基于机器视觉的车牌定位与字符识别实验设计

针对机器视觉课程理论内容抽象、理解难度大、相关实验教学装置欠缺的问题,基于机器视觉设计了一种车牌模型的定位与字符识别实验平台,平台由下位机控制系统和上位机软件组成。下位机由图像采集与传输系统、运动控制系统构成,上位机软件由人机交互界面、定位算法与字符识别算法组成,基于VS2019联合Halcon设计包括目标物体的定位与跟踪、MLP分类器训练、字符分割与识别等功能模块在内的控制软件,实现了车牌模型的定位跟踪与字符识别。实验设计具有实用性、趣味性和扩展性,可辅助学生理解机器视觉技术的真实应用场景,提高学生实践能力和创新能力。     

基于机器视觉的机器人写字技术的设计

针对教学与实验,提出一种基于机器视觉的机器人写字方法。以六自由度DENSOVP6242G机器人、信捷机器视觉和PC机为实验平台,通过机器视觉获取字符的图像信息,采用VC++编程,利用机器视觉自定义协议将图像传输给PC机;借助OpenCV库对图像进行阈值化、闭运算、细化和笔画分割等一系列的处理;利用图像处理得到字符坐标信息控制机器人的多轴联动,机器人控制器与PC机之间通过ORiN2连接,从而完成字符的书写。实验表明,在字迹清晰条件下该方法能够使机器人准确地写出机器视觉所看到的字符。     

嵌入式轮式机器人实验平台设计与实现

为解决科研用机器人价格昂贵、扩展性差的问题, 给出嵌入式轮式机器人实验平台的设计。 从平台硬件环境的搭建, Linux 设备驱动程序开发, 嵌入式多线程服务器的设计, 上位机软件设计等, 详细讨论了轮式机器人实验平台的设计及开发过程。 该平台能通过 MPU6050 六轴传感器和 HMC5883 电子罗盘实时获取姿态角和航向角; 能实时地将采集到的视频流及传感器数据发送到上位机客户端, 同时接收并处理来自客户端的控制指令, 进行运动控制、 避障处理等。 实验结果表明, 该轮式机器人实验平台与 PC 之间数据及指令传输流畅稳定,造价低廉, 功能丰富, 模块化程度高, 能满足开展机器视觉与导航等领域研究的要求。     

基于机器人和视觉系统的残次品分拣实验台设计

针对职业院校学生综合实训机会较少,缺乏与专业知识紧密结合等问题,设计了一种基于机器人和视觉系统的残次品分拣教学实验台。将工业机器人技术、机电一体技术等相关专业中的机器人技术、视觉技术、触摸屏技术、PLC技术、传感器技术、液压与气压传动技术等结合在一起,形成了一套可供机电一体化专业综合实训教学平台,保证了实训教学的综合性与创新性,也提高了学生的综合实践能力。     

智能机器人多传感器实验平台的图像伺服系统

结合智能机器人多传感器实验平台的研制工作 ,系统介绍了其图像伺服子系统的工作原理、系统构成以及实现方案 ,涉及图像处理、机器视觉和机器人跟踪控制等相关内容 ,并讨论了物体自动识别和抓取过程中需要注意的一些问题 .     

基于Camshift算法的移动机器人视觉跟踪系统

通过采用自主开发的移动机器人平台,设计并实现了一种基于改进Camshift算法的视觉跟踪系统.通过预测前后两帧图像特征面积,在反向投影图像上过滤掉干扰色块.实验表明该方法能有效减小相似干扰物、遮挡等因素对视觉跟踪系统的影响.同时还提出了一种简单快速的图像解释形成机器人控制指令的方法,通过计算目标在图像上的投影到图像轴心的偏转角度来控制机器人的转动,通过计算该投影面积的大小来控制机器人的前进与停止.实验结果证明了机器人指令形成策略的有效性.     

机器人单目视觉定位模型及其参数辨识

从机器人运动控制的需要出发,在分析视觉坐标系和机器人坐标系的映射关系基础上,建立了机器人单目视觉定位的数学模型.提出了基于遗传算法的参数辩识方法.该算法直接利用建立的视觉定位数学模型和一组特征点实测结果,通过遗传算法得到包括摄像机参数在内的所有参数.比较了直接测量法、待定系数法、基于遗传算法3种计算方法在实际ROBOCUP全自主机器人平台的运用结果,实验证实提出的算法可以得到更好的实际效果.     

