机器人的视觉传感技术，从二维图像中理解和构造出三维世界的真实模型

①视觉传感系统组成 装配过程中，机器人使用视觉传感系统可以解决零件平面测量、 字符识别. (文字、条码、符号等)、完善性检测、表面检测(裂纹、刻痕、纹理)和三维测 量。类似人的视觉系统，机器人的视觉系统是通过图像和距离等传感器来获取环境对象的图像、颜色和距离等信息，然后传递给图像处理器，利用计算机从二维图像中理解和构造出三维世界的真实模型。

图6-27所示为机器人视觉传感系统的原理。摄像机获取环境对象的图像，经 A/D 转 换 器转换成数字量，从而变成数字化图形。通常一幅图像划分为512×512或者256×256,各 点亮度用8位二进制表示，即可表示256个灰度。图像输入以后进行各种处理、识别以及理解，另外通过距离测定器得到距离信息，经过计算机处理得到物体的空间位置和方位；通过 彩色滤光片得到颜色信息。上述信息经图像处理器进行处理，提取特征，处理的结果再输出 到机器人，以控制它进行动作。另外，作为机器人的眼睛不但要对所得到的图像进行静止处 理，而且要积极地扩大视野，根据所观察的对象，改变眼睛的焦距和光圈。因此，机器人视 觉系统还应具有调节焦距、光圈、放大倍数和摄像机角度的装置。

②图像处理过程 视觉系统先要做的工作是摄入实物对象的图形，即解决摄像机的 图像生成模型。包含两个方面的内容：一是摄像机的几何模型，即实物对象从三维景物空间 转换到二维图像空间，关键是确定转换的几何关系；二是摄像机的光学模型，即摄像机的图 像灰度与景物间的关系。由于图像的灰度是摄像机的光学特性、物体表面的反射特性、照明 情况、景物中各物体的分布情况(产生重复反射照明)的综合结果，所以从摄入的图像分解 出各因素在此过程中所起的作用是不容易的。

视觉系统要对摄入的图像进行处理和分析。摄像机捕捉到的图像不一定是图像分析程序 可用的格式，有些需要进行改善以消除噪声，有些则需要简化，还有的需要增强、修改、分 割和滤波等。图像处理指的就是对图像进行改善、简化、增强或者其他变换的程序和技术的 总称。图像分析是对一幅捕捉到的并经过处理后的图像进行分析、从中提取图像信息、辨识 或提取关于物体或周围环境特征。

③Consight-I视觉系统 图6-28所示 Consight-I视觉系统，用于美国通用汽车公司的 制造装置中，能在噪声环境下利用视觉识别抓取工件。

该系统为了从零件的外形获得准确、稳定的识别信息，巧妙地设置照明光，从倾斜方向 向传送带发送两条窄条缝隙光，用安装在传送带上方的固态线性传感器摄取图像，而且预先 把两条缝隙光调整到刚好在传送带上重合的位置。这样，当传送带上没有零件时，缝隙光合 成了一条直线，可是当零件随传送带通过时，缝隙光变成两条线，其分开的距离同零件的厚 度成正比。由于光线的分离之处正好就是零件的边界，所以利用零件在传感器下通过的时间 就可以取出准确的边界信息。主计算机可处理装在机器人工作位置上方的固态线性阵列摄像 机所检测的工件，有关传送带速度的数据也送到计算机中处理。当工件从视觉系统位置移动 到机器人工作位置时，计算机利用视觉和速度数据确定工件的位置、取向和形状，并把这种 信息经接口送到机器人控制器。根据这种信息，工件仍在传送带上移动时，机器人便能成功地接近和拾取工件。