基于超聲傳感技術(shù)的視覺(jué)自動(dòng)識別系統

　　為使機械手能以正確的姿態(tài)準確地抓取物體,必須精確確定物體的軸向. 在幾何學(xué)中,物體的長(cháng)軸定義為通過(guò)物體形心點(diǎn)的一條直線(xiàn), 物體關(guān)于該直線(xiàn)的二階矩為最小值. 設圖像中物體長(cháng)軸與圖像平面X 軸正方向夾角為θ, 規定| θ| ≤π/ 2 ,則物體關(guān)于該軸線(xiàn)的二階矩為

　　很明顯,基于二階慣性矩的軸向確定方法是對整個(gè)物體區域進(jìn)行運算, 且必須先確定像素點(diǎn)的隸屬區域,故運算量較大. 圖2 (a) 是用該算法確定的工件軸向. 對于一些簡(jiǎn)單形狀的物體,可采用如下簡(jiǎn)單軸向估計算法:

　　a. 確定物體的形心坐標;

　　b. 確定物體邊緣輪廓閉合曲線(xiàn)前半段中離物體形心最近的點(diǎn), 用最小二乘法估算該點(diǎn)的切線(xiàn)方向,設其與圖像平面X 軸正方向夾角為α1 ;

　　c. 用同樣方法確定下半段曲線(xiàn)中對應的切線(xiàn)方向α2 ;

　　d. 物體軸向可粗略估計為θ= (α1 +α2) / 2.

　　圖2 ( b) 是采用簡(jiǎn)化算法得到的工件軸向圖. 該算法僅對物體邊緣輪廓點(diǎn)進(jìn)行處理,使運算時(shí)間大為減少.

　　3 超聲深度檢測

　　由于CCD 攝像頭獲取的圖像不能反映工件的深度信息,因此對于二維圖形相同,僅高度略有差異的工件,只用視覺(jué)信息不能正確識別,本文采用超聲波測距傳感器則可彌補這一不足. 經(jīng)圖像處理得到工件的邊緣、形心等特征量后,引導機械手到達待測點(diǎn),對工件深度進(jìn)行測量,并融合視覺(jué)信號與超聲信號,可得到較完整的工件信息.安裝在機器人末端執行器上的超聲波傳感器由發(fā)射和接收探頭構成,根據聲波反射的原理,檢測由待測點(diǎn)反射回的聲波信號,經(jīng)處理后得到工件的深度信息. 為了提高檢測精度,在接收單元電路中,采用了可變閾值檢測、峰值檢測、溫度補償和相位補償等技術(shù)[1 ] ,可獲得較高的檢測精度.對視場(chǎng)中兩個(gè)外形完全相同、高度相差0. 1 mm的柱形工件,采用本文提出的融合圖像和深度信息的方法,可準確識別與抓取.

　　4 實(shí)驗結果及結論