机器人视觉传感技术及应用doc汇总
机器人视觉传感器技术的研究与应用
![机器人视觉传感器技术的研究与应用](https://img.taocdn.com/s3/m/72cc5834df80d4d8d15abe23482fb4daa58d1d82.png)
机器人视觉传感器技术的研究与应用随着信息技术的不断进步和人工智能技术的快速发展,机器人已经成为人类生活中必不可少的一部分。
在这样的背景下,机器人视觉传感器技术的研究与应用也日益受到关注。
机器人视觉传感器技术是指机器人使用视觉传感器进行环境感知和信息获取的一种技术。
在本文中,我们将就机器人视觉传感器技术的研究进展和应用领域进行探讨。
一、机器人视觉传感器技术的基本原理机器人视觉传感器最基本的原理是利用摄像头对于物体的光线反射或者辐射进行感知,将物体的信息转化为数字信号进而进行处理,得到物体的形态、位置、大小等相关信息。
与此不同的是,人类视觉主要是依靠眼部对于紫外线、可见光和红外线的反射或者辐射进行感知,并通过大脑进行处理。
机器人视觉传感器依靠摄像头进行视觉感知,其特定优势在于可以进行高速高效的环境感知和信息获取。
二、机器人视觉传感器技术的研究进展1、机器人视觉传感器技术的微小化和低功耗化方向发展近年来随着微电子技术的发展,在尺寸和功耗上的一系列改进使得机器人的各类传感器变得更加便携、小巧、可靠、易于嵌入机器人体系中,可以给机器人的动作反应和响应提供更好的支持。
2、机器人视觉传感器技术的多样化和智能化趋势机器人视觉传感器技术的多样化趋势表现为在不同领域或者场景下,对机器人视觉传感器技术的要求也各异,需要针对不同的场景下采用不同的视觉传感器技术。
智能化则需要机器人对于环境变化进行自适应和自我学习,从不断积累的数据中提炼有效信息进行自我优化。
三、机器人视觉传感器技术的应用领域1、机器人智能制造领域机器人视觉传感器技术可以被应用于机器人的独立生产、装配、包装和检测,实现机器人和生产线的无缝连接。
视觉传感技术可以拍摄每个产品的照片并将其与最初的模型进行比较,从而检测出生产中的任何差异和缺陷,实现质量控制。
2、机器人医疗保健领域机器人视觉传感器技术可以被应用于机器人内窥镜手术过程中的实时三维成像,在间隙狭小的环境中也可以进行精密的操作,实现精密操作的准确性和稳定性。
视觉传感器技术在机器人中的应用
![视觉传感器技术在机器人中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/fb6b5a4c77c66137ee06eff9aef8941ea76e4b8a.png)
视觉传感器技术在机器人中的应用第一章:导言随着工业化水平的不断提高,机器人技术在工业中的应用越来越广泛。
机器人的智能化也成为了研究的热点之一。
而视觉传感器技术在机器人技术中的应用越来越受到重视。
因为视觉传感器可以提供机器人所处环境的高质量图像,并能够实现机器人对物体的感知、定位、识别和跟踪。
随着人工智能等技术的跨越式发展,视觉传感器在机器人领域中的应用将会有更广泛的前景。
第二章:机器人的视觉传感器技术在机器人设计中,为了更好地感知其周围环境,需要使用各种传感器。
其中,视觉传感器作为一种被广泛应用的传感器,可以使机器人更好地感知周围的环境,并进行更加准确的判断和决策。
视觉传感器可分为单目视觉、双目视觉和多目视觉。
单目视觉就是机器人只有一个视觉传感器,双目视觉则是两个视觉传感器,多目视觉则是超过两个视觉传感器。
视觉传感器通过读取环境中的光线,将其转换为数字信号并传送到授权设备进行处理。
同时,机器人的视觉传感器的优秀性能也要求其具备高帧率、高分辨率和低噪声等特点。
视觉传感器的性能与机器人的视觉状态估计和视觉建模密切相关,而机器人在作业中需要获得物体、目标或环境中各种特定信息。
因此,视觉传感器的性能在机器人中的应用中至关重要。
第三章:视觉传感器技术在机器人中的应用案例3.1 机器人的物体识别视觉传感器是机器人实现物体识别的最基本设备之一。
通过将摄像机视角对准被检测物体,识别物体的大小、形状、颜色等关键信息,并将其反馈给机器人执行器,机器人就可以自主地完成工作。
3.2 机器人的空间定位和导航视觉传感器还可以用于机器人的空间定位和导航。
机器人在执行任务时需要了解自己的位置和姿态信息,以便更好的完成任务。
视觉传感器能够获取机器人所在位置和周围环境的空间信息,使机器人能够更好的感知自己所在的位置,并更加准确地执行任务。
3.3 机器人的图像处理在机器人固定点或者移动过程中,视觉传感器可以获取到所需要的图像信息,通过在图像中识别和抽取关键特征,支持机器人做进一步的分类、分析等算法,从而有效地完成其任务。
机器人视觉传感器技术及其在自动驾驶中的应用
![机器人视觉传感器技术及其在自动驾驶中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/b2070f16bc64783e0912a21614791711cc7979b5.png)
机器人视觉传感器技术及其在自动驾驶中的应用随着技术的不断发展和智能化水平的提高,机器人视觉传感器技术已经成为了重要的研究领域。
机器人视觉传感器技术涉及到多个领域,比如计算机视觉、图像处理、传感器技术等。
本文将对机器人视觉传感器技术及其在自动驾驶中的应用进行探讨。
一、机器人视觉传感器技术1.视觉传感器技术介绍视觉传感器技术是一种通过检测光信号并将其转换为数字信号或模拟信号的技术。
传感器通常会使用摄像头来捕捉图像,并使用图像识别技术来确定图像中的各种对象、颜色和形状等信息。
视觉传感器技术的应用范围非常广泛,可以应用于军事、医疗、安防、环保、自动化等领域。
2.机器人视觉传感器技术应用机器人视觉传感器技术的应用非常广泛,主要体现在以下几个方面:(1)自动驾驶:机器人视觉传感器技术可以应用于自动驾驶领域,通过识别路况、交通灯、行人等信息来实现智能驾驶。
(2)智能物流:机器人视觉传感器技术可以应用于智能物流领域,通过识别物品、包裹等信息来实现智能物流。
(3)安全监控:机器人视觉传感器技术可以应用于安全监控领域,通过识别人员、车辆等信息来实现安全监控。
(4)人体健康:机器人视觉传感器技术可以应用于人体健康领域,通过识别人体健康状况来实现医疗诊断和健康管理。
二、机器人视觉传感器技术在自动驾驶中的应用1.机器人视觉传感器技术在自动驾驶中的基本原理机器人视觉传感器技术在自动驾驶中的应用主要是通过识别路况、交通灯、行人等信息来实现自动驾驶。
其基本原理是通过视觉传感器技术捕捉图像,并使用计算机视觉技术来细分和分析这些图像中的各种对象、颜色和形状信息,以此来识别道路、交通信号灯、行人和其他交通参与者等。
2.机器人视觉传感器技术在自动驾驶中的具体应用在自动驾驶中,机器人视觉传感器技术可以应用于以下几个方面:(1)路面跟踪:机器人视觉传感器技术可以通过捕捉车道标记来实现路面跟踪,同时可以识别地形变化和交通拥堵等情况。
(2)交通信号灯识别:机器人视觉传感器技术可以识别交通信号灯,并根据信号灯的状态来调整车速和行驶方向等。
