机器人制孔视觉定位及位姿求解技术研究

发布时间：2023-03-25 02:07

　　航空航天制造业作为战略性发展行业,其生产技术逐渐由手工制造转向自动化、智能化。飞机作为典型航空产品,具有体积大、加工难度大、加工精度要求高等特点,手工制孔极大地制约飞机生产制造效率与质量提升,引入新的装配制造技术以提高制孔效率,改善制孔质量迫在眉睫。工业机器人配以末端执行器可组成机器人加工系统,实现飞机的自动化制孔与装配,提高飞机制造效率与质量。研究机器人自动制孔技术以提高国内飞机制造自动化水平具有重要的现实意义。本文建立了机器人制孔系统,对涉及到的视觉定位及制孔位姿调整技术进行深入研究,具体研究内容如下:首先对机器人自动制孔系统坐标系进行标定,包括工业机器人坐标系标定、工业相机标定及其手眼标定以及线结构光传感器手眼标定等,将机器人自动制孔系统所涉及的各部分坐标系统一,建立统一的机器人自动制孔系统坐标系及各坐标系之间的转换准则。其次,利用基准孔图像对视觉定位处理算法进行研究,根据基准孔图像处理效果确定基准孔定位图像处理算法。本文采用中值滤波对图像进行预处理,Canny算子提取孔位边缘,利用非线性最小二乘优化圆拟合算法拟合基准孔,根据拟合结果得到基准孔在图像中的位置。结合工业相机手眼标定...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及目的意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究背景及目的意义
    1.2 机器人自动制孔技术国内外研究现状
    1.3 机器人手眼标定技术
    1.4 机器视觉定位技术
    1.5 主要研究内容
第2章 机器人自动制孔系统标定
    2.1 机器人制孔系统总体方案
    2.2 工业机器人坐标系标定
        2.2.1 机器人工具坐标系标定
        2.2.2 机器人工件坐标系标定
    2.3 工业相机标定
        2.3.1 相机成像模型
        2.3.2 相机参数
    2.4 工业相机手眼标定
        2.4.1 工业相机手眼标定模型
        2.4.2 工业相机手眼标定方法
    2.5 线结构光传感器手眼标定
        2.5.1 线结构光传感器手眼标定模型
        2.5.2 线结构光传感器手眼标定方法
    2.6 本章小结
第3章 机器人视觉定位图像处理算法
    3.1 基准孔孔位图像预处理算法研究
        3.1.1 基于均值滤波的图像预处理算法
        3.1.2 基于中值滤波的图像预处理算法
    3.2 基准孔孔位图像特征提取算法研究
    3.3 基准孔孔位定位算法
        3.3.1 基于改进Hough变换的孔位图像拟合算法研究
        3.3.2 基于非线性最小二乘优化法孔位图像拟合算法研究
    3.4 本章小结
第4章 基于点云配准的制孔位姿求解
    4.1 三维点云数据的获取
        4.1.1 工件点云获取
        4.1.2 三维CAD模型点云的获取
    4.2 点云预处理
        4.2.1 工件点云去噪
        4.2.2 点云精简
    4.3 点云位姿求解
        4.3.1 点云初始粗略配准
        4.3.2 点云精确ICP配准
        4.3.3 改进的ICP配准算法
    4.4 本章小结
第5章 机器人自动制孔系统搭建及实验
    5.1 机器人制孔系统组成
    5.2 机器人自动制孔系统坐标系标定
        5.2.1 工业机器人坐标系标定
        5.2.2 工业相机标定
        5.2.3 工业相机手眼标定
        5.2.4 线结构传感器手眼标定
    5.3 机器人制孔实验
    5.4 实验结果分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢



本文编号：3770313