外文翻譯--自動表面粗糙度同三維機器視覺和合作的機器人控制.doc

1附錄錯誤!未找到引用源。外文翻譯自動表面粗糙度同三維機器視覺和合作的機器人控制ChrisMarshall,RobertBickerandPaulTaylor摘要：本文介紹了創(chuàng)新和務(wù)實的自動檢測皮革表面粗糙度，利用結(jié)構(gòu)光三維機器視覺對物體輪廓的知覺和NURBS插補準確和平穩(wěn)軌跡生成。作為高壓噴砂用于粗加工，要考慮空間限制，在爆破庭額外的自由度介紹利用一個轉(zhuǎn)盤，它支持工件，協(xié)同控制是實施之間的一個六自由度機器人和轉(zhuǎn)臺盡量機器人動作在滿足要求的變速控制，精確的軌跡跟蹤和定位控制。實驗結(jié)果一致的業(yè)績已經(jīng)顯示出了該方法的有效性。關(guān)鍵詞三維視覺；曲線曲面的非均勻有理B樣條內(nèi)插法；合作管理；機器人；表面粗糙度1、引言表面處理，特別適用于鞋類制造業(yè)，質(zhì)量關(guān)鍵的大問題是為行業(yè)的生產(chǎn)鞋用水泥粘結(jié)和直接注塑鞋底。一個主要因素在于完整的膠合面，這就意味著要充分清除材料的表面，以促進市場的基本結(jié)構(gòu)，或者在發(fā)生天然皮革的表皮。目前，表面處理等兩種形式進行，采用了氣缸鋼絲刷或磨料表面旋轉(zhuǎn)車輪或帶；這是做手工應(yīng)用的歷時鞋面的旋轉(zhuǎn)鋼絲刷，或自動機適用該鞋面以鋼絲刷控制四個或五個軸，顯然，手工操作，需要高超的技巧，是難以維持在一個良好的水準，由于始終不斷注意經(jīng)營者?？刂葡到y(tǒng)的自動化進程通常開環(huán)定位裝置和過程控制是有限事先調(diào)整刷特點，如絲的剛度和敏銳性，轉(zhuǎn)速和控制力量與毛筆適用。在過去十年中，研究工作已取得根本性改善的軌跡控制，運用傳感器和分析方法能夠檢測過程實時1，2，3，智能控制4，5的接觸力，轉(zhuǎn)速和進給速度的鋼絲刷優(yōu)化材料去除和表面紋理。大多數(shù)的這些努力都局限于實驗室示威由于有實際困難的調(diào)諧有很大差異，在刷特色。因此，新工藝是可取推進素質(zhì)表面處理技術(shù)。磨料爆破和噴丸有效而廣泛采用的表面處理工藝去除縫針，提高強度和其它相關(guān)的表面制備應(yīng)用。一系列的皮革表面篩選試驗采用噴砂機根據(jù)不同的條件下在我們的實驗室最近表現(xiàn)一致的材料去除性能。相對于這些方法用接觸力控制，這是比較容易控制參數(shù)的噴砂工藝，如空氣壓力，速度砂粒流遷入表面距離噴嘴表面，而更重要表現(xiàn)較為一致，較不敏感的工藝參數(shù)變化。一個主要問題自動鞋上摔打，是如何衡量可靠的三維剖面上，并確定適當(dāng)?shù)拇謴缴?，這使得機器人操縱粗工具加以引導(dǎo)沿著指定的速度。常規(guī)傳感器所不具備足夠的計算粗徑的上表面因復(fù)雜幾何概況，尤其是當(dāng)今許多女人的時尚鞋。機器視覺是最適當(dāng)?shù)母泄俜椒?，在三維測量，而且越來越便宜，為雙方研究和過程控制。以前的相關(guān)研究著作描述6，7在某種程度上成功地證明效力結(jié)構(gòu)光機視覺在自動唯一和粘接上的應(yīng)用。然而，與其建立了視覺系統(tǒng)的模型，固定價值尺度因素來2計算鞋廓坐標從圖像數(shù)據(jù)。本文將建立一個數(shù)學(xué)模型之間的圖像數(shù)據(jù)和世界的坐標它可以大大提高精確度剖面測量。測量結(jié)果，從機器視覺一般是離散的位置坐標，從一個連續(xù)剖面上可重構(gòu)，經(jīng)分段直線段或通過復(fù)雜曲線插補。掃描數(shù)據(jù)是有限的分辨率，由于速度要求的裝配線，并花費大量時間形象加工一幢醫(yī)科相機使用的建議視覺系統(tǒng)掃描決議排列為5毫米，在腳背面積和2.5毫米的腳趾和足跟區(qū)。大多數(shù)工業(yè)機器人控制器的位置直流裝置內(nèi)置插值，使他們能夠處理斷面位置。然而，這些控制器通常采用串行通信傳輸數(shù)據(jù)和指令上位PC機和機器人控制器相對緩慢的更新率，它必然導(dǎo)致低精度和呆滯的動態(tài)響應(yīng)。一個美洲豹760個工業(yè)機器人被重新利用多軸運動控制器與以太網(wǎng)通信和位置更新率多達200余等高線模式，這可大大提高精度。鑒于先前的嵌入式插不再提供,非均勻有理B樣條插補應(yīng)用于重建順利連續(xù)軌跡由離散路徑坐標。NURBS插補提供了一個統(tǒng)一的代表性分析和自由型曲線，并明顯優(yōu)于線性插值常規(guī)數(shù)控機床和機器人通常使用。速度和加速度的連續(xù)性整個曲線是至關(guān)重要的特點，以避免急沖提案的機器人末端效應(yīng)。表面噴砂進行內(nèi)密封庭該機器人已在有限空間內(nèi)操控粗噴嘴。