车辆表面定制化数码迷彩机器人喷涂规划技术研究
发布时间：2022-04-28 22:02
汽车表面数码迷彩的喷涂是军事装备生产中的一个重要环节,数码迷彩的喷涂步骤繁琐、耗费人力多且效率低下,针对该情况研究机器人自动化数码迷彩喷涂系统是必要的。相比于传统手工喷涂,机器人自动化喷涂能够显著提高生产效率,同时减少如划线、遮挡等步骤。机器人自动化数码迷彩喷涂系统与传统手工喷涂最大的不同之处是将一些现场需要完成的工作整合到软件中,主要难点是相关算法的开发。在分析了国内外相关技术后,本文将对机器人自动化数码迷彩喷涂系统进行深入的研究,主要研究内容如下:针对喷涂过程中的机器人逆运动学分析及机器人虚拟标定,喷涂系统要想模拟实际机器人的运动情况,首先需要在仿真环境中对机器人进行虚拟标定,使其各参数及运动关系与实际机器人相同。然后通过逆运动学算法模拟机器人的控制柜,求解出达到目标位姿时机器人各关节角度。最后根据喷涂需求及机器人各关节角度生成机器人运动指令。这将成为虚拟和现实的连接接口。针对人工在设备上手绘迷彩的情况,本文将提出一种基于八叉树理论的纹理映射技术,该算法的主要作用是将二维的迷彩映射到三维模型上,并输出映射结果。考虑到喷涂过程中需要对色块边界进行控制,利用基于八叉树的快速剖分算法,对...
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源、背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 纹理映射研究现状
1.2.2 喷涂机器人轨迹规划现状
1.3 国内外研究现状分析
1.4 主要研究内容
第2章 总体框架设计及逆运动学分析
2.1 引言
2.2 喷涂规划总体框架设计
2.3 面向喷涂的逆运动学求解
2.3.1 机器人构建
2.3.2 机器人逆运动学分析
2.4 本章小结
第3章 基于八叉树理论的纹理映射技术
3.1 引言
3.2 基于八叉树理论的网格剖分
3.2.1 网格剖分停止条件的判断方法
3.2.2 基于平均法向的有效面选择
3.3 面向四边形网格的平滑算法
3.3.1 Laplacian滤波算法
3.3.2 HC滤波方法
3.3.3 双边滤波法
3.4 基于体分割的纹理映射技术
3.4.1 纹理与模型的预处理
3.4.2 基于体分割的纹理映射
3.4.3 映射结果保存
3.5 本章小结
第4章 基于投影法的喷涂规划
4.1 引言
4.2 利用矩阵方法的空间变换
4.2.1 空间变换的原因
4.2.2 空间变换过程
4.3 “扫描”式栅格轨迹规划
4.3.1 轨迹类型与偏置算法
4.3.2 “扫描”式轨迹规划
4.3.3 轨迹空间校正
4.3.4 Cell间喷涂顺序规划
4.4 喷涂相关参数规划
4.4.1 喷枪姿态的确定
4.4.2 轨迹间距及喷枪移动速度的确定
4.4.3 喷枪颜色切换方式的确定
4.5 本章小结
第5章 仿真环境搭建及喷涂规划实验验证
5.1 引言
5.2 喷涂要求及仿真环境搭建
5.2.1 数码迷彩喷涂要求
5.2.2 基于OpenGL的仿真系统开发
5.2.3 基于空间细分的干涉检测
5.3 设备选择与实验系统设计
5.3.1 实验设备选择
5.3.2 喷涂规划验证系统总体框架
5.3.3 喷涂规划验证系统实验流程
5.4 喷涂规划系统实验验证
5.4.1 文件加载及纹理映射验证
5.4.2 喷涂规划验证
5.4.3 机器人控制指令生成
5.4.4 喷涂实验
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种数码迷彩喷涂机器人快速控制算法[J]. 初苗,田少辉,高扬. 机械设计与制造. 2016(07)
[2]数码迷彩自动涂装系统研究[J]. 谢卫,周志勇,蔡云骧,穆景阳. 兵工学报. 2015(12)
[3]面向大曲率曲面的喷涂机器人喷枪轨迹规划研究[J]. 张鹏,龚俊,曾勇,李翠明. 机械科学与技术. 2015(11)
[4]一种新型数码迷彩喷涂装置的设计和试验[J]. 初苗,田少辉,周宪. 机械设计与研究. 2014(01)
[5]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)
[6]基于光学伪装的数码迷彩技术[J]. 喻钧,双晓,胡志毅,苏海涛. 计算机与数字工程. 2011(12)
[7]迷彩伪装涂料喷涂工艺研究及应用[J]. 王锐锋. 现代涂料与涂装. 2010(10)
