Sistema de visão robótica para reconhecimento e localização de objetos sob manipulação por robôs industriais em células de manufatura

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2006.Existem várias técnicas de aplicação de visão robótica para o reconhecimento (identificação e localização) de objetos industriais tipicamente encontrados em uma célula de manufatura, objetivando a pega e transporte de peças para agrupamento de forma inteiramente automática por manipuladores industriais. Visão robótica automática para objetos industriais complicados é uma importante e ainda difícil tarefa, especialmente no estágio de extração de características desses objetos. Propõe-se um modelo de reconhecimento de objetos de formatos diversos, utilizando-se de extração de pontos característicos (vértices) para formação de bancos de invariantes, para posterior identificação e localização. A fase de identificação dos objetos é desenvolvida em dois processamentos, off-line e online. O processo off-line tem como objetivo gerar um banco de dados, onde seriam armazenadas informações necessárias à identificação de objetos. Essas informações são constituídas de vetores de projetivas invariantes. Os vetores de projetivas invariantes são gerados através de uma lista de vértices extraídos dos objetos chamados modelos. A ordenação da lista dos vértices deve ser de tal maneira que sua seqüência (horária) apresente a geometria básica do modelo. O processo on-line encarrega-se de identificar objetos que tenham sido previamente armazenados no banco de dados. A fase de localização foi desenvolvida com o objetivo de determinar posições e orientações de objetos em um sistema de referência conhecida. É possível relacionar, nesta fase, os diversos planos que o objeto, devidamente identificado, se encontra, podendo ser o plano da imagem, da câmera ou da base do manipulador. O reconhecimento de objetos, através de sua identificação por projetiva invariante e sua localização em coordenadas da câmera, permitirá o posicionamento do manipulador para a apreensão com controle de posição e orientação. ____________________________________________________________________________________________________ ABSTRACTThere are several techniques for applying robotic vision for identification and localization of industrial objects. These objects are typically found in manufacturing cells. The purpose is to catch and transport the pieces for automatically grouping. Robotic vision for industrial objects is an important and still difficult task, especially feature extraction of the object image. For that, this work proposes a model for recognition of objects different shapes, most of time symmetric, using the extraction of feature points (corners) for creating a database of invariants, for identification and localization. The step of object identification is developed in two different processes: on-line and offline. The off-line step has the objective of creating a database, where the information needed to identify the objects is recorded by using vectors of invariant projective. These vectors are defined from a list of corners extracted from an object image. The order of the corners listed is sorted in some way that its sequence shows the basic geometry of the model. The on-line process has the objective of identifying the objects previously recorded. The localization step was developed to assign positions and orientations of the object in a reference coordinate system. At this stage, it is possible to relate all the coordinate frames previously assigned to the object, like the image, camera or base manipulator frames The recognition of objects, through the identification of invariant projective and its localization in camera coordinates, allows the positioning of a manipulator to catch and to control it position and orientation