為減少運動造成的機器人手臂，額外自由度引入到工件使鞋上支撐平臺可以轉(zhuǎn)動實時控制下。因此，協(xié)同控制算法所需要的7個自由度的冗余系統(tǒng)。保持一貫的表面處理性能，在某些砂?？諝饬髁浚忝骰蚓€速度的粗噴嘴相對的上表面是至關(guān)重要的，這一目標已經(jīng)實現(xiàn)，開發(fā)新穎的NURBS軌跡生成算法和插值方法。2、三維機器視覺輪廓測量發(fā)達結(jié)構(gòu)光掃描系統(tǒng)顯示如圖1；它包括一個模擬式攝像機，激光線發(fā)生器和步進電機驅(qū)動直線下滑提供掃描議案照相機和激光打印機。鞋將掃描是緊緊空氣鉗位在一個轉(zhuǎn)盤是位于45度角的水平面。這種配置可以減輕媒體爆破積累了放在桌上的噴砂工藝。照相機和激光線發(fā)生器裝在步進電機驅(qū)動直線下滑，與激光線垂直的轉(zhuǎn)盤和一個夾角，照相機的光軸與激光線。客觀的視覺系統(tǒng)，是提供一個三維輪廓的鉗位鞋基于坐標系統(tǒng)定義的轉(zhuǎn)盤，邊鞋面，然后是發(fā)現(xiàn)和粗徑是指形匹配的上唯一的。經(jīng)過粗加工的道路，得到了鞋鉗位的轉(zhuǎn)盤是運到爆破廳通過直線滑機器人操縱噴砂處理。圖1結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)。如圖2，存在兩個坐標系，圖像坐標系團與物體坐標系統(tǒng)哎喲，它們之間的關(guān)系需要加以確定的物理位置和方向的對象點提取圖像數(shù)據(jù)。圖像坐標系，是指與鏡頭的光軸作為ocz軸方向增加圖3像連續(xù)坐標ocy軸線，軸線的ocx決定用右手規(guī)則。物體坐標系是指與該中心的轉(zhuǎn)盤出身，向下方向沿轉(zhuǎn)盤和平行的直線滑攜帶激光照相機作為owz軸截至方向垂直于轉(zhuǎn)盤作為owx軸線；owy可以定義方便用右手規(guī)則。結(jié)構(gòu)光三維掃描鉆機是精心，刻意設(shè)計，激光平面平行于xowy平面物體坐標系，使每一個點上的激光線相交的對象有一個固定的Z坐標對象坐標系因此，其他兩個部件坐標X和Y可以單獨確定從二維圖像數(shù)據(jù)。圖2攝像機與世界坐標系統(tǒng)。數(shù)學(xué)關(guān)系的攝像機坐標系與物體坐標系中是不可或缺的連接二維圖像數(shù)據(jù)與三維物體的坐標。有很多方法8，9，10，11和12開發(fā)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的視覺系統(tǒng)，其中蔡明亮的方法8，是最常采用的。一般來說，模擬視覺系統(tǒng)分為兩階段相關(guān)參數(shù)的外在和內(nèi)在參數(shù)。外在參數(shù)描述空間關(guān)系中的兩個坐標系，如平移和旋轉(zhuǎn)變換的坐標系中的物體坐標系統(tǒng)可以映射到攝像機坐標系；這些轉(zhuǎn)變可以在數(shù)學(xué)上表示為:（2）在這里，R是旋轉(zhuǎn)矩陣定義的歐拉角，由TAIPEI，烴厝翻譯沿新owx，owy和owz軸旋轉(zhuǎn)。分子RI在矩陣R可以表示為功能旋轉(zhuǎn)角度，如下:（3）成反比，歐拉角可確定由R:（4）第二階段的模擬進程，是與照相機的內(nèi)在參數(shù):它是基于針孔相機的透視投影模型徑向變形4及其它異?，F(xiàn)象的考慮。針孔相機的模式來改造點(圓度量，zc)在攝像機坐標系奧委會相關(guān)位置圖像緩沖像素。這一階段共分三個轉(zhuǎn)變，第一次描述了變換從相機坐標(XC細胞度量，ZC)的失真，以二維傳感器平面坐標(徐鈺)由方程：（5）其中f是有效焦距的鏡頭。第二個層面的轉(zhuǎn)變反映了徑向幾何失真，這是造成的鏡頭，其實這點在不同徑向距離鏡頭軸線發(fā)生明顯放大。坐標，在一個失真圖像傳感器飛機(徐鈺)，可從觀測(扭曲)圖像坐標(XD型，YD型)（6）在這里，是徑向距離觀測點的攝像機光軸，K1的是系數(shù)的徑向畸變。最后的變換敘述關(guān)系的觀察陣地的圖像傳感器平面坐標，在緩沖圖像幀，它被描述的:（7）而泰航與CY是像素坐標相交光軸與傳感器平面，DX的鏑的有效培訓(xùn)中心之間的距離照相機的傳感器組成，在第十和昌方向分別S、X的，是一個尺度因子，以彌補任何不確定的數(shù)目比例分子傳感器關(guān)于CCD和象素數(shù)目在照相機的幀緩沖X方向。所以關(guān)系的對象坐標和圖像數(shù)據(jù)相結(jié)合，建立了有效性。(1)，(5)，(6)，(7)在一起。照相機的模型所述標定需要確定的外部和內(nèi)部參數(shù)，然后它可以把圖像數(shù)據(jù)用來作為坐標在轉(zhuǎn)臺坐標系。用標定目標，并根據(jù)Tsai的方法，建議的攝像系統(tǒng)標定以及由此產(chǎn)生的參數(shù)有:3、合作機器人控制圖3顯示了成立機器人鞋上噴砂，其中噴砂嘴，是他操縱的機器人