机器人视觉测量与控制2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

机器人视觉测量与控制PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 绪论1

1.1 机器人视觉控制1

1.1.1 机器人视觉的基本概念1

1.1.2 机器人视觉控制的作用3

1.2 机器人视觉控制的研究内容4

1.2.1 摄像机标定4

1.2.2 视觉测量5

1.2.3 视觉控制的结构与算法6

1.3 机器人视觉系统的分类6

1.3.1 根据摄像机与机器人的相互位置分类7

1.3.2 根据摄像机数目分类8

1.3.3 根据是否自然测量分类8

1.3.4 根据控制模型分类9

1.4 视觉控制的发展现状与趋势10

1.4.1 视觉系统标定研究进展10

1.4.2 机器人的视觉测量研究进展15

1.4.3 机器人的视觉控制研究进展17

1.4.4 机器人视觉控制的应用现状20

1.4.5 机器人视觉测量与控制的发展趋势26

参考文献29

第2章 摄像机与视觉系统的标定35

2.1 摄像机模型35

2.1.1 小孔模型35

2.1.2 摄像机内参数模型36

2.1.3 镜头畸变模型38

2.1.4 摄像机外参数模型40

2.2 单目二维视觉测量的摄像机标定40

2.3 Faugeras的摄像机标定方法42

2.3.1 Faugeras摄像机标定的基本方法42

2.3.2 Faugeras摄像机标定的改进方法45

2.4 Tsai的摄像机标定方法47

2.4.1 位姿与焦距求取48

2.4.2 畸变矫正系数与焦距的精确求取51

2.5 手眼标定51

2.6 基于消失点的摄像机内参数自标定56

2.6.1 几何法57

2.6.2 解析法59

2.7 基于运动的摄像机自标定66

2.7.1 基于正交平移运动和旋转运动的摄像机自标定66

2.7.2 基于单参考点的摄像机自标定71

2.8 基于运动的立体视觉系统自标定80

2.8.1 相对测量视觉模型80

2.8.2 自标定原理与过程87

2.9 畸变校正与非线性模型摄像机的标定88

2.9.1 基于平面靶标的非线性模型摄像机标定88

2.9.2 基于平面靶标的大畸变非线性模型摄像机的标定94

2.10 结构光视觉的参数标定103

2.10.1 基于立体靶标的激光平面标定104

2.10.2 主动视觉法激光平面标定106

2.10.3 斜平面法结构光视觉传感器标定112

参考文献116

第3章 视觉测量118

3.1 视觉测量中的约束条件118

3.1.1 特征匹配约束118

3.1.2 不变性约束121

3.1.3 直线约束123

3.2 单目视觉位置测量124

3.2.1 垂直于摄像机光轴的平面内目标的测量125

3.2.2 平面内目标的测量127

3.3 立体视觉位置测量129

3.3.1 双目视觉129

3.3.2 结构光视觉131

3.4 基于PnP问题的位姿测量132

3.4.1 P3P的常用求解方法133

3.4.2 PnP问题的线性求解138

3.5 基于矩形目标约束的位姿测量149

3.5.1 基于立体视觉的位姿测量149

3.5.2 基于矩形的位姿测量150

3.5.3 基于P4P方法155

3.6 基于目标模型的测量155

3.6.1 点的交互矩阵156

3.6.2 直线的交互矩阵158

3.6.3 基于CAD模型的测量163

3.7 基于消失点的位姿测量164

3.7.1 基于消失点的单视点三维测量164

3.7.2 基于消失点的单视点仿射测量166

3.8 移动机器人的视觉定位170

3.8.1 基于单应性矩阵的视觉定位171

3.8.2 基于非特定参照物的视觉定位178

3.9 移动机器人的视觉全局定位184

3.9.1 基于非特定参照物的视觉全局定位184

