基于几何特征的铆接件精确装配视觉伺服控制方法

作者：陈引娟; 安广琳; 杜亚江; 李宗刚^*

来源：铁道科学与工程学报, 2023, 20(12): 4744-4754.

DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230091

• 铆接件装配
• 机器人
• 单目视觉系统
• 视觉伺服
• 交互矩阵
• 解耦控制

针对目前铆接件机器人装配多采用示教再现方式实现，主要应用于固定工况的问题，为满足铆钉数量多、工况多变的铆接件装配需求，提出一种基于几何特征的铆接件精确装配视觉伺服控制方法。首先，通过将相机安装在机器人末端执行器平台，搭建基于机器人的铆接件自主对准的单目视觉系统，完成相机、机器人末端与基坐标系标定；其次，选取铆钉平面初始图像中的4个铆钉圆心作为特征点，以特征点之间的连线构造直线特征，利用直线特征与相机旋转运动间的交互矩阵设计基于线特征的铆接件姿态控制律，使得铆钉与铆钉孔轴线平行，从而保证装配过程中铆接件的相互平行；再次，选取铆钉平面初始图像中的4个铆钉圆心作为特征点，1个铆钉的轮廓作为圆面积特征，利用点特征与相机旋转运动的交互矩阵设计铆接件的姿态补偿项，进而利用点特征和圆面积特征与相机平移运动间的交互矩阵设计与姿态控制律相解耦的位置控制律，实现铆钉与相应铆钉孔轴线的重合。最后，采用六自由度机器人进行铆接件自主对准装配仿真。结果表明，以铆接件内部铆钉固有的图像特征作为控制输入，所设计的控制器能够实现铆接件的自主高精度对准。方法对于工业生产中多点对准装配的工况具有广泛的应用价值。

• 单位
  兰州交通大学; 机电工程学院