外文翻译--自动表面粗糙度同三维机器视觉和合作的机器人控制.doc

1附录错误!未找到引用源。外文翻译自动表面粗糙度同三维机器视觉和合作的机器人控制ChrisMarshall,RobertBickerandPaulTaylor摘要：本文介绍了创新和务实的自动检测皮革表面粗糙度，利用结构光三维机器视觉对物体轮廓的知觉和NURBS插补准确和平稳轨迹生成。作为高压喷砂用于粗加工，要考虑空间限制，在爆破庭额外的自由度介绍利用一个转盘，它支持工件，协同控制是实施之间的一个六自由度机器人和转台尽量机器人动作在满足要求的变速控制，精确的轨迹跟踪和定位控制。实验结果一致的业绩已经显示出了该方法的有效性。关键词三维视觉；曲线曲面的非均匀有理B样条内插法；合作管理；机器人；表面粗糙度1、引言表面处理，特别适用于鞋类制造业，质量关键的大问题是为行业的生产鞋用水泥粘结和直接注塑鞋底。一个主要因素在于完整的胶合面，这就意味着要充分清除材料的表面，以促进市场的基本结构，或者在发生天然皮革的表皮。目前，表面处理等两种形式进行，采用了气缸钢丝刷或磨料表面旋转车轮或带；这是做手工应用的历时鞋面的旋转钢丝刷，或自动机适用该鞋面以钢丝刷控制四个或五个轴，显然，手工操作，需要高超的技巧，是难以维持在一个良好的水准，由于始终不断注意经营者。控制系统的自动化进程通常开环定位装置和过程控制是有限事先调整刷特点，如丝的刚度和敏锐性，转速和控制力量与毛笔适用。在过去十年中，研究工作已取得根本性改善的轨迹控制，运用传感器和分析方法能够检测过程实时1，2，3，智能控制4，5的接触力，转速和进给速度的钢丝刷优化材料去除和表面纹理。大多数的这些努力都局限于实验室示威由于有实际困难的调谐有很大差异，在刷特色。因此，新工艺是可取推进素质表面处理技术。磨料爆破和喷丸有效而广泛采用的表面处理工艺去除缝针，提高强度和其它相关的表面制备应用。一系列的皮革表面筛选试验采用喷砂机根据不同的条件下在我们的实验室最近表现一致的材料去除性能。相对于这些方法用接触力控制，这是比较容易控制参数的喷砂工艺，如空气压力，速度砂粒流迁入表面距离喷嘴表面，而更重要表现较为一致，较不敏感的工艺参数变化。一个主要问题自动鞋上摔打，是如何衡量可靠的三维剖面上，并确定适当的粗径上，这使得机器人操纵粗工具加以引导沿着指定的速度。常规传感器所不具备足够的计算粗径的上表面因复杂几何概况，尤其是当今许多女人的时尚鞋。机器视觉是最适当的感官方法，在三维测量，而且越来越便宜，为双方研究和过程控制。以前的相关研究著作描述6，7在某种程度上成功地证明效力结构光机视觉在自动唯一和粘接上的应用。然而，与其建立了视觉系统的模型，固定价值尺度因素来2计算鞋廓坐标从图像数据。本文将建立一个数学模型之间的图像数据和世界的坐标它可以大大提高精确度剖面测量。测量结果，从机器视觉一般是离散的位置坐标，从一个连续剖面上可重构，经分段直线段或通过复杂曲线插补。扫描数据是有限的分辨率，由于速度要求的装配线，并花费大量时间形象加工一幢医科相机使用的建议视觉系统扫描决议排列为5毫米，在脚背面积和2.5毫米的脚趾和足跟区。大多数工业机器人控制器的位置直流装置内置插值，使他们能够处理断面位置。然而，这些控制器通常采用串行通信传输数据和指令上位PC机和机器人控制器相对缓慢的更新率，它必然导致低精度和呆滞的动态响应。一个美洲豹760个工业机器人被重新利用多轴运动控制器与以太网通信和位置更新率多达200余等高线模式，这可大大提高精度。鉴于先前的嵌入式插不再提供,非均匀有理B样条插补应用于重建顺利连续轨迹由离散路径坐标。NURBS插补提供了一个统一的代表性分析和自由型曲线，并明显优于线性插值常规数控机床和机器人通常使用。速度和加速度的连续性整个曲线是至关重要的特点，以避免急冲提案的机器人末端效应。