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基于机器视觉的虚拟实验脚本

机器视觉技术具有高度的自适应性和智能化性，可以有效应用于智能制造中的产品检测、精密测控以及自动化生产线等领域。机器视觉技术使得工业机器人具备更强的感知能力，可摆脱预先设定的运动轨迹，通过感知能力的指引便能自动识别并处理场景信息，完成抓取指定物体的处置，使得生产过程更加智能化和柔性化。

典型应用：

这些应用需要用到基于视觉的目标检测、路径规划、运动控制等方面的知识。

基本思路：

选择三种或三种以上的目标物，学生选出其中一种，分析所选出目标物的特征，判断采用何种类别算法进行目标检测（根据物体的尺度和表面纹理特征），判断正确则进行下一步（错误则重新判断）；确定了目标检测的算法，考核学生采用该算法检测目标的具体操作步骤。

选择三种或三种以上的目标物，学生根据任务要求分析并选择其中一种组合方式，判断该组合方式正确则进行下一步（错误则重新判断）；确定了系统的部署方案，考核学生采用该方案检测并抓取目标物的具体操作步骤。

考核点1：给出三种以上目标物（拟4种），选择其中一种构件，确定正确的检测方案，正确？则进行下一步。

目标物

电池

十字轴

手机屏幕

冲压件



选择其中一种组合方案？（双目+激光）

光源

荧光灯

卤素灯

 LED灯

氙灯

激光



镜头

普通镜头

远心镜头









相机

单目相机

双目相机

RGBD相机







选择正确，继续实验；否则，重选！（考核学生掌握设备选型和系统搭建的情况）

考核点2：选定正确的方案后，确定系统部署方案？正确，则进行下一步。

部署方式

反-直射式

直射式

对射式

同侧式



选择正确，继续实验；否则，重选！

三维检测与分拣实验

实验名称

三维检测与分拣实验虚拟仿真实验



实验简介要求等

实验目的：

通过三维检测与分拣实验虚拟仿真实验，让学生了解机器视觉在工业生产中的典型应用，掌握图像处理、运动控制的基本原理，熟悉视觉引导定位的操作流程。

实验简介：

十字轴的检测包括了尺寸检测，表面缺陷划痕损伤以及空间相对位置的检测，是机器视觉在工业生产中的典型应用场景，通过三维检测与分拣实验虚拟仿真实验，让学生掌握三维综合检测与分拣系统方案的设计，熟悉视觉引导定位的操作流程。

实验要求：

1、实验前填写申请表

2、设有安全措施（灭火器、隔离带等）

3、实验过程中全程有人看护值班。



实验器材

目标物：十字轴。

设备：相机、镜头、光源、计算机、运动控制卡等。



实验场景

工作场景：

工作流程：



实验详细步骤

选择正确的成型模具。

具体步骤如下：

机械臂运动控制仿真

模型导入

/

考核点1： 如何导入三维模型

定义机械臂各关节坐标系

六轴机械手臂一般使用6个量来表示其空间点（位置与姿态）

表示空间姿态的有三种方式：RPY角(roll pitch yaw)和欧某某(euler angles),旋转矩阵：

/

RPY:先绕Z轴旋转，再绕Y轴旋转，最后是绕X轴旋转。

欧某某：先绕Z轴旋转，再绕Y轴旋转，最后再绕Z轴旋转

旋转矩阵:先绕X轴旋转，再绕Y轴旋转，最后再绕Z轴旋转。

考核点2： 为什么要定义机械臂各关节坐标系

设定参数，获得D-H矩阵

要对机械臂进行轨迹绘制，所以首先对机械臂的工作空间进行大致确定，以防止规划点超出了工作空间不可达而无法进行规划。

/

可转化为下面的形式：

/

机械臂路径规划

轨迹规划包括两种，关节空间轨迹规划和笛卡尔空间轨迹规划。

关节空间轨迹规划是对机械臂的每个关节的运行进行插值拟合，以保证机械臂 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 证标定板在图像中的成像，记录下机械手的坐标信息，与此同时左相机采集对应的一幅图像，这样的一幅图与坐标构成一组数据，在采集的过程中尽量使旋转角度大一些。

（4）图像预处理与三维重建：

原图像

①高斯滤波 ②边缘轮廓提取

③图像分割 ③三维重建

考核点6：列举常用图像预处理方法

考核点7：简述n点透视原理

（5）机械臂抓取：

（6）系统运动总流程



实验现象

实验过程操作视频（另附），实验仪器多角度图片（另附）



实验数据

实验数据图表（另附）



备注

想实现的交互功能，可在脚本中详细描述。





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