机器人视觉传感技术及应用doc
![机器人视觉传感技术及应用doc](https://img.taocdn.com/s3/m/eeb64517b52acfc789ebc98c.png)
机器人视觉传感技术及应用摘要:机器人视觉技术是指机器人工作时通过视觉传感器对环境物体获取视觉信息,让机器人识别物体来进行各种工作。
本文介绍了机器人技术中所常用的视觉传感器的种类、结构。
原理和功能。
介绍了弧焊机器人视觉传感技术较为前沿的一些应用和研究,包括焊缝跟踪和获取熔池信息。
简要说明了视觉技术在农业采摘机器人方面的应用。
关键词:机器人、视觉、弧焊、采摘机器人1.绪论机器人视觉是使机器人具有视觉感知功能的系统。
机器人视觉可以通过视觉传感器获取环境的一维、二维和三维图像,并通过视觉处理器进行分析和解释,进而转换为符号,让机器人能够辨识物体,并确定其位置及各种状态。
机器人视觉视觉侧重于研究以应用为背景的专用视觉系统,只提供对执行某一特定任务相关的景物描述。
机器人视觉硬件主要包括图像获取和视觉处理两部分,而图像获取由照明系统、视觉传感器、模拟-数字转换器和帧存储器等组成。
根据功能不同,机器人视觉可分为视觉检验和视觉引导两种,广泛应用于电子、汽车、机械等工业部门和医学、军事领域。
2. 机器人常用的视觉传感器2.1光电二极管与光电转换器件图2.1是pn型光电二级管的结构。
如果让光子射入半导体的pn结边界耗尽层,就会激励起新的空穴。
利用电场将空穴和电子分离到两侧,就可以的到与光子量成比例的反向电流。
Pn型元件的优点是暗电流小,所以被广泛用于照度计和分广度计等测量装置中。
图2.1 pn型光电二极管结构在高响应的发光二极管中pin结型与雪崩型。
前者在pn结边界插入一个本征半导体i 层取代其耗尽层。
给它施加反向偏压,可以减少结电容,获得高速响应;而后者是在pn结上加100伏左右的反向偏置电压产生强电场,激励载流子加速,与原子碰撞产生电子雪崩现象。
这些高速型二极管的响应速度很快,能用于高速光通信等。
2.2 PSDPSD(Position Sensitive Detector,位置敏感探测器)是测定入射光位置的传感器,由发光二级管、表面电阻膜、电极组成。
机器人视觉传感技术及应用.
![机器人视觉传感技术及应用.](https://img.taocdn.com/s3/m/15e6d758a8956bec0975e33f.png)
题目机器人视觉传感器的应用姓名班级测控122 学号小组成员机器人视觉传感器的应用摘要机器人视觉技术是指机器人工作时通过视觉传感器对环境物体获取视觉信息,让机器人识别物体来进行各种工作。
本文介绍了机器人技术中所常用的视觉传感器的种类、结构。
原理和功能。
介绍了弧焊机器人视觉传感技术较为前沿的一些应用和研究,包括焊缝跟踪和获取熔池信息。
简要说明了视觉技术在农业采摘机器人方面的应用。
关键词:机器人、视觉、弧焊、采摘机器人1.绪论机器人视觉是使机器人具有视觉感知功能的系统。
机器人视觉可以通过视觉传感器获取环境的一维、二维和三维图像,并通过视觉处理器进行分析和解释,进而转换为符号,让机器人能够辨识物体,并确定其位置及各种状态。
机器人视觉视觉侧重于研究以应用为背景的专用视觉系统,只提供对执行某一特定任务相关的景物描述。
机器人视觉硬件主要包括图像获取和视觉处理两部分,而图像获取由照明系统、视觉传感器、模拟-数字转换器和帧存储器等组成。
根据功能不同,机器人视觉可分为视觉检验和视觉引导两种,广泛应用于电子、汽车、机械等工业部门和医学、军事领域。
2.机器人常用的视觉传感器2.1光电二极管与光电转换器件图2.1是pn型光电二级管的结构。
如果让光子射入半导体的pn结边界耗尽层,就会激励起新的空穴。
利用电场将空穴和电子分离到两侧,就可以的到与光子量成比例的反向电流。
Pn型元件的优点是暗电流小,所以被广泛用于照度计和分广度计等测量装置中。
图2.1 pn型光电二极管结构在高响应的发光二极管中pin结型与雪崩型。
前者在pn结边界插入一个本征半导体i层取代其耗尽层。
给它施加反向偏压,可以减少结电容,获得高速响应;而后者是在pn结上加100伏左右的反向偏置电压产生强电场,激励载流子加速,与原子碰撞产生电子雪崩现象。
这些高速型二极管的响应速度很快,能用于高速光通信等。
2.2 PSDPSD(Position Sensitive Detector,位置敏感探测器)是测定入射光位置的传感器,由发光二级管、表面电阻膜、电极组成。
机器人视觉传感器技术研究及其应用
![机器人视觉传感器技术研究及其应用](https://img.taocdn.com/s3/m/0523bab703d276a20029bd64783e0912a2167c16.png)
机器人视觉传感器技术研究及其应用在过去的几年中,随着科技的飞速发展和工业自动化的普及,机器人技术已经成为了热门的研究领域之一。
而机器人视觉传感器技术,更是在其中扮演了至关重要的角色。
本文将探讨机器人视觉传感器技术的现状、发展趋势以及应用前景。
一、机器人视觉传感器技术的现状机器人视觉传感器技术指的是利用光电成像技术,以及各种传感器和算法,对机器人所处的环境进行实时感知和分析,并对控制系统提供反馈的技术。
其中最关键的部分是视觉传感器,它可以对环境中的物体、形状、颜色、纹理等进行高精度的识别和测量,并为机器人的操作提供基础数据。
目前,机器人视觉传感器技术已经在各个领域展现出广泛的应用,包括工业自动化、智能家居、医疗、安全监控等。
目前常用的机器人视觉传感器包括摄像头、3D扫描仪、激光雷达、红外热成像等。
二、机器人视觉传感器技术的发展趋势随着机器人技术的不断发展和普及,机器人视觉传感器技术也日益发展壮大。
总的来说,机器人视觉传感器技术的发展趋势主要表现在以下几个方面:1. 高分辨率化:现代机器人所需的分辨率越来越高,需要更多的像素以及更小的像素大小。
未来,机器人视觉传感器技术将不断追求更高的分辨率,并向更小体积、更低成本、高速化、低功耗方向发展。
2. 多模式化:未来,机器人视觉传感器技术将会越来越注重多种传感模式,不仅可以进行传统的图像、视频、热成像等模式,同时还可以涉及声音、触觉、味觉等多种感知模式。
3. 人机交互化:随着机器人与人之间的交互越来越多,视觉传感器技术也将逐步涉及语音、姿态等多项技术,以完成对人类复杂行为的分析、预测和研究。
三、机器人视觉传感器技术的应用前景目前,机器人视觉传感器技术已经在多个行业得到广泛应用,其中一些具有较高的商业价值,具体如下:1. 工业自动化:机器人视觉传感器技术被广泛应用于各种工业自动化环境中,如包装、质量检测、组装等。
传感器可以实时监测生产过程中的物体位置、形状、颜色等参数,并对机器人的操作提供精准数据。
机器人视觉传感器技术的创新与应用
![机器人视觉传感器技术的创新与应用](https://img.taocdn.com/s3/m/5c5a834600f69e3143323968011ca300a6c3f6c4.png)
