1. 研究目的与意义（文献综述）
1.1研究目的及意义
计算机视觉是指用摄像机对目标物体进行图像采样，并将所得图像在电脑上进行相应处理，使所得图片能够满足仪器检测需求及相关应用的一门科学。机器人视觉伺服是利用机器视觉的原理，通过图像反馈的信息，快速进行图像处理，在尽量短的时间内对机器人作相应的自适应调整，构成机器人的闭环控制。当前，我国各类制造业正步人以信息化带动工业化的新阶段，经济的发展必然带来生产力的革命，因此，基于视觉的以图像作为信息来源的目标识别、抓取技术越来越受到重视。研制并普及智能化、高精度、高稳定性的机器人抓取系统，已成为我国工业发展和社会进步的必然要求。
我国的钢厂在搬运钢卷时，一般是由操作工人借助车间的吊车来完成。而钢卷的抓取，则是由吊车上安装的机械手臂来完成。机械手抓取物品是一个复杂的过程，在抓取钢卷的过程中，最关键的就是控制机械手精确的定位到目标物位置，完成抓取动作。目前世界上已投入使用的钢卷抓取系统，在工作方式上，一般都需要一个经验丰富的操作员，对机械手进行远程手动控制，达到机械手精确定位的目的。这种工作方式，一方面对操作员的要求非常高，否则很难达到很高的精度，所以时常因为操作员的定位不准而使机械手与钢卷发生碰撞而造成损伤。另一方面，吊车启停与搬运路线的人工控制，有时会带有一定的随意与盲目性，使吊车运行的效率不高，导致了电能的浪费，增加了搬运成本；若能通过传感器技术实现机械手的自动精确定位，而不需要去手动控制机械手的各个关节，将会在很大程度上提高生产效益。
采用视觉传感器比采用其他传感器来获取工作环境及钢材信息还有以下几方面的优势：首先，机器视觉系统可以快速获取大量信息，而且易于自动处理，也易于同设计信息以及加工控制信息集成，在提高生产的柔性和自动化程度方面有着重要的作用；其次，即使在丢失了绝大部分的信息后，其所提供的关于周围环境的信息仍然比激光雷达与超声波更多更准确；最后，视觉的采样周期比超声波和激光雷达短，这也意味着视觉系统的实时性要好，所以更适合钢材的在线检测、识别、定位等。由于具有以上这些优点，基于视觉的智能机器人具有广阔的发展空间。
2. 研究的基本内容与方案
本课题的主要目标是设计一个双目图像测量系统,以获得钢卷的空间位置,这一系统基于立体视觉原理。双目立体视差测距是利用两台位置相对固定的摄像机,从不同角度同时获取同一场景的两幅图像,通过计算其中对应点的相对差值来获取三维场景的距离信息,是进行三维测量的重要方法。其实现的关键问题有两个其一是确定如何表示图像中的目标,即如何选择能反映目标特征的点、直线、边缘等。其二是要找出被测物体上的点在两个摄像机中分别所成的像的对应位置,即双目图像匹配问题。当然,对摄像机进行标定以获得摄像机的参数主要是摄像机的焦距也是必不可少的。
图像输入、数字化和预处理工作由摄像机和图像采集卡完成,一般地,摄像机能将所感受的光信号转换为相应的电信号,将这种电信号送到荧光屏上,便可以呈现摄入的图像,这种图像称为视频图像。当摄像机作为计算机的“眼睛”,要把摄入的图像送入计算机进行处理时,首先要解决的问题是如何将视频图像变为计算机能够处理的数字图像。这一过程是由图像采集卡完成的。由此可见,计算机视觉是由摄像机、图像采集卡和计算机三部分构成的。
本课题沿着“系统结构设计一摄像头标定一图像处理一获得坐标”这一主线,分层次地总结、分析了各个子阶段的相应问题和处理方法。本文所研究的对象是工业上应用广泛的不同规格的钢卷，由于目前只在实验室进行研究，所以用类似物体来代替，运用两个规格参数一致的摄像头水平的固定放置在被识别物体的上方，通过个摄像头采集到的幅不同角度的图片，经过图像预处理,特征点这里选择钢卷两端圆上的点的提取，立体匹配之后得到特征点的三维坐标值，从而获得钢卷的空间位置。本系统的结构示意图如图1.1所示：
图1.1系统结构示意图
3. 研究计划与安排
第1－4周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究机器视觉的理论基础以及对图像的处理方法。确定方案，完成开题报告。
第5－6周：熟悉掌握基本理论，完成英文资料的翻译。
第7－9周：根据需要实现的要求和功能准备和布置环境，进行模拟。
4. 参考文献（12篇以上）
[1]徐方，邹风山，郑春晖.新松机器人产业发展及应用[j].机器人技术与应用，2011(5):14-18.
[2]倪受东，袁祖强，文巨峰.冗余度机器人机构学研究现状[j].南京工业大学学报:自然科学版，2002,24(4):107-110.
[3]杨贺然.基于机器视觉的移动目标机器人抓取研究[d].北京化工大学，2012.
课题毕业论文、开题报告、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