激光视觉机器人焊接中摄像机和手眼的同时标定

摄像机和机器人手眼标定是视觉机器人应用中的重要问题.文中针对激光视觉机器人焊接的具体应用系统,提出了一种同时标定摄像机和机器人手眼的方法.该方法依据机器人手眼矩阵和机器人手爪对基坐标系位姿矩阵之间的特定关系,进行一次标定实验而同时求解出摄像机参数和机器人手眼关系矩阵.此方法简单、实用、快捷,避免了传统方法复杂的实验和解答过程.计算结果表明,标定精度能满足机器人焊缝跟踪的应用要求.     

基于Halcon的机器人手眼标定方法研究

手眼标定是机器人视觉系统建立过程中的重要环节,本文基于Halcon软件,结合特制的标定板并充分考量相机畸变的影响,提出一种快速、精确、高效的手眼标定方法,该方法在标定过程中建立相机图像坐标系与机器人坐标系转换关系的同时获得相机内外参数.在UR5机器人平台上进行试验验证,试验结果表明该方法可提高标定效率与标定精度,且算法具有良好的跨平台移植性.     

半智能排爆机器人单手双目手眼系统的研究

针对目前排爆机器人手动控制方式的不足,研究和开发了一个单手双目手眼系统用于半智能排爆机器人的自动控制.单手双目手眼系统是半智能排爆机器人的重要组成部分和关键技术,该视觉系统利用双目立体视觉原理,采用Matlab7.0作为运算引擎,调用机器视觉处理软件EVision6.2中的EasyMatch模式匹配库进行立体图像匹配,能实时捕获排爆机器人周围的图像信息、进行摄像机标定、图像预处理、立体图像匹配、确定机器人未端手爪与可疑目标物的相对位置坐标,并把图像实时显示在控制台,自动控制手臂靠近并准确地抓取可疑目标物.该半智能排爆机器人成功地抓取实验,表明了该立体视觉系统在精度上能够满足半智能排爆机器人的项目要求.     

融合机器视觉的液位控制实验系统设计

将机器视觉技术与传统的过程控制系统深度融合,在水槽液位控制系统基础上增加摄像头、数据采集卡、上位机,结合NI视觉开发模块建立视觉液位测量及控制实验系统。介绍了实验系统的构成,视觉开发模块NI Vision Assistant的功能,以及视觉液位测量过程中图像采集、摄像头标定、图像处理、液位高度提取的方法;设计基于Lab VIEW的PID控制算法,并对实验结果和数据进行分析。视觉液位检测具有较高的精度,扩充了教学内容,推进了新技术在实验教学中的应用。     

基于机器视觉的目标跟随六足机器人

针对智能机器人控制领域的机器视觉中的目标跟踪问题与机器人运动控制方法研究,设计实现了一款基于机器视觉的目标跟随六足机器人,该系统的机器视觉目标跟踪算法为TLD(tracking-learning-detection)算法,采用stm32嵌入式处理器驱动32路舵机控制板控制机器人运动,并设计实现了一种小型自动火控装置用于锁定目标后的定位打击.该系统融合了六足机器人运动学和机器视觉目标跟踪技术,对六足机器人步态进行研究,根据目标视觉导航,精确锁定目标,对目标进行瞄准打击做出了详细的设计实现工作.     

半智能排爆机器人的单手双目手眼系统

针对目前排爆机器人手动控制方式的不足,研究和开发了一个单手双目手眼系统用于半智能排爆机器人的自动控制.该系统基于双目视觉原理,采用Matlab7.0作为运算引擎,调用机器视觉软件eVision6.2中的EasyMatch 模式匹配库进行立体匹配,实时捕获图像,进行摄像机标定、图像预处理和匹配,确定可疑目标物的坐标,并把图像实时显示在控制台,自动控制手臂靠近并准确抓取可疑目标物.该半智能排爆机器人抓取实验的相对误差小于2.54%,表明该立体视觉系统在精度上能满足半智能排爆机器人的要求.     

