基于三维点云的零部件识别与位姿估计技术研究

发布时间：2023-05-20 01:36

　　在工业自动化装配过程中,机械手需要抓取不同种类零部件,传统的方式是将零部件位置固定,然后通过人工示教的方式来对机器人进行编程,这种方式效率较低,因为工位变换之后需要重新示教。对于这种情况论文提出了一种基于三维点云的零部件识别与位姿估计方法,开发了三维点云视觉软件,提高了装配过程中零部件抓取的智能化水平,降低了企业成本。论文首先对深度相机进行选型,然后搭建了图像采集系统,对相机进行标定后,将采集的零部件深度图转化成点云图。由于噪声、干扰等的存在,所以需要对采集到的点云图进行预处理,论文确定了预处理流程和参数,采用条件滤波、体素滤波和半径滤波相结合的方式进行滤波,最后获取预处理后的点云数据。预处理后的点云数据需要进行分割,论文确定了分割算法和算法参数,首先利用随机采样一致性算法将零部件点云和工作台点云分割开,然后利用基于点云边界的欧式聚类算法对分割得到的零部件点云进行聚类,得到每个零部件的聚类点云。在分割出每个零部件聚类点云后,论文分析了点云特征提取的方法,选择提取零部件FPFH特征,然后给出了基于隐式形状模型的识别算法,利用零部件的CAD三维模型进行识别。对于零部件位姿估计,需要对零部件...

【文章页数】：125 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文研究的主要内容及结构
第二章 点云采集与预处理
    2.1 图像采集系统的设计
        2.1.1 硬件设备设计
        2.1.2 软件采集平台的设计
    2.2 数据采集系统的硬件原理和软件架构
        2.2.1 数据采集系统的硬件原理
        2.2.2 软件GUI初步架构
    2.3 深度图采集、点云生成及预处理
        2.3.1 深度图获取与原理
        2.3.2 深度图转化成点云图
        2.3.3 点云图预处理
    2.4 本章小结
第三章 基于三维点云的零部件识别技术研究
    3.1 点云分割
        3.1.1 零部件与工作台的分割
        3.1.2 零部件之间的分割
    3.2 点云特征描述与提取
        3.2.1 点云法向量特征
        3.2.2 点特征直方图描述子
        3.2.3 快速点特征直方图描述子
        3.2.4 视点特征描述子
        3.2.5 直方图签名特征描述子
    3.3 基于模型的零部件识别
        3.3.1 零部件CAD模型离线注册
        3.3.2 实际场景点云在线识别
    3.4 实验与实验结果分析
        3.4.1 零部件分割实验与结果分析
        3.4.2 零部件识别实验与结果分析
    3.5 本章小结
第四章 基于三维点云的零部件位姿估计技术研究
    4.1 点云配准原理
    4.2 点云粗配准
        4.2.1 SAC-IA粗配准
        4.2.2 基于Super4PCS的粗配准
    4.3 点云精配准
        4.3.1 点云配准变换矩阵求解
        4.3.2 ICP精配准原理
    4.4 实验与实验结果分析
    4.5 本章小结
第五章 应用软件设计及实验
    5.1 三维视觉应用软件设计
        5.1.1 人机交互层
        5.1.2 业务层
        5.1.3 数据接口层
        5.1.4 平台与依赖库层
    5.2 实验与结果分析
        5.2.1实验
        5.2.2 实验结果分析
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
附录1 程序核心代码
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况



本文编号：3820285