面向3D打印的工业机器人+三维扫描应用技术研究
发布时间：2020-12-13 11:12
数字化模型和3D打印技术为复杂曲面的制造提供了可能,表面的宏观几何形貌对机构整体机械性能影响较大,故需要对其宏观几何形貌进行检测。目前,可以采用三坐标测量技术进行检测,但是其效率比较低,不能与3D打印成型的速度相匹配。采用手持式三维激光扫描仪可以快速获取表面点云,但是获取表面点云的效率和一致性受人工经验的影响较大,不能应用于智能制造领域。因此,如何对3D打印件的宏观几何形貌检测并且针对不符合宏观几何形貌要求的区域进行修补是一个普遍存在的问题。机器人和三维扫描技术的结合为3D打印件的宏观几何形貌检测提供了可能,与此同时将3D打印与机器人结合形成一个高柔性的多次成形实验系统,根据宏观几何形貌缺陷的点云,可以应用于缺损部位的修补。面向3D打印的工业机器人+三维扫描应用技术研究以点云配准为基础,提出了基于工业机器人的三维扫描方案以及宏观几何形貌缺陷的检测方案,同时以FDM工艺为例,针对缺损部位进行了修补操作。针对3D打印件成型表面点云的特征进行了分析,设计了基于ICP算法的点云配准方案。将UR5工业机器人作为执行机构,搭载三维扫描仪进行快速扫描,获取表面扫描点云。将获取的扫描点云与基准点云进行...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 扫描路径规划
1.2.2 缺失区域补齐
1.2.3 几何形貌检测
1.3 本文主要研究内容和工作
2 面向3D打印件表面点云配准
2.1 3D打印件表面点云特征
2.2 ICP配准算法的基本理论
2.2.1 ICP算法的原理
2.2.2 刚体变换矩阵参数求解
2.3 3D打印件表面点云配准方案
2.4 3D打印件表面点云配准实验
2.4.1 完整表面点云的配准实验
2.4.2 缺失表面点云的配准实验
3 基于工业机器人的表面点云获取
3.1 3D打印件表面点云获取方案
3.2 工业机器人快速扫描路径规划
3.3 3D打印件表面点云完整性检测
3.4 表面点云缺失区域路径规划
3.4.1 表面点云聚类分析
3.4.2 表面点云缺失最小包容球
3.4.3 缺失区域补齐扫描路径规划
3.5 扫描实验设计及评价
3.5.1 实验平台搭建
3.5.2 扫描实验及评价
4 3D打印件宏观几何形貌缺陷检测
4.1 点云公差球
4.2 点云误差球
4.2.1 点云误差球概念
4.2.2 点云误差球求解算法
4.3 宏观几何形貌缺陷判定准则
4.4 宏观几何形貌缺陷检测实验
5 基于点云的机器人协作式增材修补
5.1 被测物表面三维信息获取
5.2 宏观几何形貌缺陷判定及边界提取
5.3 基于机器人多次成形实验系统
5.4 机器人路径规划及修补实验
6 结论和展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
附录A 法线点云搜索方案
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]FDM 3D打印件缺陷产生原因及处理方法的研究[J]. 胡碧康,周丽红. 表面工程与再制造. 2017(06)
[2]FDM三维成型样品缺陷的工艺分析与研究[J]. 文成,徐少华,安芬菊,王宇林,列智豪. 制造技术与机床. 2017(05)
[3]隧道三维点云孔洞修复方法[J]. 钱伯至,蓝秋萍. 测绘工程. 2017(03)
[4]基于3D打印技术的并联机器人机构的动力学研究[J]. 薛国芳. 机床与液压. 2017(03)
[5]机器人激光三维扫描技术在壳体自动测量中的应用[J]. 陶京新,刘大亮,胡文刚,刘伟,黄绍宇. 制造业自动化. 2017(01)
[6]激光金属成形缺陷在线检测与控制技术综述[J]. 解瑞东,鲁中良,弋英民. 铸造. 2017(01)
[7]改进的ICP算法在三维模型配准中的研究[J]. 杨军,张瑶,黄亮. 计算机科学与探索. 2018(01)
[8]大型复杂零件的三维扫描测量精度研究[J]. 郑鹏,韩雨萌. 电大理工. 2016(03)
[9]基于逆向工程的再制造零件表面缺陷模型设计[J]. 边培莹. 机械制造. 2016(05)
[10]三维激光扫描技术在异形产品表面加工质量检测中的应用[J]. 刘国超,梁辉. 勘察科学技术. 2015(04)
博士论文
[1]基于点表示的几何体的造型与绘制研究[D]. 权勇.吉林大学 2009
