機(jī)器人集成了電子技術(shù)、傳感技術(shù)和智能控制技術(shù)等，是一種能夠自動(dòng)執(zhí)行工作任務(wù)的機(jī)器裝置，其可以接受人類的指揮，也可以依照人工智能技術(shù)制定的原則和綱領(lǐng)自主行動(dòng)，在許多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。

　　目前，工業(yè)機(jī)器人只能在嚴(yán)格定義的結(jié)構(gòu)化環(huán)境中執(zhí)行預(yù)定指令動(dòng)作，缺乏對(duì)環(huán)境的感知與應(yīng)變能力，這極大地限制了機(jī)器人的應(yīng)用。工件視覺定位方法，配合專用的圖像處理軟件，利用機(jī)器人的視覺控制，不需要預(yù)先對(duì)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行示教或離線編程，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)機(jī)器人視覺系統(tǒng)的可靠定位，在提升工件定位精度和加工效果方面發(fā)揮了積極作用，可節(jié)約大量的編程時(shí)間，提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。國(guó)內(nèi)這方面主要應(yīng)用于焊接機(jī)器人對(duì)焊縫的跟蹤。

　　一、視覺定位系統(tǒng)的組成?

　　機(jī)器人視覺定位系統(tǒng)構(gòu)成(如下圖所示)，在關(guān)節(jié)型機(jī)器人末端安裝噴涂工具、單個(gè)攝像機(jī)，使工件能完全出現(xiàn)在攝像機(jī)的圖像中。系統(tǒng)包括攝像機(jī)系統(tǒng)和控制系統(tǒng):

　　(1)攝像機(jī)系統(tǒng):由單個(gè)攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)和采集系統(tǒng)(包括圖像采集卡)組成，負(fù)責(zé)視覺圖像的采集和機(jī)器視覺算法;此系統(tǒng)推薦使用數(shù)字相機(jī)，提取精度會(huì)比搭載一般攝像機(jī)的精度要高。

　　(2)控制系統(tǒng):由計(jì)算機(jī)和控制箱組成，用來控制機(jī)器人末端的實(shí)際位置;??

　　經(jīng)CCD攝像機(jī)對(duì)工作區(qū)進(jìn)行拍攝，計(jì)算機(jī)通過圖像識(shí)別方法，提取跟蹤特征，進(jìn)行數(shù)據(jù)識(shí)別和計(jì)算。

　　圖1?噴涂機(jī)器人視覺定位系統(tǒng)組成

　　二、視覺定位系統(tǒng)的工作原理

　　使用美國(guó)TEO品牌的數(shù)字相機(jī)TM-C6597E，搭載TM-C520HP圖像采集系統(tǒng)，由專用攝像機(jī)、均衡傳輸線、圖像采集卡，三者統(tǒng)一設(shè)計(jì)，將視頻信號(hào)輸入計(jì)算器，并對(duì)其快速處理。首先選取被跟蹤物體的局部圖像，該步驟相當(dāng)于離線學(xué)習(xí)的過程，在圖像中建立坐標(biāo)系以及訓(xùn)練系統(tǒng)尋找跟蹤物體。學(xué)習(xí)結(jié)束后，圖像 卡不停地采集圖像，提取跟蹤特征，進(jìn)行數(shù)據(jù)識(shí)別和計(jì)算，通過逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解 機(jī)器人各關(guān)節(jié)位置給定值，最后控制高精度的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)整機(jī)器人的位置。

　　這樣，視覺定位系統(tǒng)將基于區(qū)域的匹配和形狀特征識(shí)別結(jié)合，進(jìn)行數(shù)據(jù)識(shí)別和計(jì)算，能夠快速準(zhǔn)確地識(shí)別出物體特征的邊界與中心，機(jī)器人控制系統(tǒng)通過逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解得到機(jī)器人各關(guān)節(jié)位置的轉(zhuǎn)角誤差，最后控制高精度的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)整機(jī)器人的位姿以消除此誤差。從而解決了機(jī)器人末端實(shí)際位置與期望位置相距較遠(yuǎn)的問題，改善了傳統(tǒng)機(jī)器人的定位精度。

　　三、圖像的特征提取

　　工作臺(tái)上的工件與工作臺(tái)背景對(duì)比在顏色方面形成很大的差別,即工件識(shí)別為黑色,提取黑色的圖像的中心線，采集系統(tǒng)將這一信息作為識(shí)別工件的重要特征。

　　一般視覺系統(tǒng)獲取工件圖像時(shí)，由于受到種種條件的限制和噪聲的干擾，因此不能直接在視覺系統(tǒng)中直接使用，必須經(jīng)過圖像分析和識(shí)別進(jìn)行灰度校正、噪聲過濾等圖像預(yù)處理。