面向复杂表面的喷涂机器人路径规划研究
发布时间：2021-08-15 21:47
大部分产品在出厂之前都需要经过喷涂工序,以提高产品的耐腐蚀性和美观度。以前主要靠人工喷涂,存在劳动强度大、喷涂效率低、稳定性差的问题,且在喷涂过程中会产生对人体有害的气体。喷涂机器人的出现取代了一部分人工。现有的喷涂机器人对生产批量大,产品规格固定的大型企业有较大优势。但对生产批量不大,品种繁多,工件表面形状复杂的中小型企业的适用性还有待提高。本文围绕这些问题,以中小型企业对复杂表面的喷涂路径规划的需求为研究背景,采用视觉识别技术和喷涂技术相结合的方法完成喷涂任务,提高喷涂自动化水平和喷涂质量。喷涂系统中主要包括视觉识别模块、传送模块和喷涂路径规划模块。本文针对喷涂的特殊环境,选择了合理的视觉相关设备型号。并详细分析了视觉识别中用以计算工件摆放位姿和工件类型判定相关的图像处理算法,如图像灰度处理、增强图像对比度、降噪处理、图像匹配、边缘检测、角点检测等相关算法。采用具有自转机构的传送模块,其包括对盘类工件传送的地轨小车和对板材类工件传送的悬挂链、提升机、光电传感器等装置,实现对多样喷涂工件快速、准确的传送。通过视觉识别出工件的类型和摆放的位姿以后,与工件的三维模型相结合,借助Solid...
【文章来源】：河南工业大学河南省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
外国典型喷涂机器人
3效率和质量都在日益提升。当今，沈阳新松喷涂机器人、深圳市荣德机器人、东莞乐佰特机器人有限公司、沈阳固锐科技有限公司等是国内比较有影响力的喷涂机器人公司，这些企业积累了大量喷涂相关经验，与其对应的喷涂机器人图片如图2所示。在智能制造的影响下，企业和研究者共同努力，不断取得技术进步，使得中国的喷涂机器人在国际上也有着重要的影响力。荣德喷涂机器人东莞乐佰特机器人沈阳新松喷涂机器人沈阳固锐喷涂机器人图2国内典型喷涂机器人1.2.2喷涂路径规划的研究与发展随着科技的进步，工业中出现越来越多的复杂曲面工件，对复杂曲面的高效喷涂是当今研究热点问题。Atka,Conner等人[5]在上世纪90年代，对规则曲面的喷涂方法做了研究。当今，对复杂曲面工件的喷涂方法的研究，成为学者研究的热点问题。ChenHeping[6—8]提出根据曲面工件的CAD模型生成喷枪轨迹的方案，此外，又提出了把不规则曲面近似为平面片的思想，从而提高了喷涂效率，最后提出了分片连接时相邻轨迹上涂料叠加的问题，但是未能很好的解决。ShengWeihua等人[9，10，11]先将曲面CAD模型进行三角网格化，再通过三角面片间的拓扑关系对曲面片造型。WeiXia[12]针对拓扑结构曲面，进行网格化处理后，提出了分解算法躲避障碍物。Gyorfi[13]利用图搜索方法和遗传算法，分别从局部和全局优化方面对带约束条件的喷涂路径规划问题进行了研究。李发忠[14]针对凹凸面的喷涂提出了把轨迹无限划分为微小轨迹段进行优化处理，同时提出了最值法求解带有多个优化目标函数模型的方法。赵德安等人[15，16，17，18]结合三角网格化模型，把最优路径的设计问题转化为了带有约束条件的优化问题；再采用切割平面片的方法快速得到喷枪行走的路径，利用变参数方法对喷涂参数进
9件，将视觉识别的轮廓特征和生产工件时存储在计算机中的三维几何信息结合，自动规划出对应路径，实现自动化喷涂。集中控制系统控制柜工业相机光源示教器控制面板清洁装置喷涂机器人本体喷枪图5自动喷涂系统结构图2.2传送模块当今，在喷涂过程中，传送模块的传送方式较常用的就是把待喷涂工件悬挂在传送链上或者放在传送带上[42]。传送链主要有立式和卧式两种，图6为其相应图片。卧式传送链常用于传送盘类工件，立式传送链常用于板材类工件的传输。通过传送装置把待喷涂工件运送到图像识别区域和喷涂区域。采用这种传送方式有传送效率高、便于控制、传送成本低等优点。（a）卧式传送链（b）立式传送链图6普通工件传送方式然而，在实际的应用中，需要进行双面喷涂的工件往往需要两台机器人协同进行喷涂来提高喷涂效率，普通的传送链不具有自动旋转功能，喷涂机器人的工作空间有限，