视觉引导下的机器人跟踪复杂焊缝的研究

对无视觉机器人加装视觉系统进行了研究,给出了机器人坐标系到摄像机坐标系的变换关系,对改进后的机器人进行了复杂焊缝的跟踪实验,实验证明该改进是可行的。     

基于单目视觉的工业机器人抓取系统设计

针对工业机器人在示教模式下上料无法对位姿出现偏差的工件完成抓取的问题,设计了一种基于单目视觉的工业机器人抓取系统。系统使用单目视觉采集工件图像,利用九点标定法将图像中的工件形心坐标转换为机器人坐标系下的坐标;通过图像处理算出工件的旋转角度,引导机器人运动至目标位置并配合抓手完成对工件的抓取。最后以PCB为对象搭建了抓取系统,经过多次抓取实验,发现该抓取系统位置误差在2 mm以内、姿态误差在1.5°以内,能够满足自适应抓取工件的定位要求。     

焊接视觉跟踪机器人数学建模和工作空间分析

摘要： 针对大构件相贯线型空间焊缝的视觉跟踪方法,设计并制造了8自由度焊接视觉跟踪机器人.描述了一种空间机器人建模方法,主要思路为将移动坐标系从绝对坐标系原点,顺着关节机构移动到机器人末端工作点,运用此法对机器人进行数学建模并仿真,得到机器人运动学正解,运用数值法对机器人进行工作空间分析,得到工作空间三维图和侧向剖面图.仿真结果证明数学建模方法的有效性,空间分析结果表明本机构工作空间无空洞,工作范围符合设计要求.最后用物理样机对空间曲线型焊缝进行运动跟踪实验验证.     

基于IMU与单目视觉融合的姿态测量方法

快速准确测量运动目标的姿态,在航天航空、机器人等领域应用广泛.针对惯性姿态测量速度快但精度不足而视觉姿态测量精度高但速度慢的特点,提出了一种基于IMU与单目视觉融合的姿态测量方法.IMU姿态测量时,使用欧拉角迭代公式解算运动目标的姿态;单目视觉姿态测量时,使用POSIT算法求解被测目标的姿态;再使用H?滤波器融合两者的测量结果;用融合结果与惯性测量结果的差值修正并更新漂移误差曲线.根据被测目标的两组匀速转动信息,提出了双矢量正交化标定法标定IMU坐标系到目标坐标系的旋转矩阵;根据单目视觉采集的3幅图像信息,提出了三图快速标定法标定靶标坐标系到目标坐标系的旋转矩阵.实验表明,提出的姿态测量方法能实现快速姿态测量,测量精度高.     

基于PLC的机电控制综合实验教学平台开发

针对机电系统计算机控制实验教学的需要,设计开发了基于PLC的机电控制实训平台。该教学平台由PLC控制系统、实训/储水箱、水管管件、检测系统、执行系统等模块构成。采用该平台进行综合实验,学生可以掌握传感器的工作原理和应用领域、变频器控制被控对象的工作原理及实现方式、 PLC编程控制的语言特点和控制方式,加深学生对PLC、上位机和被控对象之间工作关系的认识和理解,有效提高了学生机电液结合的动手与工程应用能力。     

基于机器视觉的宏观超分子组装实验平台

利用可编程控制器(PLC)技术与机器视觉技术,设计用于宏观超分子组装的自动化实验平台,平台主要由控制、图像采集和执行3部分组成。控制部分硬件包括工业计算机、西门子PLC;图像采集部分硬件包括工业相机和相机镜头;执行部分硬件包括三轴直线机械臂、振荡平台和液体抽注系统。为了解决平台的定位问题,提出双标识物视觉定位算法,实现了实验平台的精准定位。同时提出基于多代局部最优解的混合蚁群遗传路径规划算法,优化实验平台机械臂的运动路径,提高其工作效率。利用所设计平台进行宏观超分子组装实验,实验结果表明,该实验平台能够批量进行宏观超分子的组装、解组装和清洗等实验步骤,不需要实验人员干涉,节约了实验时间,对宏观超分子组装的工业化生产具有一定的指导意义。     

机器视觉技术对纸质包装切割压痕设备控制性能的改进设计

针对在用NRG-P型切割压痕设备存在的问题，提出用机器视觉这种新型的检测方法对其进行控制性能改进. 改进的主要任务是原点位置识别和偏差角度校正，并通过图像采集、图像处理手段对这两个量求解. 图像处理过程包括图像二值化、图像降噪、图像边缘检测和图像标定等，同时还设计了CAN总线驱动电路. 最后通过坐标系旋转变换，修正了刀具的运动轨迹，提高了加工精度.