基于激光结构光视觉引导的焊缝跟踪技术研究

发布时间：2023-10-17 19:06

　　为满足机器人焊接生产的高精度、高效率要求,基于各类传感器的焊缝跟踪模块成为机器人焊接系统的关键组成部分,本文对结构光视觉引导的机器人焊接焊缝跟踪实现方案中涉及的关键技术展开研究。首先,建立结构光视觉引导焊缝跟踪系统模型,明确焊缝点位置信息的测量原理;依次引入结构光测量模型与手眼系统模型,采用直接标定的方式获取光平面方程参数,基于Eye-in-Hand式手眼系统中坐标链的封闭性求解手眼变换关系,进而完成系统的整体标定。为实现从焊缝图像中提取焊缝点位置信息,设计焊缝图像预处理流程,采用高效中值滤波实现算法对图像进行滤波处理;基于改进的极值法联合灰度重心法完成对激光条纹中心的快速准确提取;依据各类焊缝图像中激光条纹的形态特征,分析焊缝点的确定依据,设计不同的提取算法精确获取其像素坐标信息。基于最终获取的离散的焊缝点三维坐标信息,采用两步法获取焊缝轨迹,首先,采用连续直线小线段的形式表示焊缝轨迹,计算焊缝轨迹上每个小线段的信息;第二步,对焊缝轨迹中相邻直线段间衔接角度过大的衔接形式引入过渡圆弧,并更新焊缝轨迹中每个小线段的信息;推导焊缝轨迹上连续小线段间各类衔接形式下最优衔接速度取值的约束条件...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 课题关键技术研究现状
        1.2.1 结构光视觉基础技术研究现状
        1.2.2 焊缝点信息提取研究现状
        1.2.3 焊缝跟踪运动规划研究现状
    1.3 本文主要研究工作及论文组织结构
        1.3.1 主要研究工作
        1.3.2 本文组织结构
第2章 基于结构光视觉引导的焊缝跟踪系统模型
    2.1 引言
    2.2 结构光视觉引导焊缝跟踪系统架构
        2.2.1 系统控制器设计原理与实现
        2.2.2 视觉传感器设计原理与实现
    2.3 结构光视觉引导焊缝跟踪系统测量流程
    2.4 本章小结
第3章 基于结构光视觉引导的焊缝跟踪系统标定
    3.1 引言
    3.2 相机成像模型及参数标定
    3.3 线结构光测量原理及平面方程标定
    3.4 手眼系统模型及手眼关系求解
    3.5 本章小结
第4章 基于结构光视觉的焊缝点提取技术研究
    4.1 引言
    4.2 焊缝图像预处理研究
        4.2.1 焊缝图像滤波处理
        4.2.2 焊缝图像分割处理
        4.2.3 焊缝图像形态学处理
    4.3 焊缝点提取方法研究
        4.3.1 激光条纹中心提取研究
        4.3.2 焊缝点信息提取
    4.4 本章小结
第5章 结构光视觉引导的焊缝跟踪运动控制算法研究
    5.1 引言
    5.2 焊缝轨迹获取方法研究
    5.3 焊缝跟踪运动加减速算法研究
    5.4 焊缝跟踪运动插补速度前瞻优化研究
        5.4.1 线段长度对衔接速度约束研究
        5.4.2 衔接角对衔接速度的约束研究
        5.4.3 圆周运动对衔接速度的影响
        5.4.4 各类衔接方式下衔接速度约束模型
    5.5 本章小结
第6章 结构光视觉引导焊缝跟踪实验验证
    6.1 引言
    6.2 系统平台组成
        6.2.1 系统硬件实现
        6.2.2 系统控制软件设计
    6.3 系统跟踪流程及实验结果分析
        6.3.1 焊缝跟踪流程
        6.3.2 焊缝跟踪实验验证
    6.4 本章小结
总结与展望
    总结
    创新点
    展望
参考文献
致谢
学位论文评阅及答辩情况表



本文编号：3854836