【参考文献】：
期刊论文
[1]自由曲线边界的喷涂路径规划研究[J]. 张亚坤,曾勇,张春伟,刘冬明,吴元强. 机床与液压. 2019(16)
[2]基于Canny算子改进的边缘检测算法[J]. 王文豪,姜明新,赵文东. 中国科技论文. 2017(08)
[3]静电喷涂木门装饰薄木的表面电阻[J]. 邓锰,张占宽,李博. 木材工业. 2016(04)
[4]基于Marr理论的立体视觉概述[J]. 陈新河,周波,梁宝华. 宜宾学院学报. 2015(12)
[5]浅谈空气喷涂法使用技巧[J]. 孙继梁,司万强,常治. 现代涂料与涂装. 2015(01)
[6]面向犄角型曲面的喷涂机器人喷涂轨迹优化[J]. 曾勇,龚俊,许宁,吴乃领,王福元,赵世田. 浙江大学学报(工学版). 2014(05)
[7]喷涂机器人路径组合优化中喷枪轨迹参数的修正方法[J]. 曾勇,龚俊,许宁,郑雷,赵世田. 中国机械工程. 2014(06)
[8]自由曲面均匀喷涂的机器人轨迹规划方法[J]. 缪东晶,王国磊,吴聊,杨向东,陈恳. 清华大学学报(自然科学版). 2013(10)
[9]多喷枪协同式喷涂五轴混联机器人设计[J]. 李菊,赵德安,沈惠平,邓嘉鸣,蒋益兴,徐伟. 农业机械学报. 2012(04)
[10]基于量子粒子群优化算法的空间机器人非完整笛卡尔路径规划[J]. 史也,梁斌,王学谦,徐文福. 机械工程学报. 2011(23)
博士论文
[1]喷涂机器人轨迹优化关键技术研究[D]. 陈伟.江苏大学 2013
[2]静电喷涂机器人变量喷涂轨迹优化关键技术研究[D]. 李发忠.江苏大学 2012
[3]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]基于机器人视觉的多类型工件识别与定位问题研究[D]. 马庭田.南京航空航天大学 2018
[2]基于神经网络的移动机器人路径规划方法研究[D]. 宫孟孟.哈尔滨工业大学 2017
[3]基于机器视觉的自动喷涂系统研究[D]. 侯曼曼.中国矿业大学 2017
[4]反求工程中复杂零件的CAD建模关键技术研究[D]. 惠相君.兰州理工大学 2007
本文编号：3344993
【文章来源】：河南工业大学河南省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
外国典型喷涂机器人
3效率和质量都在日益提升。当今，沈阳新松喷涂机器人、深圳市荣德机器人、东莞乐佰特机器人有限公司、沈阳固锐科技有限公司等是国内比较有影响力的喷涂机器人公司，这些企业积累了大量喷涂相关经验，与其对应的喷涂机器人图片如图2所示。在智能制造的影响下，企业和研究者共同努力，不断取得技术进步，使得中国的喷涂机器人在国际上也有着重要的影响力。荣德喷涂机器人东莞乐佰特机器人沈阳新松喷涂机器人沈阳固锐喷涂机器人图2国内典型喷涂机器人1.2.2喷涂路径规划的研究与发展随着科技的进步，工业中出现越来越多的复杂曲面工件，对复杂曲面的高效喷涂是当今研究热点问题。Atka,Conner等人[5]在上世纪90年代，对规则曲面的喷涂方法做了研究。当今，对复杂曲面工件的喷涂方法的研究，成为学者研究的热点问题。ChenHeping[6—8]提出根据曲面工件的CAD模型生成喷枪轨迹的方案，此外，又提出了把不规则曲面近似为平面片的思想，从而提高了喷涂效率，最后提出了分片连接时相邻轨迹上涂料叠加的问题，但是未能很好的解决。ShengWeihua等人[9，10，11]先将曲面CAD模型进行三角网格化，再通过三角面片间的拓扑关系对曲面片造型。