机器人视觉传感器技术的创新与应用近年来,机器人技术得到了广泛的应用和发展,而机器人视觉传感器技术则是促进机器人技术进一步发展的重要因素之一。
机器人视觉传感器技术是指通过各种类型的传感器,将环境信息转化成数字信号,以便机器人能够识别和理解环境。
机器人视觉传感器技术的创新和应用已经对人类社会产生了许多积极的影响。
在本文中,我们将对机器人视觉传感器技术的创新和应用进行简要介绍。
一、机器人视觉传感器技术的创新随着科技的进步,机器人视觉传感器技术也在不断发展创新。
一些最新的技术包括三维视觉传感器、红外线传感器、激光雷达传感器等。
这些技术可以让机器人更好地感知其周围环境,从而更好地完成任务。
首先,三维视觉传感器可以让机器人在处理三维图像时更为准确。
三维视觉传感器在机器人中的应用越来越广泛,目前涵盖了很多领域,比如自动导航、三维扫描、物体识别等。
这种传感器可以通过立体视觉拍摄环境图像,并使用计算机算法来生成三维图像。
三维图像可以提供比普通图像更为准确的信息,而机器人可以使用这些信息来更好地进行识别和操作。
其次,红外线传感器可以在暗光照射下进行物体识别。
红外线传感器可以通过向环境发射红外光线,并感受红外线的反射信号来进行物体识别。
这种传感器比较适合用于在暗光照射下的物体检测和追踪,比如在晚上或室内环境中。
最后,激光雷达传感器可以帮助机器人在野外环境中进行导航。
激光雷达传感器可以通过发射激光光束,并测量它们穿过环境时受到的反射来感知环境。
这种传感器比较适合用于野外环境中,在没有GPS信号的情况下,机器人可以通过激光雷达传感器来建立地图信息。
二、机器人视觉传感器技术的应用机器人视觉传感器的应用范围非常广泛,从工业领域到医疗领域,都可以看到机器人视觉传感器技术的应用。
以下是一些常见的应用:1. 工业生产在自动化生产中,机器人可以通过视觉传感器技术来进行零件的检测和抓取。
例如,当机器人需要在装配线上抓取零件时,传感器可以测量其位置和几何形状。
视觉传感器在机器人领域中的应用研究
![视觉传感器在机器人领域中的应用研究](https://img.taocdn.com/s3/m/658c2a400640be1e650e52ea551810a6f524c89e.png)
视觉传感器在机器人领域中的应用研究随着人工智能技术的不断发展和成熟,机器人已经成为人们生产、生活中不可少的一部分,而视觉传感器也是机器人中一种重要的传感器设备。
本文将围绕着视觉传感器在机器人领域中的应用进行深入研究。
1. 视觉传感器视觉传感器是一种用于感知物体形态、颜色、轮廓等信息的设备,它可以将图像转换成数字信号,从而让机器人具备图像识别、目标跟踪等功能。
常用的视觉传感器包括CCD相机、CMOS相机、红外线摄像头等。
通过这些传感器,机器人可以实现精确定位、自主导航等功能。
2. 机器人自主导航机器人自主导航是指机器人能够独立地在环境中移动并完成相应任务。
在这个过程中,视觉传感器发挥着重要的作用。
通过对环境的感知,机器人可以随时调整自己的运动轨迹,在不同场景下实现路径规划,从而更加自主、高效地完成相应任务。
近年来,随着机器人模块化和智能化程度的提高,机器人自主导航逐渐成为人们关注的热点。
3. 机器人视觉识别机器人视觉识别是指机器人可以识别和辨别物体的种类和性质,这对于机器人的相关任务具有非常重要的作用。
通过视觉传感器获取图像信息,机器人可以通过图像识别算法判断物体的种类、状态以及位置等,从而进行下一步的相应操作。
机器人视觉识别在工业生产、医疗护理、农业生产等方面都有着广泛的应用。
4. 视觉测量和定位视觉传感器在测量和定位方面也有非常重要的应用。
通过视觉传感器获取到目标物体的几何尺寸信息,可以实现对物体的3D重建、重定位等功能。
在工业自动化生产中,这方面的应用也非常广泛,可以实现对产品的自动检测、精确定位等。
通过视觉传感器的引入,机器人的生产效率和生产质量都得到了大幅提升。
5. 结束语在机器人领域中,视觉传感器的应用已经成为一种非常成熟的技术。
视觉传感器在机器人导航、视觉识别、测量和定位等领域中都发挥了重要的作用。
与此同时,随着机器人技术的不断发展和成熟,视觉传感器的应用也将更加广泛和深入。
机器人视觉传感技术及应用
![机器人视觉传感技术及应用](https://img.taocdn.com/s3/m/3b0be4e64693daef5ef73db3.png)
《现代测试技术》课程题目机器人视觉传感器的应用姓名班级测控122 学号小组成员机器人视觉传感器的应用摘要机器人视觉技术是指机器人工作时通过视觉传感器对环境物体获取视觉信息,让机器人识别物体来进行各种工作。
本文介绍了机器人技术中所常用的视觉传感器的种类、结构。
原理和功能。
介绍了弧焊机器人视觉传感技术较为前沿的一些应用和研究,包括焊缝跟踪和获取熔池信息。
简要说明了视觉技术在农业采摘机器人方面的应用。
关键词:机器人、视觉、弧焊、采摘机器人1.绪论机器人视觉是使机器人具有视觉感知功能的系统。
机器人视觉可以通过视觉传感器获取环境的一维、二维和三维图像,并通过视觉处理器进行分析和解释,进而转换为符号,让机器人能够辨识物体,并确定其位置及各种状态。
机器人视觉视觉侧重于研究以应用为背景的专用视觉系统,只提供对执行某一特定任务相关的景物描述。
机器人视觉硬件主要包括图像获取和视觉处理两部分,而图像获取由照明系统、视觉传感器、模拟-数字转换器和帧存储器等组成。
根据功能不同,机器人视觉可分为视觉检验和视觉引导两种,广泛应用于电子、汽车、机械等工业部门和医学、军事领域。
2.机器人常用的视觉传感器2.1光电二极管与光电转换器件图2.1是pn型光电二级管的结构。
如果让光子射入半导体的pn结边界耗尽层,就会激励起新的空穴。
利用电场将空穴和电子分离到两侧,就可以的到与光子量成比例的反向电流。
Pn型元件的优点是暗电流小,所以被广泛用于照度计和分广度计等测量装置中。
图2.1 pn型光电二极管结构在高响应的发光二极管中pin结型与雪崩型。
前者在pn结边界插入一个本征半导体i层取代其耗尽层。
给它施加反向偏压,可以减少结电容,获得高速响应;而后者是在pn结上加100伏左右的反向偏置电压产生强电场,激励载流子加速,与原子碰撞产生电子雪崩现象。
这些高速型二极管的响应速度很快,能用于高速光通信等。
2.2 PSDPSD(Position Sensitive Detector,位置敏感探测器)是测定入射光位置的传感器,由发光二级管、表面电阻膜、电极组成。
机器人视觉传感器技术的研究与应用
![机器人视觉传感器技术的研究与应用](https://img.taocdn.com/s3/m/285f4801a22d7375a417866fb84ae45c3b35c2e7.png)
机器人视觉传感器技术的研究与应用一、视觉传感器技术简介视觉传感器技术是指将机器人配备一定的摄像头或激光扫描器等设备,让机器人能够感知周围环境中的视觉信息,自动分析感知结果并做出相应决策的技术。
