基于激光传感器的家具自动喷涂路径获取研究
发布时间：2021-02-23 20:10
随着生产智能化的发展,机器人在喷涂范畴下应用的研讨愈发热烈。然而即使将机器人应用于喷涂场景下,如今真正实现喷涂任务的规划还是以手动示范的方法为主,该方法缺点显著,作业质量严重依赖工人的熟练度,并且无法保证像机器一样的重复精度。本文课题的研究对象为家具,家具生产具有非大量、品种复杂易更换等特点,不可能给每个家具品种都设立专用生产线,当更换生产时必然进行重新规划。因而,研究去人工、全自动化的自适应喷涂路径信息获取,对于家具的喷涂是十分必要的。喷涂路径信息的全自动获取首先需要自动获取家具的几何特征,上位机根据工件的表面信息自动计算生成路径并将路径点信息传送给喷涂机器人。首先,对家具喷涂生产线的整体布局方案进行设计。首先对系统的结构以及运行流程进行规划。为了进行点云数据的采集,搭建了数据采集系统。并对系统软件平台进行设计,以便对获取到的点云数据进行计算,为后续试验验证做铺垫。其次,进行喷涂过程的模型化与参数化并结合实际条件来优化喷涂参数。在研究了喷涂过程的影响因素的基础上,选择适当的模型对喷涂时平面上一点的涂层厚度进行了建模,之后对曲面上一点的涂层厚度也进行了建模,然后计算喷枪直线动态喷涂模型...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统随着国家对制造业的重视程度不断攀
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文14第2章总体方案设计与系统搭建2.1引言为了进行喷涂自动路径规划，首先要获取家具表面的高精度三维空间几何特征信息，之后还需要对获得的点云数据进行运算得到需要的喷涂路径，最后控制机器人完成作业。结合实际喷涂现场情况和生产需求，对系统总体方案和流程进行分析与设计。综合考虑工件性质、采集效率与采集精度等要求，结合链板式传送带与线激光传感器，通过相对运动进行家具三维点云数据采集。本章综合考虑课题要求，对点云获取过程进行分析，对喷涂过程中涉及到的硬件进行选型和参数确认，搭建系统的软硬件平台，为后续算法的设计与实验分析奠定基矗2.2系统总体方案设计本项目是基于木质家具的喷涂路径自动获取算法研究，研究对象家具具有形状不统一、尺寸分布范围广、种类繁多、花纹复杂等特点。针对多品种混线的柔性喷涂，传统的吊挂式运输链条生产线的工装夹具无法很好满足不同品种的家具装夹定位，因此本课题选用地轨链板输送线，如图2-1所示。为了快速鲁棒的获得家具3D点云模型，使用非接触测量的线激光传感器进行扫描，激光扫描穿透力强、性能稳定，可以在恶劣的车间环境中工作，并且获取的点云精度较同样用来获取点云数据的RGBD相机要高很多，之后便可在获取的点云数据上进行运算，得到满足要求的喷涂路径信息，将路径点传送到生产线后续机器人控制器完成自动喷涂。首先需要对喷涂系统进行总体方案设计，这套方案包括工件表面点云的扫描获娶上位机处理点云数据、喷涂路径的自动规划、喷涂机器人运动的控制。结合以上需求设计出自动喷涂系统布局，他们的布置关系如图2-2，系统的硬件组成主要包括地轨链板输送线、上位机、传感器、控制柜、机器人等。图2-1地轨链板输送线
系统
【参考文献】：
期刊论文
[1]自适应K-means聚类的散乱点云精简[J]. 陈龙,蔡勇,张建生. 中国图象图形学报. 2017(08)
[2]特征敏感的点云重采样算法[J]. 陈永辉,岳丽华. 小型微型计算机系统. 2017(05)
[3]基于扫描线点云的飞机蒙皮边界特征提取[J]. 余飞祥,黄翔,李泷杲,李栋. 计算机集成制造系统. 2017(04)
[4]飞机表面自动喷涂机器人系统与喷涂作业规划[J]. 缪东晶,吴聊,徐静,陈恳,谢颖,刘志. 吉林大学学报(工学版). 2015(02)
[5]基于SIFT特征的3D人耳识别方法[J]. 查峰,达飞鹏. 东南大学学报(自然科学版). 2010(S1)
[6]自由曲面上喷涂机器人喷枪轨迹规划方法研究[J]. 王其红,陈伟,赵德安,汤养. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2007(06)
[7]喷漆机器人空气喷枪的新模型[J]. 张永贵,黄玉美,高峰,王伟. 机械工程学报. 2006(11)
[8]机器人喷涂过程中的喷炬建模及仿真研究[J]. 冯川,孙增圻. 机器人. 2003(04)
[9]面向对象机器人离线编程系统的设计准则[J]. 赵东波,熊有伦. 机器人. 1997(06)
博士论文
[1]面向大曲率复杂曲面的喷涂机器人喷枪轨迹优化方法研究[D]. 张鹏.兰州理工大学 2017
