面向工业机器人喷涂的工件识别与位姿估计研究

发布时间：2023-04-12 02:24

　　工业机器人在工业自动化中的应用十分广泛,其中喷涂机器人的出现带动了自动喷涂领域的快速发展。现有的自动喷涂主要通过轨迹示教和固定工装,实现轨迹的获取和工件的定位。但随着柔性制造的发展,针对小批量多类型以及无固定工装工件的出现,传统的自动喷涂方法不能适应生产要求,只能依赖人工作业完成。而恶劣的喷涂作业环境会危害人体健康,因此实现无工装工件的柔性喷涂意义重大。针对上述无工装工件喷涂存在的问题,本文采用环境适应性强的线结构光传感器和六自由度工业机器人,通过对基于三维视觉技术的工件识别和位姿估计方法研究,实现了不同种类工件位姿的自动识别,配合离线编程技术,可实现柔性喷涂自动化。本文首先根据项目的需求分析,提出了实现工件识别和位姿估计的系统方案,分析了系统方案的主要结构和工作流程,并基于SVD分解理论提出了系统的标定算法。其次,针对工件点云的背景、噪声等干扰,研究了有效的工件点云提取、滤波和精简预处理算法。基于点云特征提取算法,建立了工件CAD模型的离线模型特征库。提出了包围盒边长之比的阈值识别和关键点几何特征匹配识别与位姿估计算法,实现了工件的识别和位姿粗估计。而后通过P-ICP点云配准算法,获...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及背景意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 基于视觉的自动喷涂研究现状
        1.2.2 三维数据获取技术研究现状
        1.2.3 三维识别和位姿估计研究现状
    1.3 主要研究内容
第2章 工件识别与位姿估计系统方案
    2.1 引言
    2.2 系统总体方案设计
        2.2.1 需求分析
        2.2.2 系统总体结构
        2.2.3 系统工作流程
    2.3 系统的标定算法
        2.3.1 系统标定的数学模型
        2.3.2 基于SVD的系统标定算法
    2.4 本章小结
第3章 点云的获取及预处理
    3.1 引言
    3.2 点云的获取
        3.2.1 工件点云的获取
        3.2.2 CAD模型点云的获取
    3.3 工件点云提取算法
        3.3.1 基于范围滤波的工件点云提取
        3.3.2 基于平面拟合的工件点云提取
        3.3.3 工件点云提取算法分析
    3.4 点云滤波算法
        3.4.1 点云的滤波算法
        3.4.2 滤波算法实验及分析
    3.5 点云精简算法
    3.6 本章小结
第4章 工件的识别与位姿估计
    4.1 引言
    4.2 点云的特征提取
        4.2.1 关键点提取
        4.2.2 法向量提取
        4.2.3 几何特征提取
    4.3 特征匹配识别与位姿估计
        4.3.1 模型库建立
        4.3.2 识别与位姿估计算法
        4.3.3 识别与位姿估计结果及分析
    4.4 基于ICP的精确位姿估计
        4.4.1 ICP配准算法
        4.4.2 ICP改进算法
        4.4.3 配准结果分析
    4.5 本章小结
第5章 实验系统搭建与验证
    5.1 引言
    5.2 实验系统搭建
        5.2.1 硬件平台搭建
        5.2.2 系统软件实现
    5.3 实验验证
        5.3.1 标定实验及结果分析
        5.3.2 识别与位姿估计实验及结果分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3790235