并联机器人视觉技术及应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1并联机器人 1

1.1.1并联机器人的特点 1

1.1.2并联机器人的历史及应用 2

1.2机器视觉 4

1.2.1主动视觉 4

1.2.2主动视觉机构构型 6

1.3并联机器人视觉技术 7

1.3.1并联机器人的视觉需求 7

1.3.2几种典型的并联机器人视觉系统 8

1.3.3并联机器人双目主动视觉监测平台 9

1.3.4并联机器人结构光视觉系统 11

1.4本书主要内容 12

第2章 并联机器人双目主动视觉监测平台样机设计与分析 13

2.1样机总体设计方案 13

2.2样机分析与设计 14

2.2.1几何模型创建 14

2.2.2定义约束和运动 15

2.2.3虚拟样机仿真分析 16

2.2.4样机有限元分析 19

2.3样机加工装配 21

第3章 并联机器人双目主动视觉监测平台样机控制系统设计 22

3.1样机控制方案设计及主要设备选型 22

3.1.1控制方案设计 22

3.1.2主要设备选型 22

3.2样机伺服运动控制系统的研究 25

3.2.1电动机控制系统的设计 25

3.2.2 FPGA+DSP的电动机运动控制卡 25

3.2.3交流伺服电动机运动控制 26

3.2.4步进电动机运动控制 31

3.3样机电气控制系统的组成 36

第4章 并联机器人双目主动视觉监测平台运动学模型 39

4.1并联机器人双目主动视觉监测平台样机 39

4.2视觉平台的机构模型 40

4.3视觉平台的位置正反解模型 42

4.4视觉平台的速度正反解模型 45

4.5视觉平台的加速度正反解模型 48

第5章 并联机器人双目主动视觉监测平台标定体系 57

5.1并联机器人双目主动视觉监测平台立体标靶块的设计 57

5.1.1立体标靶块的布局设计 57

5.1.2梯形靶面的标志点设计 58

5.2监测平台视觉模型的建立 59

5.2.1摄像机模型及标定 59

5.2.2摄像机的动态标定 60

5.2.3标定实验 61

5.3并联机器人双目主动视觉监测平台结构参数和脉冲控制当量的测定 63

5.3.1结构参数r及云台俯仰电动机脉冲控制当量Ep的测定 64

5.3.2结构参数θ及云台平转电动机脉冲控制当量Ef的测定 65

5.3.3丝杠电动机脉冲控制当量E1的测定 66

5.3.4结构参数R及圆轨小车电动机脉冲控制当量Ec的测定 66

5.3.5结构参数和脉冲控制当量的测定结果 67

5.4样机机械加工精度测试 68

5.4.1圆轨平面度、圆度及与水平面的平行度测试 68

5.4.2丝杠直线度及与圆轨平面的垂直度测试 70

5.4.3圆轨小车电动机控制精度测试 71

5.4.4丝杠电动机控制精度测试 72

5.4.5云台俯仰、平转电动机控制精度测试 73

第6章 并联机器人双目主动视觉监测平台正视观测模式与视觉跟踪 75

6.1并联机器人双目主动视觉平台光轴可达域的确定 75

6.2并联机器人双目主动视觉平台观测模式的定义 76

6.3摄像机观测注意点的转移 77

6.3.1摄像机观测注意点转移的假定 77

6.3.2摄像机观测注意点转移策略 78

6.4双目正视模式的调整策略 86

6.5双目正视模式下的视觉跟踪 90

6.6实验测试及结果 92

6.6.1凝视和正视调整测试 92

6.6.2正视模式下的视觉跟踪测试 96

第7章 并联机器人双目主动视觉监测平台系统软件设计 99

7.1视觉平台系统软件总体设计 99

7.2控制系统软件设计 100

7.2.1伺服电动机运动模块 101

7.2.2数字云台控制模块 102

7.2.3摄像机控制模块 102

7.3视觉服务系统软件设计 103

7.3.1摄像机标定模块 104

7.3.2系统参数测定模块 104

7.3.3运动分析模块 106

7.4视觉系统和控制系统的数据交换 108

第8章 并联机器人视觉监测与视觉导航应用研究 110

8.1视觉并联机器人汉字雕刻系统的总体设计 110

8.1.1工作原理 110

8.1.2主要功能 111

8.1.3系统硬件组成 111

8.1.4雕刻系统软件功能 111

8.2基于视觉注意机制的视觉并联雕刻机器人刀具检测 112

8.2.1 SECO模型 113

8.2.2目标图像的分割 113

8.2.3目标轮廓的感知 114

8.2.4实验结果及分析 115

8.3视觉并联机器人刀具位姿及运动参数分析 117

8.3.1圆台标靶设计及其视觉信息计算 118

8.3.2圆台标靶特征点的提取与坐标计算 119

8.3.3目标刀具位姿的计算 120

8.3.4基于扩展卡尔曼滤波的目标刀具运动分析 120

8.3.5实验结果 123

8.4视觉并联雕刻机器人刀具导向期望加工位置研究 125

8.4.1并联雕刻机器人刀具的视觉坐标与世界坐标 126

8.4.2并联雕刻机器人刀具导向理想工作点的方法研究 127

第9章 并联机器人结构光视觉系统总体设计 131

9.1系统研究背景和意义 131

9.2系统工作原理 132

9.2.1光学三角测量法原理 132

9.2.2结构光的分类及选择 132

9.2.3编码结构光三维视觉原理 133

9.3系统结构与建模 134

9.3.1系统结构 134

9.3.2系统模型 135

第10章 并联机器人结构光视觉系统标定及数据获取 137

10.1一种棋盘格图像内外角点检测算法 137

10.1.1角点初定位 138

10.1.2内部角点检测 138

10.1.3外围角点检测 139

10.1.4亚像素级角点定位 140

10.1.5算法实现 140

10.1.6实验及分析 141

10.2视觉系统中基于并联机构的摄像机线性标定方法 143

10.2.1一阶径向畸变摄像机模型 143

10.2.2借助并联机构构造虚拟三维标靶 146

10.2.3摄像机参数标定 147

10.2.4仿真实验 149

10.2.5真实实验 150

10.3视觉系统中基于并联机构的结构光标定方法 151

10.3.1基于De Bruijn序列的结构光校验编码方案 152

10.3.2结构光编码的识别 152

10.3.3基于并联机构动平台位姿信息的视点三维坐标计算 153

10.3.4结构光平面方程求解 156

10.4视觉目标数据获取 158

第11章 并联机器人结构光视觉系统点云配准及三维重构 160

11.1基于并联机构的结构光视觉系统多视点点云数据自动配准研究 160

11.1.1视觉目标运动模式时的多视点点云自动配准 160

11.1.2摄像机运动模式时的多视点点云自动配准 162

11.1.3点云配准分析 162

11.2三维重构及现状分析 163

11.3并联机器人结构光视觉系统三维重构应用实例 164

参考文献 167