由于具备较高的灵活性和感知能力,视觉传感器技术已经成为工业机器人、服务机器人和智能家居设备等领域必不可少的组成部分。
常见的视觉传感器包括普通摄像头、3D视觉传感器、LIDAR雷达、红外摄像头等多种类型。
每种传感器都有不同的工作原理和应用场景。
二、机器人视觉传感器技术的发展历程机器人视觉传感器技术的发展可以追溯到20世纪中期。
当时,人们开始意识到机器人感知技术的重要性,并相继研发了一批基于电容、磁性和光电等感知原理的机器人视觉传感器。
1990年代,由于计算机图像处理和算法技术的持续发展,人们开始探索更高效、更精准的视觉传感器。
基于此,出现了3D摄像机、LIDAR雷达、TOF摄像机等新型视觉传感器。
近年来,人工智能技术的普及应用,使得机器人视觉传感器技术在性能、精度和稳定性等方面都得到了大幅提升和改进。
特别是深度学习技术的兴起,使得机器人视觉传感器技术在图像识别、目标跟踪和决策等方面得到了更好的发挥。
三、机器人视觉传感器技术的应用1. 工业机器人领域在工业机器人领域,机器人视觉传感器技术可用于检测零件的大小、形状、位置和姿态等信息,并准确地计算工件的位置和姿态,从而实现自动化装配、质量检测、零件识别等操作。
此外,还可用于制造过程中的机器人导航和监控等方面。
2. 服务机器人领域在服务机器人领域,基于机器人视觉传感器技术,机器人可以感知周围环境中的障碍物和人体轮廓等信息,并通过图像处理和模式识别技术,实现人脸识别、语音识别、身份验证等功能。
这样一来,机器人就可以根据不同的用户需求,在不同的场景下快速地完成任务,从而更好地服务于人类。
3. 智能家居领域在智能家居领域,机器人视觉传感器技术可以为智能家居设备提供更好的自适应性和智能性。
机器人视觉传感技术及应用研究综述
![机器人视觉传感技术及应用研究综述](https://img.taocdn.com/s3/m/c5711a98cd22bcd126fff705cc17552707225ee3.png)
2020年6月10日第4卷第11期现代信息科技Modern Information Technology Jun.2020Vol.4 No.11机器人视觉传感技术及应用研究综述廖凯1,陈坚泽2,李超2(1.广东省智能制造研究所,广东 广州 510070;2.广东云伴智能科技有限公司,广东 广州 510030)摘 要:动态的、未知的、非结构化的复杂应用环境对机器人的环境辨识能力及适应性、自主移动及控制、人机协作与交互等提出了更高要求。
而机器人视觉传感技术是目前机器人实现环境辨识和人机交互的重要基础,亦是提高机器人智能水平的关键所在。
文章从移动机器人定位导航及运动控制、焊接机器人焊接过程跟踪及控制、分拣机器人对操作对象的分类分拣3方面介绍了目前机器人视觉传感技术的应用现状,为面向应用需求的机器人传感技术研究与开发提供参考和借鉴。
关键词:机器人;视觉;传感技术中图分类号:TP242 文献标识码:A 文章编号:2096-4706(2020)11-0159-04Research on Robot Vision Sensing Technology and the ApplicationLIAO Kai 1,CHEN Jianze 2,LI Chao 2(1.Guangdong Institute of Intelligent Manufacturing ,Guangzhou 510070,China ;2.Guangdong Yunban Intelligent Technology Co.,Ltd.,Guangzhou 510030,China )Abstract :The dynamic ,unknown and unstructured complex application environment puts forward higher requirements for robot ’s environment identification ability and adaptability ,autonomous movement and control ,human-computer cooperation andinteraction. Robot vision sensing technology is an important basis for robot to realize environment identification and human-computerinteraction ,and it is also the key to improve the level of robot intelligence. This paper introduces the application status of robot visionsensing technology from three aspects :positioning navigation and motion control of mobile robot ,welding process tracking andcontrol of welding robot ,and classification and sorting of operation objects by sorting robot. It provides reference for the research anddevelopment of robot sensing technology for application requirements.Keywords :robot ;vision ;sensing technology收稿日期:2020-05-060 引 言随着机器人应用领域从传统的静态的、可控的、结构化的工业应用环境,向动态的、未知的、非结构化的复杂应用环境拓展,对机器人的环境辨识及适应性、自主移动及控制、以及人机协作与交互等方面提出了更高的要求[1]。
机器人视觉传感技术应用研究
![机器人视觉传感技术应用研究](https://img.taocdn.com/s3/m/e1ce342ba31614791711cc7931b765ce04087a78.png)
机器人视觉传感技术应用研究当人类学会了如何制造机器人之后,我们发现,让机器人进行一些符合人类预期的操作是非常关键的。
而视觉传感技术,常常被人们认为是让机器人拥有这样的能力的一种基础技术。
在这篇文章中,我将会探讨机器人视觉传感技术的应用研究。
机器人视觉传感技术的概述机器人视觉传感技术是一种用来实现机器对视觉信号的感知和处理的技术。
它能够让机器人通过对图像的采集和分析来获取与当前环境相关的信息,从而实现环境感知、自主导航、作业执行等高级功能。
机器人视觉传感技术是机器人领域中非常重要的一项技术,是进行智能化机器人研究所不可或缺的基础研究领域。
目前,最常见的机器人视觉传感技术包括计算机视觉技术和机器视觉技术。
计算机视觉技术是将计算机用来处理人类感官得到的图像的技术,是一种基于图像处理、模式识别、计算机学习、人工智能等的多学科交叉的综合技术。
