和姿态信息，即位姿关系。然后，系统控制模块根据位姿反馈，驱动机器人末端进行相应的位姿调整，从而达到精确定位的目的。系统在实际应用中的精度和稳定性均能满足飞机数字化装配的精度要求，位置误差为0.05mm，姿态误差为0.04度。 系统硬件部分主要包括控制中心、移动平台、工业相机、末端执行器、工业机器人和作业对象。其中，移动平台用于搭载和移动机器人，工业相机采用高分辨率、定焦镜头，拍摄目标对象，并确保两个相机的公共视场能够覆盖作业对象。末端执行器通常是通过法兰安装在机器人末端，用以执行具体的操作任务。作业对象可以是飞机的待装配零件或需要加压保压的复合材料胶结件，其上通常会粘贴反射靶标作为定位特征点。 系统软件部分的功能主要分为四个方面：信息提取、系统标定、视觉定位和运动控制。信息提取基于三维设计软件如CATIA进行二次开发，提取特征信息、计算理论位姿并存储数据；系统标定是为了保证系统测量的准确性，对摄像头的分布、倾斜角度、安装高度等进行校正；视觉定位是通过图像处理技术获得末端执行器位姿和目标位置信息；运动控制则是依据视觉定位的结果指导机器人的运动。 为了进一步提高定位精度，系统可能还会使用激光跟踪仪对位姿偏差进行实时监测和修正。激光跟踪仪通过测量末端执行器与工件之间的实际距离，对机器人的位姿进行微调，从而实现更高精度的定位。此外，系统的整体设计和实施需要考虑的因素还包括相机的选择、安装位置以及如何处理和分析图像数据等，这些都将直接影响到最终定位的准确性和稳定性。 从技术发展趋势来看，工业机器人正逐渐演变成柔性化、自主化、智能化的设备。机器视觉技术的发展与集成，不仅提高了机器人对环境的感知和应变能力，也缩短了机器人前期示教或离线编程的时间。因此，工业机器人视觉定位系统作为一种前沿技术，正被广泛研究和应用于工业自动化领域，是实现工业机器人智能化发展的重要技术手段之一。随着技术的不断进步和成本的降低，预计未来将有更多高精度、高效率的工业机器人视觉定位系统被研发和投入应用。