[8]面向直纹曲面的喷涂机器人喷枪轨迹优化[J]. 曾勇,龚俊,陆保印. 中国机械工程. 2010(17)
[9]喷涂机器人油漆沉积率优化建模与仿真[J]. 夏薇,杜铮,于盛睿,廖小平. 表面技术. 2010(03)
[10]环形物体的两步纹理映射算法[J]. 江巨浪,张佑生,薛峰,胡敏. 中国图象图形学报. 2008(04)
硕士论文
[1]三角网格曲面的均匀面积参数化[D]. 鲍玉凤.大连理工大学 2008
[2]三角网格曲面参数化技术研究[D]. 晏冬梅.南京航空航天大学 2005
本文编号：3649620
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源、背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 纹理映射研究现状
1.2.2 喷涂机器人轨迹规划现状
1.3 国内外研究现状分析
1.4 主要研究内容
第2章 总体框架设计及逆运动学分析
2.1 引言
2.2 喷涂规划总体框架设计
2.3 面向喷涂的逆运动学求解
2.3.1 机器人构建
2.3.2 机器人逆运动学分析
2.4 本章小结
第3章 基于八叉树理论的纹理映射技术
3.1 引言
3.2 基于八叉树理论的网格剖分
3.2.1 网格剖分停止条件的判断方法
3.2.2 基于平均法向的有效面选择
3.3 面向四边形网格的平滑算法
3.3.1 Laplacian滤波算法
3.3.2 HC滤波方法
3.3.3 双边滤波法
3.4 基于体分割的纹理映射技术
3.4.1 纹理与模型的预处理
3.4.2 基于体分割的纹理映射
3.4.3 映射结果保存
3.5 本章小结
第4章 基于投影法的喷涂规划
4.1 引言
4.2 利用矩阵方法的空间变换
4.2.1 空间变换的原因
4.2.2 空间变换过程
4.3 “扫描”式栅格轨迹规划
4.3.1 轨迹类型与偏置算法
4.3.2 “扫描”式轨迹规划
4.3.3 轨迹空间校正
4.3.4 Cell间喷涂顺序规划
4.4 喷涂相关参数规划
4.4.1 喷枪姿态的确定
4.4.2 轨迹间距及喷枪移动速度的确定
4.4.3 喷枪颜色切换方式的确定
4.5 本章小结
第5章 仿真环境搭建及喷涂规划实验验证
5.1 引言
5.2 喷涂要求及仿真环境搭建
5.2.1 数码迷彩喷涂要求
5.2.2 基于OpenGL的仿真系统开发
5.2.3 基于空间细分的干涉检测
5.3 设备选择与实验系统设计
5.3.1 实验设备选择
5.3.2 喷涂规划验证系统总体框架
5.3.3 喷涂规划验证系统实验流程
5.4 喷涂规划系统实验验证
5.4.1 文件加载及纹理映射验证
5.4.2 喷涂规划验证
5.4.3 机器人控制指令生成
5.4.4 喷涂实验
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种数码迷彩喷涂机器人快速控制算法[J]. 初苗,田少辉,高扬. 机械设计与制造. 2016(07)
[2]数码迷彩自动涂装系统研究[J]. 谢卫,周志勇,蔡云骧,穆景阳. 兵工学报. 2015(12)
[3]面向大曲率曲面的喷涂机器人喷枪轨迹规划研究[J]. 张鹏,龚俊,曾勇,李翠明. 机械科学与技术. 2015(11)
[4]一种新型数码迷彩喷涂装置的设计和试验[J]. 初苗,田少辉,周宪. 机械设计与研究. 2014(01)
[5]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)
[6]基于光学伪装的数码迷彩技术[J]. 喻钧,双晓,胡志毅,苏海涛. 计算机与数字工程. 2011(12)
[7]迷彩伪装涂料喷涂工艺研究及应用[J]. 王锐锋. 现代涂料与涂装. 2010(10)
[8]面向直纹曲面的喷涂机器人喷枪轨迹优化[J]. 曾勇,龚俊,陆保印. 中国机械工程. 2010(17)
[9]喷涂机器人油漆沉积率优化建模与仿真[J]. 夏薇,杜铮,于盛睿,廖小平. 表面技术. 2010(03)
[10]环形物体的两步纹理映射算法[J]. 江巨浪,张佑生,薛峰,胡敏. 中国图象图形学报. 2008(04)
硕士论文
[1]三角网格曲面的均匀面积参数化[D]. 鲍玉凤.大连理工大学 2008
[2]三角网格曲面参数化技术研究[D]. 晏冬梅.南京航空航天大学 2005
本文编号：3649620
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