而机器视觉技术则是指机器自身通过视觉传感器获得环境信息,通过算法进行图像处理和分析,并根据分析结果采取行动。
机器人视觉传感技术的应用机器人视觉传感技术的应用十分广泛。
在工业生产中,机器人可以通过视觉传感器对产品进行检测和控制,以提高生产效率。
在医疗领域中,机器人通过视觉传感技术可以实现对病人的检测和治疗。
在农业中,机器人可以通过视觉传感技术对农田进行检测和管理。
在服务行业中,机器人通过视觉传感技术可以实现对人类行为的识别和模拟。
以下是机器人视觉传感技术应用的具体例子。
1. 工业制造中的自动化在工业制造中,机器人通过视觉传感技术可以帮助厂商实现高效而稳定的生产。
例如,在汽车制造中,机器人可以通过视觉传感器对汽车的车身进行检测和控制,以确保每一辆汽车的质量都是一致的。
在电子产品制造中,机器人可以通过视觉传感技术对电路板进行识别和检测,以确保电子产品的质量达标。
在医疗器械制造中,机器人可以通过视觉传感技术实现医疗器械的装配和校准,以确保医疗器械的安全性和可靠性。
2. 农业中的智能化近年来,随着物联网、云计算等技术的不断普及,机器人在农业中的应用也越来越广泛。
机器人视觉与感知技术研究及应用
![机器人视觉与感知技术研究及应用](https://img.taocdn.com/s3/m/187bdc75842458fb770bf78a6529647d272834bb.png)
机器人视觉与感知技术研究及应用在人工智能迅猛发展的今天,机器人视觉与感知技术已经成为研究的热点之一。
随着科技的不断进步,越来越多的人工智能技术正在应用到我们的日常生活中。
机器人技术是其中最为重要的一个领域,而机器人视觉与感知技术则是机器人技术最核心的部分之一。
本文将主要从机器人视觉与感知技术的研究及应用两方面进行探讨。
机器人视觉技术的研究机器人视觉技术是指通过计算机视觉技术对机器人进行智能视觉感知的技术手段。
尽管计算机视觉技术已经非常成熟且广泛应用于各个方面,但机器人视觉技术还有很大的发展空间。
其中主要涉及到以下几个方面:1. 视觉传感器技术机器人智能感知能力的重要组成部分是视觉传感器技术。
毫无疑问,现代计算机视觉算法的基础在于高质量、高分辨率的图像数据。
感知系统所采用的传感器都是直接或间接地产生数字数据的设备。
2. 三维建模技术机器人视觉系统可以通过一系列精巧的三维建模技术捕捉环境的模型,并对这些模型进行分析和处理。
这些技术包括多视角立体成像、结构光、时间飞行等。
这些技术的加入,可以为机器人视觉算法提供更准确的环境信息。
3. 机器学习机器学习技术已经广泛应用于各种机器智能应用中,也得到了越来越多的关注。
例如,语音识别、图像识别、智能驾驶等。
在机器人视觉研究中,机器学习技术的应用也变得越来越广泛。
机器人感知技术的研究机器人感知技术是机器人智能感知环境、理解环境并做出反应的技术。
机器人通过感知环境来判断出自己所处的环境状态和其他物体的相关信息,从而进行下一步的操作。
机器人感知技术涉及到以下几个方面:1. 环境感知环境感知一般指机器人通过视觉、听觉、触觉等多个传感器感知周围环境。
在环境感知方面,要考虑到各种环境不确定性因素的影响,例如光照变化、物体形状变化、移动等因素。
2. 物体识别机器人通过对自身的感知,可以识别出所处环境中的物体。
物体识别技术是目标检测、分割与识别的三个基本任务之一,直接影响到机器人感知能力和决策能力。
视觉传感器技术在机器人导航中的应用
![视觉传感器技术在机器人导航中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/b1e4a844cd1755270722192e453610661ed95a0d.png)
视觉传感器技术在机器人导航中的应用机器人导航已经成为了当今科技领域中研究的热点之一。
而在机器人导航中,视觉传感器技术的应用日益广泛。
本文将从视觉传感器技术的基本原理、机器人导航的发展现状入手,深入探讨视觉传感器技术在机器人导航中的应用。
一、视觉传感器技术的基本原理视觉传感器技术是一种非接触式测量技术,它利用图像处理技术来获得物体的形状、大小、颜色、纹理等信息。
其基本原理是通过光学透镜捕捉物体的图像,并采集图像中的像素点的亮度信息,进而获得物体的特征信息。
这些特征信息可以进行计算机分析、处理,从而实现机器人的指令控制。
二、机器人导航的发展现状机器人导航已经成为了一个热点领域。
以往的机器人导航技术主要基于已知的环境地图,机器人通过内置在其行动系统中的传感器来从环境中感知周围的信息,从而决定如何移动。
但这种传统的方式存在着一定的局限性和不足。
因为已知的地图往往是建立在事先获得的环境数据之上,如果环境中存在未知的障碍物,那么这种机器人导航方式就会失效。
为了解决这个问题,视觉传感技术的出现为机器人导航提供了更加高效、灵活的解决方案。
它不依赖于已知的环境地图,而是利用机器人内置的摄像头和视觉算法,直接针对环境进行建模和探测,从而实现智能、自主的导航。
三、视觉传感器技术在机器人导航中的应用视觉传感技术在机器人导航中的应用主要包括以下方面:1.环境地图建立通过视觉传感技术获取的环境图像可以用于构建环境地图。
目前,机器人视觉系统已经可以实现实时建立环境地图,进而对建筑物、道路、物体等实体进行抽象和描述,如此,机器人就能够根据这些地图就行路径规划和导航。
2.视觉定位视觉传感技术可以对环境中的各种特征进行检测和识别,如建筑物、路标、标志牌等。
机器人可以根据环境中某些固定特征进行定位。
这种方法已经成功地应用在无人机的导航和定位中。
3.避障与障碍物识别视觉传感技术可以识别环境中的物体,并确定物体的位置和形状,从而避免机器人与障碍物的碰撞。
机器人视觉感知的研究与应用
![机器人视觉感知的研究与应用](https://img.taocdn.com/s3/m/cdbceaec7e192279168884868762caaedd33ba8c.png)
机器人视觉感知的研究与应用随着科技的不断进步,机器人越来越多地出现在我们的生活中。
机器人作为一种智能化工具,其视觉感知技术的研究与应用也随着不断深入。
本文将探讨机器人视觉感知的研究与应用,并分析其对人类生活的影响。
1.机器人视觉感知技术的研究机器人视觉感知技术是指机器人通过摄像头等感知器件进行图像信息采集和处理,并利用算法进行分析和判断的过程。
在这一过程中,机器人需要通过感知器件获取周围环境的信息,然后对这些信息进行分析和判断,最终完成所需的任务。
机器人视觉感知技术的研究涉及机器人图像采集、图像预处理、特征提取等诸多方面。
其中,机器人图像采集是整个过程的基础,只有获得足够清晰的图像才能进行后续处理。
图像预处理主要包括去噪、平滑、增强等操作,旨在使图像更加清晰,并减少误差。
特征提取则是指从图像中提取出有用的信息,如几何形状、颜色、纹理等,以便对图像进行分析和判断。
近年来,机器人视觉感知技术的研究越来越深入。
随着深度学习等新技术的出现,机器人视觉感知技术的研究也呈现出新的发展趋势。
