基于视觉的制孔机器人定位基准位姿测量研究
发布时间：2021-10-30 05:39
随着工业机器人的发展,以其为操作主体的自动化制孔系统逐渐成为自动化制孔技术的重要发展方向之一。机器人制孔系统能通过配置不同加工终端适应加工对象的更换,成本低、灵活性高,在国外航空航天制造业已得到了广泛的应用。但国内的机器人制孔系统的自主研发才刚刚起步,目前仍大范围地依赖国外先进的自动钻铆机来实现航空航天制造业的自动化制孔。为了应对航空航天零部件大尺寸、长跨度的结构特点,采用移动机器人工作站是目前实现航空航天产品中大尺寸部件自动化制孔的重要发展趋势。然而此过程中频繁的基准变换引入的累积误差和机器人本身的动静误差会降低孔的加工质量,因此需引入辅助测量定位单元,实现对机器人和待加工区域定位基准的在机测量和调控,是实现大尺寸结构件现场高效精密制孔关键技术。本文以视觉测量单元作为制孔机器人的辅助定位设备,研究其局部工作范围内的定位基准位姿测量方法:首先,提出了一个基于圆锥投影变换的位姿测量算法,该算法仅利用单幅图像即可实现基准孔空间位姿的测量,它将圆成像过程中不规则的斜椭圆锥几何转换成直椭圆锥几何,并利用直椭圆锥中几个极限位置的几何关系恢复了圆的部分深度信息,最后结合圆的图像点坐标求得基准孔的空...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光跟踪仪的组成
津大学硕士学位论文得的扇形弧度大小也不同；而已知发射器的转动间间隔可求得扇形的弧度，最终可得接收器所在与扇形光束之间的夹角是定值，比较两次接收扇间插即可计算接收器所在点的方位角。如图 1.2(b)方位角和仰角不足以计算接收器所在测点的空间射器结合才可以利用三角形原理计算。P2 1 2
平面模板标定法中的非线性优化过程，极大地提高了计算效率。文献[53]利用单目视觉识别空间中的球体来引导家用机器人移除空间的障碍物，该方法先基于颜色信息分隔目标和背景，然后再对目标进行圆检测，基于圆心的空间位置完成机器人引导。因此，物体三维位姿的视觉测量方法可分为立体视觉和基于合作标记的单目视觉。前者采用两个或多个摄像机构成立体视觉系统，利用立体匹配算法完成多幅图像的特征匹配，并利用匹配信息求得目标的三维坐标；后者依赖合作标记，几何标记投影成像模型中的几何关系和标记的形状、尺寸等约束条件恢复标记的深度，最终借助像点坐标求得标记的三维坐标。制孔机器人的视觉测量过程，测量对象为工件上的基准孔，而基准孔位姿的测量精度和效率将直接机器人制孔的精度和效率，因此研究和开发满足要求的视觉测量算法便成为本研究的主要目的论文选题意义及主要研究内容1.4.1 选题意义
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于iGPS的飞机部件对接技术研究[J]. 陈良杰,孙占磊,景喜双,宋彰桓,赵罡. 航空制造技术. 2017(11)
[2]飞机自动钻铆技术研究现状及其关键技术[J]. 喻龙,章易镰,王宇晗,刘钢. 航空制造技术. 2017(09)
[3]飞机数字化装配中IGPS导航的AGV路径规划方法[J]. 蒋倩,张云志,张少擎,潘青. 航空制造技术. 2016(22)
[4]双机器人钻铆系统协同控制与基坐标系标定技术[J]. 向勇,田威,洪鹏,李大伟. 航空制造技术. 2016(16)
[5]基于消失点约束的多相机标定方法[J]. 张超,杨华民,韩成,杨帆. 光子学报. 2016(05)
[6]基于单目视觉的并联机器人末端位姿检测[J]. 丁雅斌,梅江平,张文昌,刘晓利. 机械工程学报. 2014(21)
[7]基于门形结构的单目视觉定位方法[J]. 韩磊,王鑫,黄陈蓉,徐梦溪,吕国芳. 光电子技术. 2014(02)
[8]双目立体视觉的无人机位姿估计算法及验证[J]. 张梁,徐锦法,夏青元. 哈尔滨工业大学学报. 2014(05)
[9]基于Sobel梯度模板的多阈值实时边缘检测方法[J]. 宋爽,任洪娥,官俊. 计算机工程与应用. 2015(23)
[10]基于激光跟踪仪的大尺寸外形辅助测量装置研究[J]. 袁正茂,韩锋,李鸣阳,田威. 航空精密制造技术. 2014(01)
硕士论文
[1]AGV式移动机器人在飞机装配中二次制孔位置精度研究[D]. 陈东东.浙江大学 2017
[2]基于UMAC的自动钻铆机控制系统研究与开发[D]. 赵辉.南京航空航天大学 2014
[3]刚体位姿参数单目视觉测量系统研究[D]. 王伟兴.哈尔滨工业大学 2013
[4]飞机壁板机器人自动化制孔控制系统开发[D]. 顾金伟.浙江大学 2013