3.9.2 视觉定位与里程计推算定位的信息融合187

3.10 基于天花板的视觉推算定位191

3.10.1 天花板的视觉特征192

3.10.2 视觉系统构成194

3.10.3 视觉推算定位194

3.10.4 实验与结果200

3.11 MEMS装配中的显微视觉测量202

3.11.1 显微视觉系统的构成202

3.11.2 显微视觉系统的自动调焦205

3.11.3 显微视觉测量208

3.11.4 实验与结果211

参考文献214

第4章 视觉控制217

4.1 基于位置的视觉控制217

4.1.1 位置给定型机器人视觉控制217

4.1.2 机器人的位置视觉伺服控制219

4.1.3 基于位置的视觉控制的稳定性222

4.1.4 基于位置的自标定视觉控制224

4.1.5 基于位置视觉控制的特点225

4.2 基于图像的视觉控制226

4.2.1 基于图像特征的视觉控制226

4.2.2 基于图像的视觉伺服控制231

4.2.3 基于图像的视觉控制的稳定性232

4.2.4 基于图像的视觉控制的特点234

4.3 混合视觉伺服控制234

4.3.1 2.5D视觉伺服的结构235

4.3.2 2.5D视觉伺服的原理235

4.4 直接视觉控制243

4.4.1 直接视觉控制的结构243

4.4.2 visual-motor函数的实现244

4.5 基于姿态的视觉控制247

4.5.1 姿态测量247

4.5.2 基于姿态估计的视觉控制系统的结构与基本原理249

4.5.3 实验与结果253

4.6 基于图像雅可比矩阵的无标定视觉伺服258

4.6.1 动态牛顿法258

4.6.2 图像雅可比矩阵的估计260

4.7 基于极线约束的无标定摄像机的视觉控制262

4.7.1 基本原理262

4.7.2 视觉伺服控制263

4.7.3 实验与结果269

4.8 基于视觉测量信息的智能控制271

4.8.1 角焊缝跟踪的自调整模糊控制271

4.8.2 实验与结果275

参考文献277

第5章 应用实例279

5.1 开放式机器人控制平台279

5.1.1 多层次结构的开放式机器人控制平台279

5.1.2 本地机器人的实时控制280

5.1.3 图形示教实验与结果282

5.2 具有焊缝识别与跟踪功能的自动埋弧焊机器人系统283

5.2.1 焊接小车与视觉系统283

5.2.2 结构光焊缝图像的处理287

5.2.3 焊缝测量实验结果291

5.3 基于结构光的机器人弧焊混合视觉控制293

5.3.1 图像空间到机器人末端笛卡儿空间的雅可比矩阵293

5.3.2 混合视觉控制295

5.3.3 实验与结果297

5.4 薄板对接窄焊缝视觉跟踪系统299

5.4.1 视觉跟踪系统构成300

5.4.2 焊缝视觉测量301

5.4.3 焊缝初始点定位307

5.4.4 控制系统设计308

5.4.5 实验与结果312

5.5 基于视觉系统自标定的机器人趋近与抓取315

5.5.1 机器人系统构成316

5.5.2 基于自标定的视觉控制系统原理316

5.5.3 实验与结果320

5.6 基于天花板的移动机器人导航与定位323

5.6.1 基于天花板自然路标的定位323

5.6.2 基于天花板的导航326

5.6.3 实验与结果326

5.7 打乒乓球机器人330

5.7.1 打乒乓球机器人系统构成331

5.7.2 并行处理的高速视觉系统333

5.7.3 乒乓球飞行轨迹测量335

5.7.4 后续飞行轨迹与击球参数预测336

5.7.5 基于球拍位姿的乒乓球旋转估计338

5.7.6 机器人运动规划与控制340

5.7.7 实验与结果343

5.8 大口径光栅拼接351

5.8.1 系统构成351

5.8.2 拼接位姿偏差测量353

5.8.3 实验与结果356

参考文献357

附录 摄像机标定工具箱与标定函数360