[2]大型复杂自由曲面的喷涂机器人喷枪轨迹优化研究[D]. 曾勇.兰州理工大学 2011
硕士论文
[1]特征保持的点云精简算法研究[D]. 董嘉敏.太原理工大学 2019
[2]基于激光传感器的板式家具特征提取和三维重构算法研究[D]. 徐胜润.哈尔滨工业大学 2019
[3]自动喷涂系统喷涂目标点云优化及定位研究[D]. 范秋垒.重庆大学 2016
[4]喷涂机器人喷枪空间轨迹研究[D]. 孙国朋.江苏大学 2010
本文编号：3048159
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统随着国家对制造业的重视程度不断攀
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文14第2章总体方案设计与系统搭建2.1引言为了进行喷涂自动路径规划，首先要获取家具表面的高精度三维空间几何特征信息，之后还需要对获得的点云数据进行运算得到需要的喷涂路径，最后控制机器人完成作业。结合实际喷涂现场情况和生产需求，对系统总体方案和流程进行分析与设计。综合考虑工件性质、采集效率与采集精度等要求，结合链板式传送带与线激光传感器，通过相对运动进行家具三维点云数据采集。本章综合考虑课题要求，对点云获取过程进行分析，对喷涂过程中涉及到的硬件进行选型和参数确认，搭建系统的软硬件平台，为后续算法的设计与实验分析奠定基矗2.2系统总体方案设计本项目是基于木质家具的喷涂路径自动获取算法研究，研究对象家具具有形状不统一、尺寸分布范围广、种类繁多、花纹复杂等特点。针对多品种混线的柔性喷涂，传统的吊挂式运输链条生产线的工装夹具无法很好满足不同品种的家具装夹定位，因此本课题选用地轨链板输送线，如图2-1所示。为了快速鲁棒的获得家具3D点云模型，使用非接触测量的线激光传感器进行扫描，激光扫描穿透力强、性能稳定，可以在恶劣的车间环境中工作，并且获取的点云精度较同样用来获取点云数据的RGBD相机要高很多，之后便可在获取的点云数据上进行运算，得到满足要求的喷涂路径信息，将路径点传送到生产线后续机器人控制器完成自动喷涂。首先需要对喷涂系统进行总体方案设计，这套方案包括工件表面点云的扫描获娶上位机处理点云数据、喷涂路径的自动规划、喷涂机器人运动的控制。结合以上需求设计出自动喷涂系统布局，他们的布置关系如图2-2，系统的硬件组成主要包括地轨链板输送线、上位机、传感器、控制柜、机器人等。图2-1地轨链板输送线
系统
【参考文献】：
期刊论文
[1]自适应K-means聚类的散乱点云精简[J]. 陈龙,蔡勇,张建生. 中国图象图形学报. 2017(08)
[2]特征敏感的点云重采样算法[J]. 陈永辉,岳丽华. 小型微型计算机系统. 2017(05)
[3]基于扫描线点云的飞机蒙皮边界特征提取[J]. 余飞祥,黄翔,李泷杲,李栋. 计算机集成制造系统. 2017(04)
[4]飞机表面自动喷涂机器人系统与喷涂作业规划[J]. 缪东晶,吴聊,徐静,陈恳,谢颖,刘志. 吉林大学学报(工学版). 2015(02)
[5]基于SIFT特征的3D人耳识别方法[J]. 查峰,达飞鹏. 东南大学学报(自然科学版). 2010(S1)
[6]自由曲面上喷涂机器人喷枪轨迹规划方法研究[J]. 王其红,陈伟,赵德安,汤养. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2007(06)
[7]喷漆机器人空气喷枪的新模型[J]. 张永贵,黄玉美,高峰,王伟. 机械工程学报. 2006(11)
[8]机器人喷涂过程中的喷炬建模及仿真研究[J]. 冯川,孙增圻. 机器人. 2003(04)
[9]面向对象机器人离线编程系统的设计准则[J]. 赵东波,熊有伦. 机器人. 1997(06)
博士论文
[1]面向大曲率复杂曲面的喷涂机器人喷枪轨迹优化方法研究[D]. 张鹏.兰州理工大学 2017
[2]大型复杂自由曲面的喷涂机器人喷枪轨迹优化研究[D]. 曾勇.兰州理工大学 2011
硕士论文
[1]特征保持的点云精简算法研究[D]. 董嘉敏.太原理工大学 2019
[2]基于激光传感器的板式家具特征提取和三维重构算法研究[D]. 徐胜润.哈尔滨工业大学 2019
[3]自动喷涂系统喷涂目标点云优化及定位研究[D]. 范秋垒.重庆大学 2016
[4]喷涂机器人喷枪空间轨迹研究[D]. 孙国朋.江苏大学 2010
本文编号：3048159
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