在这一领域中,机器人模拟人类视觉感知过程,利用神经网络等算法进行图像识别和物体辨别,从而实现对周围环境的智能感知。
2.机器人视觉感知技术的应用机器人视觉感知技术的应用非常广泛。
在制造业中,机器人的视觉感知技术可以用来进行零部件识别、装配和检测等。
在农业中,机器人的视觉感知技术可以用来进行果实检测、病虫害检测和施肥等。
在医疗领域,机器人的视觉感知技术可以用来进行手术导航、病症诊断和医疗机器人等。
除了以上领域外,机器人视觉感知技术还有诸如智能家居、自动驾驶、安保监控、物流配送等其它应用。
这些应用都需要机器人具备智能感知能力,才能够更好地完成任务。
3.机器人视觉感知技术的影响机器人视觉感知技术的发展对人类生活产生了巨大的影响。
首先,生产领域的机器人智能化生产,可以有效降低劳动力成本和环境污染,提高生产效率和产品质量。
其次,医疗领域的机器人可以为医生提供更加详细的病人信息,提高了手术的准确性和安全性,从而给患者带来更好的治疗效果。
机器人视觉传感技术在制造业中的应用研究
![机器人视觉传感技术在制造业中的应用研究](https://img.taocdn.com/s3/m/6f892dd50875f46527d3240c844769eae009a307.png)
机器人视觉传感技术在制造业中的应用研究随着科技的不断发展,机器人视觉传感技术已经逐渐成为制造业中不可或缺的一部分。
在制造领域,机器人正以其高效、精准的特性逐渐代替人力,并且在尝试着完成越来越复杂的任务。
机器人视觉传感技术正是支持这一趋势的重要组成部分,能够为制造业提供更先进、更智能的计算机视觉能力,实现制造过程自动化、数据智能化等目标。
一、机器人视觉传感技术在制造过程中的实际应用(1) 产品外观检测:机器人视觉传感技术可以通过对产品外观细节的精准辨识,达到自动对不良品进行筛选和分类的目的。
同时,这种技术还可以在制造过程中的质量控制中发挥重要的作用。
(2) 生产线定位:机器人视觉传感技术可以对生产线上的物体进行精准识别,使得机器人能够自动切换工作模式,从而实现生产线的高效运转。
(3) 自动化搬运:机器人视觉传感技术可以通过对物体的实时监测,实现智能化的物体搬运。
这种技术不仅可以极大地提高工作效率,还可以确保在搬运物体时保持一定的稳定性和安全性。
(4) 测量精度提升:机器人视觉传感技术可以帮助生产线在精度上实现定制化和个性化的要求。
特别是对于生产现场上一些需要长时间测量的任务而言,机器人视觉技术显得更优越。
(5) 监测产品生命周期:机器人视觉传感技术也可以通过对产品生命周期的全程监测来提供数据支持。
制造单位会将生产数据上传云平台,从而为下一次生产提供基准和参考。
二、机器人视觉传感技术的未来发展趋势(1) 模型优化:当前,由于机器人视觉传感技术的限制,许多监测系统和算法仍然存在误差和问题。
未来机器视觉将注重提高算法的准确性和可靠性,并通过大数据分析,优化批次工艺流程和产品设计。
(2) 人工智能技术的应用:人工智能技术在机器人视觉传感领域的应用将会成为发展趋势。
通过人工智能和机器人视觉技术的结合,机器人将能够理解和适应复杂的生产环境,同时实现自主决策和操作。
生产系统将变得更加精细、自主和智能化。
(3) 传感器技术的革新:传感器技术是机器人视觉传感技术发展的关键。
机器人视觉感知技术及其在智能制造中的应用
![机器人视觉感知技术及其在智能制造中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/6762aafc88eb172ded630b1c59eef8c75fbf95d5.png)
机器人视觉感知技术及其在智能制造中的应用一、机器人视觉感知技术的概述机器人视觉感知技术是指机器人通过相机等视觉传感器获取周围环境的信息,并根据这些信息进行决策和控制的过程。
这种技术可以帮助机器人更加准确地感知环境、识别物体、定位和跟踪运动目标等,从而实现高精度的生产制造。
二、机器人视觉感知技术的发展历程随着计算机技术的不断发展,机器人视觉感知技术也得到了蓬勃的发展。
1966年,美国普林斯顿大学的J.Lee完成了机器人通过相机实现自主导航的实验;1970年,MIT开展了首个机器人视觉系统的研究;1980年代,图像处理技术的不断发展使机器人视觉感知技术实现了更准确的目标跟踪和物体识别;2000年以来,深度学习和人工智能技术的应用推动了机器人视觉感知技术的进一步创新。
三、机器人视觉感知技术在智能制造中的应用1. 智能物流:机器人通过视觉感知技术可以实现精准的物品识别、捡拣和拍照记录。
在物流仓库中,机器人可以自主运行、定位货架、寻找物品,并自动完成物品的捡拣工作,从而提高物流效率和准确性。
2. 智能制造:机器人视觉感知技术可以帮助生产线上的机器人快速识别和定位待加工的工件,并准确执行加工程序,从而实现精密生产制造。
3. 智能检测:机器人通过视觉感知技术可以快速、高效地检测产品和设备的缺陷和损坏情况。
例如,机器人可以通过相机精确检测产品外观、尺寸和颜色等,从而避免人工检测所带来的误差和不确定性。
4. 智能安防:机器人可以通过视觉感知技术实现智能安防监控,自动探测到异常情况,并及时采取措施。
例如,机器人可以通过相机检测人员进出门禁区域的情况,从而提高安全性和管理效率。
四、机器人视觉感知技术的挑战和发展趋势1. 硬件成本:与传统机器人相比,配备视觉感知系统需要更高的硬件成本。
同时,还需要对机器人系统进行重新设计和改进,从而将视觉感知系统融入到机器人的控制系统中,这也需要更大的投资。
2. 算法优化:机器人视觉感知技术的发展需要更加优秀的算法支持。
机器人视觉感知技术的应用探究
![机器人视觉感知技术的应用探究](https://img.taocdn.com/s3/m/c13838feab00b52acfc789eb172ded630a1c9860.png)
机器人视觉感知技术的应用探究随着科技的飞速发展,机器人也越来越成为人们生活中不可或缺的一部分。
而机器人的一大特点就是其能够准确地感知物体或环境,从而精确地执行任务。
机器人视觉感知技术就是机器人实现这一特点的关键技术之一。
1. 机器人视觉感知技术的定义及原理机器人视觉感知技术指的是机器人能够像人类一样感知周围的环境和物体,并准确地获取相关信息的技术。
视觉感知技术的实现过程一般分为三个阶段:获取图像、图像处理和目标识别。
机器人通过摄像头、激光雷达、红外线等设备获取周围的图像信息,并利用计算机视觉算法进行图像处理和目标识别,最终得出目标物的位置、形状等相关信息。
2. 机器人视觉感知技术的应用领域机器人视觉感知技术被广泛应用于各个领域,以下分别介绍几个典型的应用场景。
(1) 工业制造领域。
机器人视觉感知技术在工业制造领域中的应用尤为广泛。
工厂中的机器人通过视觉感知技术可以精确地识别产品的位置和形状,从而高效地完成相关加工和装配工作,提高生产效率和质量。
(2) 物流仓储领域。
物流仓储领域是另一个机器人视觉感知技术得到广泛应用的领域。
