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柔性视觉检测站传感器标定与机器人本体校准技术的研究

作 者: 于铁峰
导 师: 杨学友
学 校: 天津大学
专 业: 测试计量技术及仪器
关键词: 视觉测量 传感器 标定 机器人 运动学模型 距离误差
分类号: TP212
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 61次
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内容摘要


柔性视觉检测站的诞生为当今主流的多车型混合生产线的实时质量监控提供了有效手段,该系统主要由视觉传感器和工业机器人组成,结合了视觉测量快速、非接触和机器人柔性自动化的特点,实现了对白车身尺寸的在线实时测量?影响系统测量精度的因素有很多,其中传感器的测量精度和机器人的定位精度是两个关键环节?本文围绕这两个方面进行了深入的研究,实现了摄像机和传感器的精确标定,同时提出了基于距离误差的机器人本体校准方法?本文的主要研究内容有:1.深入研究了单目结构光视觉传感器的数学模型及其测量原理?2.分析了摄像机内外参数的定义及视觉测量中各主要坐标系之间的关系,提出了基于任意位置平面靶标的摄像机标定技术?3.根据透视模型中交比不变性的原理,提出了基于任意位姿平面靶标及交比不变性的传感器标定方法?4.建立了机器人D-H模型并对机器人微分运动学进行了深入的研究,提出了基于距离误差的机器人本体校准技术,实现了机器人连杆参数固有误差的补偿?5.设计了相关实验,验证了所述方法的可行性与可靠性?

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-14
  1.1 课题的背景和研究意义  7
  1.2 柔性视觉检测站概述  7-10
    1.2.1 检测站测量原理  8-9
    1.2.2 检测站工作过程  9
    1.2.3 国内外发展现状  9-10
  1.3 摄像机与传感器标定技术的发展  10-12
    1.3.1 摄像机标定技术的研究现状  10-11
    1.3.2 结构光传感器标定技术的研究现状  11-12
  1.4 机器人本体校准技术的研究现状  12-13
  1.5 本文的研究内容  13-14
第二章 线结构光视觉传感器及其标定技术  14-27
  2.1 视觉传感器概述  14-17
    2.1.1 传感器数学模型  14-15
    2.1.2 空间圆孔测量原理  15-17
    2.1.3 关键器件选型  17
  2.2 摄像机标定技术  17-23
    2.2.1 视觉测量常用坐标系  17-19
    2.2.2 摄像机模型  19-21
    2.2.3 基于任意位姿平面靶标的标定技术  21-23
  2.3 传感器标定技术  23-26
    2.3.1 透视模型中的交比不变性原理  23-25
    2.3.2 基于任意位姿平面靶标及交比不变性的传感器标定  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第三章 测量机器人本体校准技术  27-42
  3.1 UP50N 型机器人介绍  27-28
  3.2 机器人运动学模型  28-32
    3.2.1 D-H 模型  28-31
    3.2.2 求解A 矩阵  31-32
  3.3 机器人微分运动学  32-35
  3.4 基于距离误差的机器人本体校准方法  35-41
    3.4.1 位置误差与连杆参数的关系  35-37
    3.4.2 距离误差及其与位置误差的关系  37-40
    3.4.3 等距校准模型  40-41
  3.5 本章小结  41-42
第四章 标定及校准实验  42-48
  4.1 摄像机标定实验  42-43
  4.2 传感器标定实验  43-45
  4.3 测量机器人本体校准实验  45-47
    4.3.1 生成机器人球面指令  45-46
    4.3.2 实验数据  46-47
  4.4 本章小结  47-48
第五章 总结与展望  48-50
  5.1 全文总结  48
  5.2 工作展望  48-50
参考文献  50-53
发表论文和参加科研情况说明  53-54
致谢  54

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器(变换器)、传感器
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