WeiXia[12]针对拓扑结构曲面，进行网格化处理后，提出了分解算法躲避障碍物。Gyorfi[13]利用图搜索方法和遗传算法，分别从局部和全局优化方面对带约束条件的喷涂路径规划问题进行了研究。李发忠[14]针对凹凸面的喷涂提出了把轨迹无限划分为微小轨迹段进行优化处理，同时提出了最值法求解带有多个优化目标函数模型的方法。赵德安等人[15，16，17，18]结合三角网格化模型，把最优路径的设计问题转化为了带有约束条件的优化问题；再采用切割平面片的方法快速得到喷枪行走的路径，利用变参数方法对喷涂参数进
9件，将视觉识别的轮廓特征和生产工件时存储在计算机中的三维几何信息结合，自动规划出对应路径，实现自动化喷涂。集中控制系统控制柜工业相机光源示教器控制面板清洁装置喷涂机器人本体喷枪图5自动喷涂系统结构图2.2传送模块当今，在喷涂过程中，传送模块的传送方式较常用的就是把待喷涂工件悬挂在传送链上或者放在传送带上[42]。传送链主要有立式和卧式两种，图6为其相应图片。卧式传送链常用于传送盘类工件，立式传送链常用于板材类工件的传输。通过传送装置把待喷涂工件运送到图像识别区域和喷涂区域。采用这种传送方式有传送效率高、便于控制、传送成本低等优点。（a）卧式传送链（b）立式传送链图6普通工件传送方式然而，在实际的应用中，需要进行双面喷涂的工件往往需要两台机器人协同进行喷涂来提高喷涂效率，普通的传送链不具有自动旋转功能，喷涂机器人的工作空间有限，
【参考文献】：
期刊论文
[1]自由曲线边界的喷涂路径规划研究[J]. 张亚坤,曾勇,张春伟,刘冬明,吴元强. 机床与液压. 2019(16)
[2]基于Canny算子改进的边缘检测算法[J]. 王文豪,姜明新,赵文东. 中国科技论文. 2017(08)
[3]静电喷涂木门装饰薄木的表面电阻[J]. 邓锰,张占宽,李博. 木材工业. 2016(04)
[4]基于Marr理论的立体视觉概述[J]. 陈新河,周波,梁宝华. 宜宾学院学报. 2015(12)
[5]浅谈空气喷涂法使用技巧[J]. 孙继梁,司万强,常治. 现代涂料与涂装. 2015(01)
[6]面向犄角型曲面的喷涂机器人喷涂轨迹优化[J]. 曾勇,龚俊,许宁,吴乃领,王福元,赵世田. 浙江大学学报(工学版). 2014(05)
[7]喷涂机器人路径组合优化中喷枪轨迹参数的修正方法[J]. 曾勇,龚俊,许宁,郑雷,赵世田. 中国机械工程. 2014(06)
[8]自由曲面均匀喷涂的机器人轨迹规划方法[J]. 缪东晶,王国磊,吴聊,杨向东,陈恳. 清华大学学报(自然科学版). 2013(10)
[9]多喷枪协同式喷涂五轴混联机器人设计[J]. 李菊,赵德安,沈惠平,邓嘉鸣,蒋益兴,徐伟. 农业机械学报. 2012(04)
[10]基于量子粒子群优化算法的空间机器人非完整笛卡尔路径规划[J]. 史也,梁斌,王学谦,徐文福. 机械工程学报. 2011(23)
博士论文
[1]喷涂机器人轨迹优化关键技术研究[D]. 陈伟.江苏大学 2013
[2]静电喷涂机器人变量喷涂轨迹优化关键技术研究[D]. 李发忠.江苏大学 2012
[3]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]基于机器人视觉的多类型工件识别与定位问题研究[D]. 马庭田.南京航空航天大学 2018
[2]基于神经网络的移动机器人路径规划方法研究[D]. 宫孟孟.哈尔滨工业大学 2017
[3]基于机器视觉的自动喷涂系统研究[D]. 侯曼曼.中国矿业大学 2017
[4]反求工程中复杂零件的CAD建模关键技术研究[D]. 惠相君.兰州理工大学 2007
本文编号：3344993
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