机器人可以通过视觉感知技术准确地识别货物的位置和形状,辅助完成自动化拣选、贴标签等工作,提高物流仓储的效率。
(3) 农业领域。
在农业领域,机器人视觉感知技术也有着广泛的应用。
机器人可以通过视觉感知技术识别农作物的位置和生长情况等,辅助完成自动化施肥、浇水等工作,提高农作物的产量和质量。
(4) 家庭服务领域。
机器人视觉感知技术也被应用于家庭服务领域。
机器人可以通过视觉感知技术识别家庭成员的面部特征和语音指令等,辅助完成智能家居、家电控制等工作,提高家庭生活的便捷度。
3. 机器人视觉感知技术的未来发展随着人工智能技术的不断发展,机器人视觉感知技术的未来发展前景也越来越广阔。
未来的机器人将更加智能化,能够更加准确地感知周围的环境和物体。
同时,机器人视觉感知技术还将广泛应用于更多的领域,如医疗、安防、交通等领域。
视觉传感技术在机器人操纵中的应用
![视觉传感技术在机器人操纵中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/e490adf68ad63186bceb19e8b8f67c1cfad6eed8.png)
视觉传感技术在机器人操纵中的应用随着科技的不断发展,机器人操纵技术已经成为了一个非常重要的领域,而视觉传感技术在这个领域中也扮演着重要的角色。
本文将探讨视觉传感技术在机器人操纵中的应用,包括其基本原理、应用场景和未来发展方向。
一、基本原理视觉传感技术是一种利用摄像头和计算机来感知周围环境、识别物体和测量距离的技术,它可以使机器人具有视觉能力,从而实现更加智能化的操纵。
视觉传感技术的基本原理是利用摄像头收集图像数据,并通过图像处理算法进行分析和识别。
这些算法可以识别出图像中的各种特征,比如颜色、形状、纹理等,从而判断出物体的种类和位置。
在机器人操纵中,视觉传感技术可以实现自主导航、物体识别、路径规划等多种功能。
二、应用场景视觉传感技术在机器人操纵中的应用非常广泛,下面列举几个典型的应用场景。
1. 自主导航在自主导航中,机器人需要通过感知周围环境的方式确定自己的位置,并规划出最优路径。
视觉传感技术可以利用摄像头感知周围环境,通过图像处理算法识别出路标、地标等特征,从而确定自己的位置和运动方向。
这样,机器人可以实现自主导航,自动化程度更高,效率也更高。
2. 物体识别和抓取在工业自动化生产中,机器人需要识别不同种类的物体,并进行抓取和搬运。
视觉传感技术可以通过摄像头感知周围环境,分析物体的形状、颜色、大小等特征,从而识别出不同种类的物体。
机器人可以根据识别结果进行抓取和搬运,实现自动化生产。
3. 路径规划在机器人操纵中,路径规划是一个非常重要的环节。
视觉传感技术可以利用摄像头感知前方的障碍物和路面情况,并通过图像处理算法进行分析和识别,从而规划出最优路径。
这样,机器人可以避免碰撞和误操作,提高操纵的精度和效率。
三、未来发展方向随着科技的不断发展,视觉传感技术在机器人操纵中的应用也将不断拓展。
未来,视觉传感技术将更加人性化、智能化,为机器人操纵提供更加优质的服务。
1. 人机交互未来,机器人将更加人性化,更好地与人类进行交互。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
机器人视觉传感技术及应用摘要:机器人视觉技术是指机器人工作时通过视觉传感器对环境物体获取视觉信息,让机器人识别物体来进行各种工作。
本文介绍了机器人技术中所常用的视觉传感器的种类、结构。
原理和功能。
介绍了弧焊机器人视觉传感技术较为前沿的一些应用和研究,包括焊缝跟踪和获取熔池信息。
简要说明了视觉技术在农业采摘机器人方面的应用。
关键词:机器人、视觉、弧焊、采摘机器人1.绪论机器人视觉是使机器人具有视觉感知功能的系统。
机器人视觉可以通过视觉传感器获取环境的一维、二维和三维图像,并通过视觉处理器进行分析和解释,进而转换为符号,让机器人能够辨识物体,并确定其位置及各种状态。
机器人视觉视觉侧重于研究以应用为背景的专用视觉系统,只提供对执行某一特定任务相关的景物描述。
机器人视觉硬件主要包括图像获取和视觉处理两部分,而图像获取由照明系统、视觉传感器、模拟-数字转换器和帧存储器等组成。
根据功能不同,机器人视觉可分为视觉检验和视觉引导两种,广泛应用于电子、汽车、机械等工业部门和医学、军事领域。
2. 机器人常用的视觉传感器2.1光电二极管与光电转换器件图2.1是pn型光电二级管的结构。
如果让光子射入半导体的pn结边界耗尽层,就会激励起新的空穴。
利用电场将空穴和电子分离到两侧,就可以的到与光子量成比例的反向电流。
Pn型元件的优点是暗电流小,所以被广泛用于照度计和分广度计等测量装置中。
图2.1 pn型光电二极管结构在高响应的发光二极管中pin结型与雪崩型。
前者在pn结边界插入一个本征半导体i 层取代其耗尽层。
给它施加反向偏压,可以减少结电容,获得高速响应;而后者是在pn结上加100伏左右的反向偏置电压产生强电场,激励载流子加速,与原子碰撞产生电子雪崩现象。
这些高速型二极管的响应速度很快,能用于高速光通信等。
2.2 PSDPSD(Position Sensitive Detector,位置敏感探测器)是测定入射光位置的传感器,由发光二级管、表面电阻膜、电极组成。
入射光产生的光电流通过电阻膜到达元件两端的电极,流入各个电极的电流与电阻值存在对应关系,而电阻值又与光的入射位置及到各个电极距离成比例,因此根据电流值就能检测到光入射的位置。
PSD元件中有一维和二维两种,它们都具有高速性,但要注意入射到开口部分的散射光的影响。
2.3CCD图像传感器电荷耦合器件(CCD:Charge Coupled Device)图像传感器是由多个光电二极管传送储存电荷的装置。
它有多个MOS(Metal Oxide Semiconductor)结构的电极,电荷传送的方式是通过向其中一个电极上施加与众不同的电压,产生所谓的势阱,并顺序变更势阱来实现的。
根据传送电荷需要的脉冲信号的个数,施加电压的方法有两相方式和三相方式。
CCD图像传感器有一维形式的,是将发光二极管和电荷传送部分一维排列制成的。
此外还有二维形式的,它可以代替传统的硒化镉光导摄像管和氧化铅光电摄像管二维传感器。
二维传感器属于水平和垂直传送电荷传感器,传送方式有行间传送、帧—行间传送、帧传送及全帧传送四种方式。
图2.2所示为行间传送方式,采取一维摄像区域(接收部分)与传送区域平行布置结构的方法。
接收部分多使用二极管。
每一帧曝光所储蓄的电荷分别被垂直或水平的传送,然后以图像信号的形式被取出。
在CCD内部电荷传送的效率非常高,因此其具有高的灵敏度。
由于整个传送区域是被遮光的,所以在传送中不会曝光。
图2.2 CCD摄像器件的结构CCD图像传感器把垂直寄存器用作单画面图像的缓存,所以可以将曝光时间和信号传送时间分离开。
也就是说,其具有所有像素能在同一时间曝光的特点。
2.4 CMOS图像传感器CMOS图像传感器是由接收部分(二极管)和放大部分组成的一个个单元,然后按照二维排列。
