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如何理解机器视觉伺服技术

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2018-04-17 13:57:00
   什么叫机器人视觉伺服技术呢?简单的说就是机器视觉与机器人控制相结合的技术,而随着工业自动化的越来越普及,技术也不断的更新,沃德普机器视觉今天就给大家介绍一下机器视觉伺服技术。   
 
    机器视觉伺服技术是一个非线性、强耦合的复杂系统,其内容涉及图象处理、机器人运动学和动力学、控制理论等研究领域。随着摄像设备性能价格比和计算机信息处理速度的提高,以及有关理论的日益完善,视觉伺服已具备实际应用的技术条件,相关的技术问题也成为当前研究的热点。
 
    机器视觉伺服技术的定义是:机器视觉是通过光学的装置和非接触的传感器自动地接收和处理一个真实物体的图像,以获得所需信息或用于控制机器人运动的装置。
 
    机器视觉作为与人眼类似的机器仿生系统,从广义角度凡是通过光学装置获取真实物体的信息以及对相关信息的处理与执行都是机器视觉,这就包括了可见视觉以及非可见视觉,甚至包括人类视觉不能直接观察到的、物体内部信息的获取与处理等。
 
    视觉伺服的定义:
 
    人类对于外部的信息获取大部分是通过眼睛获得的,千百年来人类一直梦想着能够制造出智能机器,这种智能机器首先具有人眼的功能,可以对外部世界进行认识和理解。人脑中有很多组织参与了视觉信息的处理,因而能够轻易的处理许多视觉问题,可是视觉认知作为一个过程,人类却知道的很少,从而造成了对智能机器的梦想一直难以实现。随着照相机技术的发展和计算机技术的出现,具有视觉功能的智能机器开始被人类制造出来,逐步形成了机器视觉学科和产业。而机器视觉的定义是:机器视觉是通过光学的装置和非接触的传感器自动地接收和处理一个真实物体的图像,以获得所需信息或用于控制机器人运动的装置。
 
    机器人视觉伺服系统分类:
 
    目前,机器人视觉伺服控制系统有以下几种分类方式:
 
    1.按照摄像机的数目的不同,可分为单目视觉伺服系统、双目视觉伺服系统以及多目视觉伺服系统。
 
    单目视觉系统只能得到二维平面图像,无法直接得到目标的深度信息;多目视觉伺服系统可以获取目标多方向的图像,得到的信息丰富,但图像的信息处理量大,且摄像机越多越难以保证系统的稳定性。当前的视觉伺服系统主要采用双目视觉。
 
    2.按照摄像机放置位置的不同,可以分为手眼系统(eyeinhand)和固定摄像机系统(eyetohand或standalone)。
 
    在理论上手眼系统能够实现精确控制,但对系统的标定误差和机器人运动误差敏感;固定摄像机系统对机器人的运动学误差不敏感,但同等情况下得到的目标位姿信息的精度不如手眼系统,所以控制精度相对也低。
 
    3.按照机器人的空间位置或图像特征,视觉伺服系统分为基于位置的视觉伺服系统和基于图像的视觉伺服系统。
 
    在基于位置的视觉伺服系统中,对图像进行处理后计算出目标相对于摄像机和机器人的位姿,所以这就要求对摄像机、目标和机器人的模型进行校准,校准精度影响控制精度,这是这种方法的难点。控制时将需要变化的位姿转化成机器人关节转动的角度,由关节控制器来控制机器人关节转动。
 
    在基于图像的视觉伺服系统中,控制误差信息来自于目标图像特征与期望图像特征之间的差异。对于这种控制方法,关键的问题是如何建立反映图像差异变化与机器手位姿速度变化之间关系的图像雅可比矩阵;另外一个问题是,图像是二维的,计算图像雅可比矩阵需要估计目标深度(三维信息),而深度估计一直是计算机视觉中的难点。
 
    雅可比矩阵的计算方法有公式推导法、标定法、估计方法以及学习方法等,前者可以根据模型推导或标定得到,后者可以在线估计,学习方法主要利用神经网络方法。
 
    4.按照采用闭环关节控制器的机器人,视觉伺服系统分为动态观察-移动系统和直接视觉伺服。
 
    前者采用机器人关节反馈内环稳定机械臂,由图像处理模块计算出摄像机应具有的速度或位置增量,反馈至机器人关节控制器;后者则由图像处理模块直接计算机器人手臂各关节运动的控制量。
 
    近年来,机器人视觉伺服技术有了很大发展,国内、外机器人视觉系统的实际应用也越来越多,许多技术难题都有希望在近期的研究中取得进展。在未来一段时间内,机器人视觉伺服系统将在机器人技术中占有突出的地位,机器人视觉伺服系统将会越来越多地应用于工业生产中。
 

 沃德普机器视觉认为机器视觉伺服技术就是把机器视觉技术发挥得更好,其实很多技术都是不断的发展,不断的更新的,只有这样,才能更好的运用在生活中、工作中。 

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