民营科技2018年第4期
科技创新
谢显飞
陈迪网球（广州启帆工业机器人有限公司，广东广州510006）
1概述
新时代掀起的人工智能浪潮，首当其冲的载体就是机器人，因此机器人的整体应用水平和智能化程度的高低，关系着国家的人工智能发展。本文针对机器人的应用做了深入的研究。
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机器人好比我们人类的手臂，一个人仅有好的手臂是不完美的，还需要配上一双锐利的眼睛和一个聪慧的大脑，此时工业上的眼睛就是我们的机器视觉，后台的集成智能算法就好比人类的大脑。经过多年的
视觉技术研发和应用，
二维平面视觉在工业领域的应用已经比较广泛和成熟了。由于二维平面视觉提供的数据只有平面信息，不能反应一个物体的高度和物体的位置姿态等信息，所以在工业机器人的应用中存在不足，
有待提高改善。根据实际应用的需要，很多应用场景都需要获得物体的三维信息，再由机器人进行操作，则提出了三维视觉在工业机器人行业的技术研究及应用。为解决现有平面视觉在机器人行业的局限性、单一性等问题，运用三维重建、三维测量、三维位置估算、手眼标定等三维视觉关键技术，将三维视觉在工业机器人行业中得以应用。三维视觉与工业机器人的结合使机器人更加地柔性化，智能化，可以提高生产效率。2三维视觉关键技术研究
2.1三维重建技术研究。三维视觉的根据不同的三维成像原理可分为三种：单目线激光结构光、双目线激光结构光、双目编码结构光；其中单目线激光结构光和双目线激光结构光在成像过程中是需要有相对运动，双目编码结构光是可以静止状态对物体进行三维重建[1]。本文重点研究和介绍单目线激光结构光的成像原理以及其重建原理。单目线激光结构光其三角的成像原理（如图1所示）
。图1三角成像原理
其中激光器投光平面和相机成像平面形成一个固定的夹兴文世界地质公园
角，并保持固定的间距，利用三角形的三角关系可以求得激光线上点到相机成像平面的距离。三角原理[2]的求解方法示意图
如图2所示：多米诺骨牌理论
图2三角原理示意图
由图2中的三角形关系可得：1=
d
tan α+d/tan β由上式可得：d=
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1·sin α·sin βsin （α+β）
因此可以求得d ，即该点到相机的实际距离。
由于三维相机和物体是相对运动的，
以此这里可以提供该点的Y 的坐标值，这样就得到了这个点的三维坐标值（X ，Y ，Z ），很多个这样的点，就组成了三维点云如图3所示，就形成了物体三维信息。
图3三维成像效果
2.2三维测量技术研究。三维测量技术有区别于二维测量技术主要在于三维视觉可以提供物体的深度信息，
传统的二维图像的构造是在像素坐标（u ，v ）中存储灰度信息，三维视觉可以生成高度图即在像素坐标（u ，v ）中存储该位置的高度信息，这样就给我们的测量提供了更多的信息。
除了高度图的信息，三维视觉还有另一种数据表达方式点云数据，其指的是通过三维重建可以获取所有位置点的（X ，Y ，Z ）的
摘
要：为满足工业机器人的定制化、多样化的应用需求，解决工业机器人受二维视觉平面信息限制，
在机器视觉应用方式的局限性，单一性等问题。研究运用三维重建、三维测量、三维位置估算、手眼标定等三维视觉关键技术，并引用实例进行验证，为三维视觉关键技术在工业机器人行业的应用提供了理论基础和应用参考。结论表明，在工业机器人行业运用三维视觉技术的思想和方法是可行的。
关键词：三维视觉；机器人；三维重建；三维测量中图分类号：TP242文献标识码：A
文章编号：1673-4033（2018）04-0050-02
基金项目：柔性机器人关键技术的研究与产业化（28100005）；机器人与关键零部件技术研发和机器人集成技术研究
（28200001），精密激光加工智能装备的研发（28800002）。
作者简介：谢显飞（1989—），男，汉族，广东广州人，硕士学位，广州启帆工业机器人有限公司软件工程师，
主要从事机器视觉与图像处理、人工智能、企业信息化等方面的研究与开发工作，当前职务：产品研发、项目管理，研究方向：机器视觉与图像处理、人工智能、机器人、
自动化集成等
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