由于放大器单元之间特性的分散性大,以至于其噪声比较大。
不过,近年来噪声消除电路的性能已经得到改善,故使COMS图像传感器得到迅速普及和应用。
CMOS传感器的优点是耗电低,并利用一般半导体制造技术就可以完成CMOS处理器的设计和加工,这都是有利于图像处理电路和图像传感器的单片化和低成本化。
2.5其他的摄像元件光电子增倍管就是根据二次放电效应增大入射光的元件,因此他可以用来检测微弱光线,如用于夜视系统中等。
在红外线图像方面有波长为2~15μm的中红外和远红外区域的传感器,在红外线检测器中得到较多使用的是HgCdTe和AlGaAs结晶的量子型传感器。
热效应型传感器最近也被实用化了,谈的原理是把装置接收的入射红外线变换为热能,再利用温度检测器将温度升高转变为电信号输出。
热效应型传感器无须冷却器,这是量子型图像传感器所不及的优点。
2.6三维视觉传感器三维视觉传感器分为被动传感器(用摄像机等对目标物体进行摄影,获得图像信号)和主动传感器(借助于传感器向目标投射光图像,再接收返回信号)两大类,如图2.3所示。
图2.3 三维视觉传感器种类3. 弧焊机器人视觉技术 被动传感主动传感单眼摄像从焦点获得形状 从X 射线获得形状 移动视觉 多目摄像双眼视觉 三眼视觉、多眼视觉 多基线立体视觉 基于核几何的手法 主动主体光切断法 多点投光 结构化图像投照度差立体莫尔条纹法飞行时间法 相位检测法 光雷达法三维视觉焊接作为一种机械加工的重要特殊工艺手段,在制造业中具有举足轻重的地位,但是,传统的手工焊接力一法己经不能满足现代高新技术产品制造的要求。
囚此,保证焊接产品质量的稳定性、提高生产效率、减轻工人的劳动强度和改善劳动环境己经成为现代焊接技术极待解决的问题。
随着先进制造技术的发展,实现焊接产品制造的自动化、柔性化与智能化己经成为必然趋势巨。
焊接机器人具有通用性强、工作可靠的优点,但是无法自主获取工件定位信息、焊缝空间位置信息、焊缝熔透信官、,当焊接对象改变时需要重新示教,造成工作效率低下,囚此智能化是焊接机器人的发展趋势。
焊接机器人智能化技术是指在焊接机器人上装配各种传感器,使焊接机器人对外界环境具有一定的感知能力,从而使焊接机器人可以自主地适应环境,并根据环境的变化,对自身下一步操作自主调整。
使用焊接传感器的日的是为了实现焊接过程的自动控制,进而实现焊接的智能化。
焊接传感器根据原理可以分为声学、力学、电弧和光学传感器等。
声学传感器主要用于GMAW 过程熔滴过渡的检测、等离子穿孔焊等。
力学传感器能够反映熔池振荡频率同熔池体积之间的关系,但日前只能用于步进焊接,无法实现连续行走。
电弧传感器由于直接检测电弧自身的特性,不需要外加传感器及附件,应用简单,主要用于焊缝跟踪和熔敷控制。
据统计,焊工进行手弧焊操作时获取的信息有80%来自视觉。
熟练的焊接工人通过观测熔池、工件的接头、电弧的形状和熔滴过渡形式等来预测背而的形状和尺寸参数,通过调节焊接参数实现熔透的控制,保证焊接质量的稳定。
下文介绍了视觉传感技术及其在机器人焊接中的作用。
3.1 弧焊视觉传感技术的优点与传统的传感方法相比,光学传感器具有不与焊接回路接触、不与焊接工件接触、信号的检测操作不影响正常的焊接过程、传感信息丰富、硬件设备简单、易于维护的优点。
电子技术、光学技术、机器视觉和图像处理技术为视觉传感技术提供了软硬件支持,如光学器件和摄像机成本下降、性能提高、可靠性改善,图像处理硬件性能改善和种类的增多为视觉传感器提供了硬件支持,机器视觉、图像处理和软件技术的发展为视觉传感器提供了软件保障,因此光学传感器在焊接过程中具有非常广泛的应用前景。
光学传感器根据光学器件所工作的波段可以分为X射线传感器、视觉传感器和红外传感器三种。
视觉传感器是在光谱的可见光波段内利用CCD器件对焊接区成像,图像中的景物与焊接区各部分一一对应,可以得到焊接过程动态熔池的一维和二维信息、,检测到的熔池信息直接反映了焊接过程熔化金属的动态行为,无需红外成像那样只有经过温度场的标定以后才能确定焊接区各个部分,非常直观。
视觉传感技术根据所获得的信息可以分为一维视觉传感和二维视觉传感;根据是否需要辅助光源分为主动式视觉传感和被动式视觉传感。
主动式视觉传感方法采用激光等辅助光源对焊接区进行照明以减少电弧光对图像质量的影响,提高熔池图像的质量。
由于激光具有单波长、方向性好、相干性好等特点,所以通常采用激光作为辅助光源。
日前应用较多的是通过一定方法产生一条、多条或者网格分布的结构光投射到焊接工件上,根据结构光条纹的变形获取有关的几何形状信息。
主动式视觉传感由于要采用高能量的脉冲光源和特殊电子快门的摄像机,所以设备较多、系统复杂、价格昂贵,从而限制了这种方法在实际中的应用。
被动式视觉传感方法是通过弧光或者自然光等照明获取焊接区图像信息的,被动式视觉传感方式不需要辅助光源只采用普通的CCD摄像系统传感熔池图像,结构简单、价格便宜,更适合在焊接生产实际中使用,因此越来越受到人们的重视。
3.2 焊缝跟踪日前,应用于焊接机器人上的传感方式多种多样,其中视觉传感己成为机器人焊接传感的研究热点。
机器人焊接视觉传感技术包括机器人初始焊位导引、焊缝跟踪、工件接头识别、熔池几何形状实时传感、熔滴过渡形式检测、焊接电弧行为检测等。
焊缝跟踪在焊接领域研究比较多,但是由于焊接机器人需要精确控制焊枪与工件之间的相对轨迹位置关系、运动速度以及焊枪姿态等,因此焊缝跟踪的研究在机器人焊接中更为重要。
根据视觉系统的工作方式不同,焊接机器人焊缝跟踪的视觉传感器分为结构光式、激光扫描式和直接拍摄电弧式。
其中结构光式和激光扫描式都是基于三角测量原理的主动视觉方法,如图3.1、3.2所示分别采用CCD摄像机和激光组成主动式视觉传感器进行焊缝跟踪,有些文献提出了直接拍摄熔池区图像的被动视觉传感方法实现焊缝跟踪,通过CCD摄像机采集焊缝熔池区域的图像信息,然后根据特定的一系列图像处理算法识别焊缝的中心位置,同时,该系统设计了参数自调整模糊控制器对焊缝的跟踪偏差进行调节,通过主控计算机控制焊枪在X、Y方向运动,从而实现了对焊缝跟踪的精确控制。
图3.1视觉传感系统组成图3.2 视觉传感器组成如图3.3所示的事以机器人的GTAW焊接过程作为研究对象,设计的一套以CCD摄像机为传感工具,电弧光和熔池金属辐射或可见光作为光源可同时用于熔池检测与控制和焊枪初始位置导引的焊接机器人视觉传感系统。
机器人视觉传感器固定在具有九自由度的弧焊机器人手臂末端处,与焊枪相固定,如果视觉传感器固定在焊枪上,则可能由于摄像机的体积和重量影响焊枪的可达性与运动的灵活性,另外,当焊枪处于某一姿态时,视觉传感器可能检测不到熔池部分的图像。
如果在机器人第六关节上增加了第七关节以控制摄像机绕焊枪转动,可以实现机器人初始焊位的导引、机器人焊缝跟踪和熔透控制,如图3.4所示。
图3.3机器人视觉传感系统及实物照片图3.4 双目视觉传感器3.3焊接熔池视觉传感熔池形状和尺寸对于焊缝成形具有非常重要的作用,熔池形状和尺寸的传感是焊缝成形控制的基础,焊接过程中的声、光、电、磁、热等信急可以用来传感熔池的形状信息。