外文翻譯--自動(dòng)表面粗糙度同三維機(jī)器視覺和合作的機(jī)器人控制.doc

1附錄錯(cuò)誤!未找到引用源。外文翻譯自動(dòng)表面粗糙度同三維機(jī)器視覺和合作的機(jī)器人控制ChrisMarshall,RobertBickerandPaulTaylor摘要：本文介紹了創(chuàng)新和務(wù)實(shí)的自動(dòng)檢測(cè)皮革表面粗糙度，利用結(jié)構(gòu)光三維機(jī)器視覺對(duì)物體輪廓的知覺和NURBS插補(bǔ)準(zhǔn)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(gè)轉(zhuǎn)盤，它支持工件，協(xié)同控制是實(shí)施之間的一個(gè)六自由度機(jī)器人和轉(zhuǎn)臺(tái)盡量機(jī)器人動(dòng)作在滿足要求的變速控制，精確的軌跡跟蹤和定位控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致的業(yè)績(jī)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(jī)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(gè)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(jìn)市場(chǎng)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(jìn)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(shí)鞋面的旋轉(zhuǎn)鋼絲刷，或自動(dòng)機(jī)適用該鞋面以鋼絲刷控制四個(gè)或五個(gè)軸，顯然，手工操作，需要高超的技巧，是難以維持在一個(gè)良好的水準(zhǔn)，由于始終不斷注意經(jīng)營(yíng)者?？刂葡到y(tǒng)的自動(dòng)化進(jìn)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(diǎn)，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(yùn)用傳感器和分析方法能夠檢測(cè)過程實(shí)時(shí)1，2，3，智能控制4，5的接觸力，轉(zhuǎn)速和進(jìn)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(shí)驗(yàn)室示威由于有實(shí)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(jìn)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(qiáng)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(yàn)采用噴砂機(jī)根據(jù)不同的條件下在我們的實(shí)驗(yàn)室最近表現(xiàn)一致的材料去除性能。相對(duì)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(gè)主要問題自動(dòng)鞋上摔打，是如何衡量可靠的三維剖面上，并確定適當(dāng)?shù)拇謴缴希@使得機(jī)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(jì)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(shí)尚鞋。機(jī)器視覺是最適當(dāng)?shù)母泄俜椒?，在三維測(cè)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(jī)視覺在自動(dòng)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(jià)值尺度因素來2計(jì)算鞋廓坐標(biāo)從圖像數(shù)據(jù)。本文將建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型之間的圖像數(shù)據(jù)和世界的坐標(biāo)它可以大大提高精確度剖面測(cè)量。測(cè)量結(jié)果，從機(jī)器視覺一般是離散的位置坐標(biāo)，從一個(gè)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(bǔ)。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(fèi)大量時(shí)間形象加工一幢醫(yī)科相機(jī)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(jī)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(jī)和機(jī)器人控制器相對(duì)緩慢的更新率，它必然導(dǎo)致低精度和呆滯的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。一個(gè)美洲豹760個(gè)工業(yè)機(jī)器人被重新利用多軸運(yùn)動(dòng)控制器與以太網(wǎng)通信和位置更新率多達(dá)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(bǔ)應(yīng)用于重建順利連續(xù)軌跡由離散路徑坐標(biāo)。NURBS插補(bǔ)提供了一個(gè)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(jī)床和機(jī)器人通常使用。速度和加速度的連續(xù)性整個(gè)曲線是至關(guān)重要的特點(diǎn)，以避免急沖提案的機(jī)器人末端效應(yīng)。