硕士论文
[1]三维激光点云的处理及重建技术研究[D]. 文瑞洁.北京工业大学 2016
[2]点云数据的压缩算法研究[D]. 杨璐璟.中南大学 2014
[3]大型组合式回转体重心评价及其去重平衡研究[D]. 孙捷夫.大连理工大学 2014
[4]基于改进的ICP算法的点云配准技术[D]. 张蒙.天津大学 2013
[5]数据挖掘技术在接触网检测数据处理中的应用[D]. 田野.西南交通大学 2005
本文编号：2914457
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 扫描路径规划
1.2.2 缺失区域补齐
1.2.3 几何形貌检测
1.3 本文主要研究内容和工作
2 面向3D打印件表面点云配准
2.1 3D打印件表面点云特征
2.2 ICP配准算法的基本理论
2.2.1 ICP算法的原理
2.2.2 刚体变换矩阵参数求解
2.3 3D打印件表面点云配准方案
2.4 3D打印件表面点云配准实验
2.4.1 完整表面点云的配准实验
2.4.2 缺失表面点云的配准实验
3 基于工业机器人的表面点云获取
3.1 3D打印件表面点云获取方案
3.2 工业机器人快速扫描路径规划
3.3 3D打印件表面点云完整性检测
3.4 表面点云缺失区域路径规划
3.4.1 表面点云聚类分析
3.4.2 表面点云缺失最小包容球
3.4.3 缺失区域补齐扫描路径规划
3.5 扫描实验设计及评价
3.5.1 实验平台搭建
3.5.2 扫描实验及评价
4 3D打印件宏观几何形貌缺陷检测
4.1 点云公差球
4.2 点云误差球
4.2.1 点云误差球概念
4.2.2 点云误差球求解算法
4.3 宏观几何形貌缺陷判定准则
4.4 宏观几何形貌缺陷检测实验
5 基于点云的机器人协作式增材修补
5.1 被测物表面三维信息获取
5.2 宏观几何形貌缺陷判定及边界提取
5.3 基于机器人多次成形实验系统
5.4 机器人路径规划及修补实验
6 结论和展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
附录A 法线点云搜索方案
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]FDM 3D打印件缺陷产生原因及处理方法的研究[J]. 胡碧康,周丽红. 表面工程与再制造. 2017(06)
[2]FDM三维成型样品缺陷的工艺分析与研究[J]. 文成,徐少华,安芬菊,王宇林,列智豪. 制造技术与机床. 2017(05)
[3]隧道三维点云孔洞修复方法[J]. 钱伯至,蓝秋萍. 测绘工程. 2017(03)
[4]基于3D打印技术的并联机器人机构的动力学研究[J]. 薛国芳. 机床与液压. 2017(03)
[5]机器人激光三维扫描技术在壳体自动测量中的应用[J]. 陶京新,刘大亮,胡文刚,刘伟,黄绍宇. 制造业自动化. 2017(01)
[6]激光金属成形缺陷在线检测与控制技术综述[J]. 解瑞东,鲁中良,弋英民. 铸造. 2017(01)
[7]改进的ICP算法在三维模型配准中的研究[J]. 杨军,张瑶,黄亮. 计算机科学与探索. 2018(01)
[8]大型复杂零件的三维扫描测量精度研究[J]. 郑鹏,韩雨萌. 电大理工. 2016(03)
[9]基于逆向工程的再制造零件表面缺陷模型设计[J]. 边培莹. 机械制造. 2016(05)
[10]三维激光扫描技术在异形产品表面加工质量检测中的应用[J]. 刘国超,梁辉. 勘察科学技术. 2015(04)
博士论文
[1]基于点表示的几何体的造型与绘制研究[D]. 权勇.吉林大学 2009
硕士论文
[1]三维激光点云的处理及重建技术研究[D]. 文瑞洁.北京工业大学 2016
[2]点云数据的压缩算法研究[D]. 杨璐璟.中南大学 2014
[3]大型组合式回转体重心评价及其去重平衡研究[D]. 孙捷夫.大连理工大学 2014
[4]基于改进的ICP算法的点云配准技术[D]. 张蒙.天津大学 2013
[5]数据挖掘技术在接触网检测数据处理中的应用[D]. 田野.西南交通大学 2005
本文编号：2914457
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/sousuoyinqinglunwen/2914457.html
