线扫描测量机器人路径规划算法研究与基于OpenCASCADE的系统开发

发布时间：2023-06-05 04:24

　　复杂曲面检测在工业制造中必不可少,采用传统的接触式坐标测量技术获取测量数据较慢,已经满足不了快速发展的工业需求。近年来,三维扫描测量机器人逐渐得到应用,但是目前一般采用示教式编程,效率低下并且编程质量主要依赖人工的熟练程度。为了解决以上问题,本文研究基于CAD模型的线扫描测量路径规划方法,并开发基于OpenCASCADE的路径扫描系统。本文的主要研究内容如下:(1)搭建基于OpenCASCADE开源几何内核的软件开发平台。实现了对IGES、STEP等格式文件的CAD模型读取、显示,通过交互式的拾取操作选择待测曲面,并实现了待测曲面的几何信息提取;(2)提出并实现了一种空间三次Bezier曲线的自适应采样方法。采用这种方法可以根据局部曲率和挠率的变化,对空间三次B样条曲线实现自适应采样,并将这种方法与激光线扫描测头的采样特点相结合,提出了针对线扫描测头的虚拟采样点自适应提取方法。(3)通过线扫描测头的一系列约束条件,计算出采样点的所有可访问区域,在可访问区域中计算出最佳扫描位置与扫描方向,减少重复扫描造成的数据冗余以及降低扫描时间,提高扫描效率。(4)对待测区域几何形状进行分析,划分成若...

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【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
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第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 研究背景和意义
    1.3 国内外研究现状
    1.4 扫描系统介绍
    1.5 主要研究内容
第二章 OpenCASCADE应用
    2.1 本章介绍
    2.2 OpenCASCADE简介
    2.3 OpenCASCADE三维显示环境构建
    2.4 三维模型的读取、显示与交互拾取
        2.4.1 三维模型文件读取
        2.4.2 三维模型显示
        2.4.3 三维模型图元拾取
    2.5 几何实体拓扑关系构建
    2.6 布尔运算
    2.7 本章小结
第三章 空间三次Bezier曲线自适应采样
    3.1 本章介绍
    3.2 Bezier曲线
        3.2.1 Bezier曲线定义及性质
        3.2.2 de Casteljau算法
        3.2.3 B样条曲线及其与Bezier曲线的关系
    3.3 Bezier曲线自适应采样
        3.3.1 基于全局挠率的采样
        3.3.2 基于全局曲率的采样
        3.3.3 自适应采样算法
    3.4 本章小结
第四章 虚拟采样点计算
    4.1 本章介绍
    4.2 等参线计算
        4.2.1 等参线方向的确定
        4.2.2 计算等参线
        4.2.3 裁剪等参线
    4.3 虚拟采样点的计算
        4.3.1 扫描区域划分
        4.3.2 虚拟采样点的分区计算
    4.4 本章小结
第五章 扫描路径规划
    5.1 本章介绍
    5.2 线扫描测头位姿计算
        5.2.1 三维激光线扫描测头介绍
        5.2.2 基于可视锥的扫描位置计算
        5.2.3 扫描测头姿态计算
    5.3 扫描路径生成
    5.4 碰撞检测
    5.5 路径仿真
        5.5.1 机器人可执行文件
        5.5.2 仿真结果
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况



本文编号：3831677