基于三维点云的喷涂机器人路径规划方法研究

发布时间：2024-12-06 22:59

　　喷涂机器人作为智能机器人在工业制造领域的一个重要分支,广泛应用于汽车、船舶以及航空航天等领域,对于作业环境的改善以及生产效率的提高起到了很大的作用。目前大部分的喷涂机器人还是采用人工示教的方式进行喷涂路径规划,不仅对示教人员的健康存在一定威胁,而且难以保证喷涂的质量,一旦工件的类型发生改变就要重新进行示教。因此,研究喷涂机器人的自动路径规划方法是非常有必要的,特别是对于一些多品种工件混线生产的柔性生产线来说。本文基于工件的三维点云,对于喷涂机器人的自动路径规划方法进行了研究。首先,完成了系统的总体方案设计。包括数据的采集方法、预处理流程以及获取喷涂路径的方法等。研究了激光传感器的工作原理,并利用激光传感器获得了工件表面的三维数据。为了获得高质量的点云数据,研究了点云的预处理方法。将统计滤波与双边滤波算法结合去除点云离群点,平滑表面噪声。通过边缘保持的点云精简算法对原始点云进行下采样。最后针对单传感器获取点云数据存在的一些问题,设计了基于多传感器的数据采集方法并研究了多传感器之间的数据配准算法。其次,对机器人喷涂的过程进行建模。在建立空气喷枪的单点涂层厚度沉积模型的基础上,计算出直线型路径...

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 喷涂机器人路径规划技术的研究现状
        1.2.2 点云边缘提取技术的研究现状
        1.2.3 国内外文献综述的简析
    1.3 课题的主要研究内容
第2章 三维点云获取与数据预处理
    2.1 引言
    2.2 系统总体方案设计
    2.3 三维点云数据的获取
        2.3.1 激光传感器的工作原理
        2.3.2 点云数据的获取
    2.4 点云数据的预处理
        2.4.1 统计滤波去除离群点
        2.4.2 基于边缘保持的点云数据精简
        2.4.3 点云法向量的计算与修正
        2.4.4 改进双边滤波平滑点云
        2.4.5 多传感器点云配准
    2.5 本章小结
第3章 喷涂过程建模及喷涂参数优化
    3.1 引言
    3.2 喷涂过程建模
        3.2.1 喷涂过程影响因素分析
        3.2.2 椭圆双β喷涂模型的建立
        3.2.3 曲面涂层厚度沉积模型的建立
        3.2.4 直线路径涂层厚度沉积模型的建立
    3.3 喷涂参数优化
        3.3.1 相邻路径涂层厚度沉积模型的建立
        3.3.2 基于多约束单目标优化的喷涂参数求解
    3.4 本章小结
第4章 机器人喷涂路径的获取
    4.1 引言
    4.2 喷涂空间各坐标系的构建
    4.3 工件表面的喷涂机器人路径规划算法
        4.3.1 工件位姿识别与变换
        4.3.2 切片截面数据的获取与排序
        4.3.3 喷涂路径点喷枪位姿的获取
    4.4 工件边缘的喷涂机器人路径规划算法
        4.4.1 工件的边缘提取
        4.4.2 边缘数据的分离
        4.4.3 边缘数据排序
    4.5 B样条曲线拟合路径点
    4.6 喷涂机器人路径规划的结果
    4.7 本章小结
第5章 机器人喷涂系统搭建及实验研究
    5.1 引言
    5.2 喷涂机器人路径规划实验平台
        5.2.1 数据采集系统
        5.2.2 喷涂机器人系统
    5.4 喷涂路径规划实验验证
        5.4.1平板类工件的喷涂路径规划实验
        5.4.2自由曲面类工件的喷涂路径规划实验
        5.4.3工件边缘喷涂路径规划实验
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：4014390