表面喷砂进行内密封庭该机器人已在有限空间内操控粗喷嘴。为减少运动造成的机器人手臂，额外自由度引入到工件使鞋上支撑平台可以转动实时控制下。因此，协同控制算法所需要的7个自由度的冗余系统。保持一贯的表面处理性能，在某些砂粒空气流量，恒明或线速度的粗喷嘴相对的上表面是至关重要的，这一目标已经实现，开发新颖的NURBS轨迹生成算法和插值方法。2、三维机器视觉轮廓测量发达结构光扫描系统显示如图1；它包括一个模拟式摄像机，激光线发生器和步进电机驱动直线下滑提供扫描议案照相机和激光打印机。鞋将扫描是紧紧空气钳位在一个转盘是位于45度角的水平面。这种配置可以减轻媒体爆破积累了放在桌上的喷砂工艺。照相机和激光线发生器装在步进电机驱动直线下滑，与激光线垂直的转盘和一个夹角，照相机的光轴与激光线。客观的视觉系统，是提供一个三维轮廓的钳位鞋基于坐标系统定义的转盘，边鞋面，然后是发现和粗径是指形匹配的上唯一的。经过粗加工的道路，得到了鞋钳位的转盘是运到爆破厅通过直线滑机器人操纵喷砂处理。图1结构光视觉系统。如图2，存在两个坐标系，图像坐标系团与物体坐标系统哎哟，它们之间的关系需要加以确定的物理位置和方向的对象点提取图像数据。图像坐标系，是指与镜头的光轴作为ocz轴方向增加图3像连续坐标ocy轴线，轴线的ocx决定用右手规则。物体坐标系是指与该中心的转盘出身，向下方向沿转盘和平行的直线滑携带激光照相机作为owz轴截至方向垂直于转盘作为owx轴线；owy可以定义方便用右手规则。结构光三维扫描钻机是精心，刻意设计，激光平面平行于xowy平面物体坐标系，使每一个点上的激光线相交的对象有一个固定的Z坐标对象坐标系因此，其他两个部件坐标X和Y可以单独确定从二维图像数据。图2摄像机与世界坐标系统。数学关系的摄像机坐标系与物体坐标系中是不可或缺的连接二维图像数据与三维物体的坐标。有很多方法8，9，10，11和12开发构建数学模型的视觉系统，其中蔡明亮的方法8，是最常采用的。一般来说，模拟视觉系统分为两阶段相关参数的外在和内在参数。外在参数描述空间关系中的两个坐标系，如平移和旋转变换的坐标系中的物体坐标系统可以映射到摄像机坐标系；这些转变可以在数学上表示为:（2）在这里，R是旋转矩阵定义的欧拉角，由TAIPEI，烃厝翻译沿新owx，owy和owz轴旋转。分子RI在矩阵R可以表示为功能旋转角度，如下:（3）成反比，欧拉角可确定由R:（4）第二阶段的模拟进程，是与照相机的内在参数:它是基于针孔相机的透视投影模型径向变形4及其它异常现象的考虑。针孔相机的模式来改造点(圆度量，zc)在摄像机坐标系奥委会相关位置图像缓冲像素。这一阶段共分三个转变，第一次描述了变换从相机坐标(XC细胞度量，ZC)的失真，以二维传感器平面坐标(徐钰)由方程：（5）其中f是有效焦距的镜头。第二个层面的转变反映了径向几何失真，这是造成的镜头，其实这点在不同径向距离镜头轴线发生明显放大。坐标，在一个失真图像传感器飞机(徐钰)，可从观测(扭曲)图像坐标(XD型，YD型)（6）在这里，是径向距离观测点的摄像机光轴，K1的是系数的径向畸变。最后的变换叙述关系的观察阵地的图像传感器平面坐标，在缓冲图像帧，它被描述的:（7）而泰航与CY是像素坐标相交光轴与传感器平面，DX的镝的有效培训中心之间的距离照相机的传感器组成，在第十和昌方向分别S、X的，是一个尺度因子，以弥补任何不确定的数目比例分子传感器关于CCD和象素数目在照相机的帧缓冲X方向。所以关系的对象坐标和图像数据相结合，建立了有效性。(1)，(5)，(6)，(7)在一起。照相机的模型所述标定需要确定的外部和内部参数，然后它可以把图像数据用来作为坐标在转台坐标系。用标定目标，并根据Tsai的方法，建议的摄像系统标定以及由此产生的参数有:3、合作机器人控制图3显示了成立机器人鞋上喷砂，其中喷砂嘴，是他操纵的机器人