双目结构光视觉引导的螺栓自动装配系统设计

来源：计算机集成制造系统杂志2024年第9期北京时间：

作者：张良安, 李鹏飞, 谢胜龙

单位：1.安徽工业大学机械工程学院2.中国计量大学机电工程学院3.安徽省工业互联网智能应用与安全工程实验室

摘要：为解决螺栓自动化装配过程中存在的零件位姿快速获取和在弱纹理、反光等复杂场景中实现精确定位等难题,基于双目结构光视觉原理,研制了一套螺栓自动装配系统。首先,通过双目结构光视觉系统获取工件场景的三维信息,涉及光栅条纹图案的获取、双目标定、多频外差法求解绝对相位、相位校正、极线校正、立体匹配,接着采用欧式聚类对重建的点云数据进行分割,获取单个螺栓的三维点云聚类,然后利用迭代最近点(ICP)算法估计模板点云到目标点云的位姿变换矩阵,识别连接螺栓在空间中的位姿,最后结合机械臂末端进行自动装配拧紧。实验结果表明,整个装配过程可自动完成,单个螺栓拧紧装配时间约为10 s,系统测试平均轴孔对中误差不超过1.20 mm,误差标准差不超过0.11 mm。

关键词：自动装配,机器视觉,双目结构光,ICP算法,多频外差法

基金资助：湖州市科技计划资助项目(2021GN03);浙江省基本科研业务费资助项目(2022YW43);安徽省工业互联网智能应用与安全工程实验室开放基金资助项目(IASII21-04)。