[5]机器人制孔视觉测量系统开发研究[D]. 闫国瑞.浙江大学 2013
[6]基于工业机器人的飞机壁板高速精确制孔系统研究[D]. 王一军.浙江大学 2012
[7]飞机大部件对接中的自动测量技术研究与系统开发[D]. 季红侠.南京航空航天大学 2012
[8]机器人自动制孔控制系统软件开发[D]. 魏明哲.浙江大学 2012
[9]机器人准确制孔技术研究[D]. 冯晓波.浙江大学 2011
[10]基于室内GPS的飞机数字化水平测量技术研究[D]. 陈登海.南京航空航天大学 2010
本文编号：3466161
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光跟踪仪的组成
津大学硕士学位论文得的扇形弧度大小也不同；而已知发射器的转动间间隔可求得扇形的弧度，最终可得接收器所在与扇形光束之间的夹角是定值，比较两次接收扇间插即可计算接收器所在点的方位角。如图 1.2(b)方位角和仰角不足以计算接收器所在测点的空间射器结合才可以利用三角形原理计算。P2 1 2
平面模板标定法中的非线性优化过程，极大地提高了计算效率。文献[53]利用单目视觉识别空间中的球体来引导家用机器人移除空间的障碍物，该方法先基于颜色信息分隔目标和背景，然后再对目标进行圆检测，基于圆心的空间位置完成机器人引导。因此，物体三维位姿的视觉测量方法可分为立体视觉和基于合作标记的单目视觉。前者采用两个或多个摄像机构成立体视觉系统，利用立体匹配算法完成多幅图像的特征匹配，并利用匹配信息求得目标的三维坐标；后者依赖合作标记，几何标记投影成像模型中的几何关系和标记的形状、尺寸等约束条件恢复标记的深度，最终借助像点坐标求得标记的三维坐标。制孔机器人的视觉测量过程，测量对象为工件上的基准孔，而基准孔位姿的测量精度和效率将直接机器人制孔的精度和效率，因此研究和开发满足要求的视觉测量算法便成为本研究的主要目的论文选题意义及主要研究内容1.4.1 选题意义
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于iGPS的飞机部件对接技术研究[J]. 陈良杰,孙占磊,景喜双,宋彰桓,赵罡. 航空制造技术. 2017(11)
[2]飞机自动钻铆技术研究现状及其关键技术[J]. 喻龙,章易镰,王宇晗,刘钢. 航空制造技术. 2017(09)
[3]飞机数字化装配中IGPS导航的AGV路径规划方法[J]. 蒋倩,张云志,张少擎,潘青. 航空制造技术. 2016(22)
[4]双机器人钻铆系统协同控制与基坐标系标定技术[J]. 向勇,田威,洪鹏,李大伟. 航空制造技术. 2016(16)
[5]基于消失点约束的多相机标定方法[J]. 张超,杨华民,韩成,杨帆. 光子学报. 2016(05)
[6]基于单目视觉的并联机器人末端位姿检测[J]. 丁雅斌,梅江平,张文昌,刘晓利. 机械工程学报. 2014(21)
[7]基于门形结构的单目视觉定位方法[J]. 韩磊,王鑫,黄陈蓉,徐梦溪,吕国芳. 光电子技术. 2014(02)
[8]双目立体视觉的无人机位姿估计算法及验证[J]. 张梁,徐锦法,夏青元. 哈尔滨工业大学学报. 2014(05)
[9]基于Sobel梯度模板的多阈值实时边缘检测方法[J]. 宋爽,任洪娥,官俊. 计算机工程与应用. 2015(23)
[10]基于激光跟踪仪的大尺寸外形辅助测量装置研究[J]. 袁正茂,韩锋,李鸣阳,田威. 航空精密制造技术. 2014(01)
硕士论文
[1]AGV式移动机器人在飞机装配中二次制孔位置精度研究[D]. 陈东东.浙江大学 2017
[2]基于UMAC的自动钻铆机控制系统研究与开发[D]. 赵辉.南京航空航天大学 2014
[3]刚体位姿参数单目视觉测量系统研究[D]. 王伟兴.哈尔滨工业大学 2013
[4]飞机壁板机器人自动化制孔控制系统开发[D]. 顾金伟.浙江大学 2013
[5]机器人制孔视觉测量系统开发研究[D]. 闫国瑞.浙江大学 2013
[6]基于工业机器人的飞机壁板高速精确制孔系统研究[D]. 王一军.浙江大学 2012
[7]飞机大部件对接中的自动测量技术研究与系统开发[D]. 季红侠.南京航空航天大学 2012
[8]机器人自动制孔控制系统软件开发[D]. 魏明哲.浙江大学 2012
[9]机器人准确制孔技术研究[D]. 冯晓波.浙江大学 2011
[10]基于室内GPS的飞机数字化水平测量技术研究[D]. 陈登海.南京航空航天大学 2010
本文编号：3466161
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