表面噴砂進(jìn)行內(nèi)密封庭該機(jī)器人已在有限空間內(nèi)操控粗噴嘴。為減少運(yùn)動(dòng)造成的機(jī)器人手臂，額外自由度引入到工件使鞋上支撐平臺(tái)可以轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)時(shí)控制下。因此，協(xié)同控制算法所需要的7個(gè)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?，恒明或線速度的粗噴嘴相對(duì)的上表面是至關(guān)重要的，這一目標(biāo)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，開發(fā)新穎的NURBS軌跡生成算法和插值方法。2、三維機(jī)器視覺輪廓測(cè)量發(fā)達(dá)結(jié)構(gòu)光掃描系統(tǒng)顯示如圖1；它包括一個(gè)模擬式攝像機(jī)，激光線發(fā)生器和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)直線下滑提供掃描議案照相機(jī)和激光打印機(jī)。鞋將掃描是緊緊空氣鉗位在一個(gè)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(jī)和激光線發(fā)生器裝在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)直線下滑，與激光線垂直的轉(zhuǎn)盤和一個(gè)夾角，照相機(jī)的光軸與激光線?？陀^的視覺系統(tǒng)，是提供一個(gè)三維輪廓的鉗位鞋基于坐標(biāo)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(yùn)到爆破廳通過直線滑機(jī)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(gè)坐標(biāo)系，圖像坐標(biāo)系團(tuán)與物體坐標(biāo)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(duì)象點(diǎn)提取圖像數(shù)據(jù)。圖像坐標(biāo)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(biāo)ocy軸線，軸線的ocx決定用右手規(guī)則。物體坐標(biāo)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(jī)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(jī)是精心，刻意設(shè)計(jì)，激光平面平行于xowy平面物體坐標(biāo)系，使每一個(gè)點(diǎn)上的激光線相交的對(duì)象有一個(gè)固定的Z坐標(biāo)對(duì)象坐標(biāo)系因此，其他兩個(gè)部件坐標(biāo)X和Y可以單獨(dú)確定從二維圖像數(shù)據(jù)。圖2攝像機(jī)與世界坐標(biāo)系統(tǒng)。數(shù)學(xué)關(guān)系的攝像機(jī)坐標(biāo)系與物體坐標(biāo)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(biāo)。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(gè)坐標(biāo)系，如平移和旋轉(zhuǎn)變換的坐標(biāo)系中的物體坐標(biāo)系統(tǒng)可以映射到攝像機(jī)坐標(biāo)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(jìn)程，是與照相機(jī)的內(nèi)在參數(shù):它是基于針孔相機(jī)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(jī)的模式來改造點(diǎn)(圓度量，zc)在攝像機(jī)坐標(biāo)系奧委會(huì)相關(guān)位置圖像緩沖像素。這一階段共分三個(gè)轉(zhuǎn)變，第一次描述了變換從相機(jī)坐標(biāo)(XC細(xì)胞度量，ZC)的失真，以二維傳感器平面坐標(biāo)(徐鈺)由方程：（5）其中f是有效焦距的鏡頭。第二個(gè)層面的轉(zhuǎn)變反映了徑向幾何失真，這是造成的鏡頭，其實(shí)這點(diǎn)在不同徑向距離鏡頭軸線發(fā)生明顯放大。坐標(biāo)，在一個(gè)失真圖像傳感器飛機(jī)(徐鈺)，可從觀測(cè)(扭曲)圖像坐標(biāo)(XD型，YD型)（6）在這里，是徑向距離觀測(cè)點(diǎn)的攝像機(jī)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(biāo)，在緩沖圖像幀，它被描述的:（7）而泰航與CY是像素坐標(biāo)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(jī)的傳感器組成，在第十和昌方向分別S、X的，是一個(gè)尺度因子，以彌補(bǔ)任何不確定的數(shù)目比例分子傳感器關(guān)于CCD和象素?cái)?shù)目在照相機(jī)的幀緩沖X方向。所以關(guān)系的對(duì)象坐標(biāo)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(jī)的模型所述標(biāo)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(biāo)在轉(zhuǎn)臺(tái)坐標(biāo)系。用標(biāo)定目標(biāo)，并根據(jù)Tsai的方法，建議的攝像系統(tǒng)標(biāo)定以及由此產(chǎn)生的參數(shù)有:3、合作機(jī)器人控制圖3顯示了成立機(jī)器人鞋上噴砂，其中噴砂嘴，是他操縱的機(jī)器人