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逆向工程机器人系统优化技术研究

作 者: 杨云翔
导 师: 胡英
学 校: 大连海事大学
专 业: 检测技术与自动化装置
关键词: 滤光镜 误差补偿 标定技术 路径规划
分类号: TP242.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 96次
引 用: 0次
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内容摘要


随着制造业的快速发展,柔性生产和再制造领域的地位日渐提高。这些领域与测量和检测息息相关,近些年来测量手段越来越先进,其中三维激光测量手段具有高精度、非接触、测速快等诸多优点而被广泛应用于制造业当中。制造业当中的再制造领域的快速发展提高了我国资源节约和环境保护的水平,使我国实现工业生产低碳化和可持续发展的目标成为可能。逆向工程机器人系统是再制造工业重要的生产平台,优化此系统对提高再制造以及制造业的生产效率和生产质量非常重要。本文根据逆向工程机器人系统的研究需求,对滤光镜误差补偿路径规划进行了深入研究。滤光镜误差补偿的研究为提高三维激光扫描精度奠定了基础,路径规划的研究为各种破损工件修复制定了合理的方案。本文研究内容主要包括以下两个方面:1.针对三维激光扫描精度容易受到环境光的干扰,本文采取在摄像机上加装滤光镜滤除不相关的光线的办法予以解决,但是滤光镜改变了进入摄像机光线路径,运用原有模型进行相关运算必将带来测量误差。本文在滤光镜误差分析的基础上,对误差补偿进行了较全面的研究,给出了曲线拟合、神经网络、直接补偿和建立模型四种补偿方案并且通过实验验证了这些方法的有效性。2.根据逆向工程机器人系统的工作特点,对其中重要的标定算法进行了研究与实现,利用ICP配准、主元分析、点云切片和寻找凸包等技术制定了破损工件修复路径的算法,通过实际的修复实验验证了此解决办法的可靠性与有效性。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 课题背景及来源  10-12
  1.2 研究领域历史及现状  12-15
    1.2.1 再制造领域发展历史及研究概况  12-13
    1.2.2 三维视觉检测历史及研究概况  13-15
  1.3 本文课题研究目的及意义  15-16
  1.4 本文主要研究内容及章节安排  16-17
第2章 滤光镜误差补偿研究  17-35
  2.1 三维激光扫描系统工作原理简介  17-19
  2.2 误差补偿的提出  19-20
  2.3 滤光镜的介绍以及误差来源的分析  20-23
  2.4 误差补偿介绍以及解决方案的讨论  23-34
    2.4.1 曲线拟合方法  24
    2.4.2 神经网络方法  24-27
    2.4.3 误差叠加分析法  27-30
    2.4.4 直接建立误差模型补偿方法  30-34
  2.5 本章小结  34-35
第3章 逆向工程机器人系统再制造平台路径规划研究  35-60
  3.1 路径规划的概述以及机器人运动学简介  35-39
    3.1.1 路径规划概述  35
    3.1.2 机器人运动学简介  35-39
  3.2 逆向工程机器人系统再制造实验平台以及任务的介绍  39-40
  3.3 修复任务路径规划的基本理论与前期工作  40-49
    3.3.1 本文的机器人简介和运动学模型  40-43
    3.3.2 机器人工具坐标系的标定  43-46
    3.3.3 扫描机器人和修复机器人之间的坐标标定  46-49
  3.4 路径规划算法的研究  49-57
    3.4.1 ICP配准技术及应用  49-50
    3.4.2 主元分析基本原理及应用  50-53
    3.4.3 点云切片基本原理及应用  53-54
    3.4.4 凸包问题基本原理及应用  54-57
  3.5 路径规划的实现方法  57-59
    3.5.1 通过命令远程直接控制  57-58
    3.5.2 通过机器人工作文件控制  58-59
  3.6 本章小结  59-60
第4章 仿真以及实验结果  60-67
  4.1 滤光镜误差补偿仿真与实验结果  60-64
    4.1.1 滤光镜误差补偿仿真分析  60-61
    4.1.2 滤光镜误差补偿实际测量配准结果  61-64
  4.2 逆向工程机器人系统再制造实验平台的路径规划实验  64-66
  4.3 本章小节  66-67
第5章 结论与展望  67-69
  5.1 论文工作总结  67
  5.2 工作展望  67-69
参考文献  69-72
致谢  72-73

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人 > 工业机器人
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