SCARA機器手臂應用於螺絲與螺帽之自動分類

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姓名

陳致元(Chih-Yuan Chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

SCARA機器手臂應用於螺絲與螺帽之自動分類

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摘要(中)

本論文研究目的為使用SCARA機器手臂來對散布在具震動功能之平台上的螺絲與螺帽進行視覺辨識與夾取分類的動作以及具移動功能之平台上螺絲與螺帽進行夾取分類的動作。首先，許多螺絲與螺帽被分散放置在平坦的黑色平面上，機器人可以辨識出螺絲與螺帽的大小及其位置，並將目標物夾取到指定的分類盒中放置。如果螺絲與螺帽呈現重疊或者堆疊的狀況時，會難以辨識出正確的種類以及位置。為了解決這個情況，我們設計一組具震動功能之平台來取代平坦的平面，透過具震動功能之平台來分散這些螺絲與螺帽。當螺絲與螺帽被擺放在移動功能之平台時，仍然可以透過計算平台的移動速度來進行夾取與分類的動作。基於工業攝影機的擷取頻率以及影像中的座標點就能計算出目標物的移動速度，然後設計機器手臂的夾取流程來對移動中的目標物做夾取與擺放的動作。最後完成了兩個實驗:具震動功能之平台上的螺絲與螺帽之夾取與分類及具移動功能之平台上的螺絲與螺帽之夾取與分類。

摘要(英)

This master thesis studies the operation of SCARA robot to perform a vision recognition and pick-and-place screws and nuts spread on a vibrating surface or a running conveyor belt. First, a lot of screws and nuts are spread on black flat surface, the robot can recognize the location and size of each screw or nut, then pick each one and place it into a specific box. If some screws or nuts are overlapping or stacking, then it is hard to recognize the correct location and size of each object. In order to solve this problem, a vibrating surface is designed to replace the flat surface such that screws or nuts can be separated because of vibration surface. When the screws or nuts are put on a running conveyor belt, the robot still can achieve the pick-place operation with the aids of the calculation of the running speed of the conveyor belt. Based on the industrial camera’s frequency-acquisition technique and shifting positions of the image, the running speed can be calculated. Then design the motion process of the robot such that the robot can catch the timing for achieving the works picking and placing. Finally, there are two successful experiments: picking and placing screws and nuts in a vibration surface and in a running conveyor belt, respectively, are shown.

關鍵字(中)

★ SCARA
★ 機器手臂
★ 震動功能
★ 影像辨識

關鍵字(英)

★ SCARA
★ Robot arm
★ Image-processing
★ vibration function

論文目次

摘要 i
Abstract ii
致謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii
第一章緒論 1
1.1研究動機與背景 1
1.2文獻回顧 1
1.3研究目標 2
1.4本文架構 3
第二章系統架構與硬體設計 4
2.1系統架構 4
2.2電腦端 5
2.3機器人端 6
2.4 平台端 10
2.4.1具震動功能之平台機構設計 10
2.4.2具移動功能之平台 11
第三章影像處理與機器手臂 13
3.1影像處理 13
3.1.1影像二值化 13
3.1.2連通物件法 14
3.1.3膨脹運算 15
3.1.4影像前處理流程 17
3.2機器手臂 18
3.2.1 Denavit-Hartenberg (D-H法) 18
3.2.2 正向運動學(Forward Kinematics) [19] 19
3.2.3驗證機器手臂座標 21
第四章座標轉換與手臂抓取策略 23
4.1座標轉換 23
4.2平台上料件剩餘判斷 26
4.3 目標物體旋轉角度計算 27
4.4 螺絲與螺帽特徵值計算 27
4.5多執行緒處理 29
4.6 A平台抓取流程 30
4.7物體移動速度計算 34
4.8 B平台抓取流程 35
第五章實驗成果 39
5.1實驗場景介紹 39
5.2辨識夾取動作 40
5.3 A平台動作 41
5.4 B平台夾取動作 42
第六章結論與未來展望 44
6.1結論 44
6.2未來展望 44
參考文獻 46

參考文獻

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http://opencv.org/about.html，2016年1月。
[23]開放式課程平台網站，
http://ocw.nthu.edu.tw/ocw/，2016年1月。

指導教授

王文俊(Wen-June Wang)

審核日期

2016-6-29

推文