【摘要】：對缺損金屬零件實施再制造是將修復(fù)材料附著于缺損部位,恢復(fù)零件的幾何尺寸和表面性能。由于損傷零件具有多樣性,個性化的特點,不能通過固定程序來完成修復(fù)。當前主要依靠人工示教和手動修復(fù)。將先進的測量技術(shù)應(yīng)用于再制造工程,提高修復(fù)過程的自動化和智能化水平是再制造工程的發(fā)展方向之一。本文重點研究視覺測量技術(shù)在再制造工程中的應(yīng)用問題,并結(jié)合機器人與弧焊技術(shù)建立基于結(jié)構(gòu)光視覺的快速再制造成形系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容包括： 1.建立基于結(jié)構(gòu)光視覺的測量機器人數(shù)學模型,和由測量機器人與弧焊機器人組成的快速再制造成形系統(tǒng)的數(shù)學模型。 2.研究快速再制造成形系統(tǒng)的現(xiàn)場標定問題,包括結(jié)構(gòu)光傳感器標定,手眼標定,工具坐標系標定,測量坐標系與修復(fù)坐標系標定；設(shè)計傳感器標定和手眼關(guān)系標定的方案,提出基于圓形標靶的工具坐標系、測量坐標系與修復(fù)坐標系關(guān)系同時標定的實用方法。 3.提出針對缺損工件點云數(shù)據(jù)與CAD模型配準的方法,首先通過主成份分析完成初始配準,然后用最近點迭代算法進行精確配準,最后通過配準誤差提取缺損區(qū)域點云數(shù)據(jù)；提出采用線段集描述零件的缺損區(qū)域,通過平面切分和計算凸包生成修復(fù)路徑的方法。 4.研究激光條紋中心提取算法,設(shè)計了基于DSP的結(jié)構(gòu)光專用圖像處理器進行條紋中心的實時高精度提取,提高系統(tǒng)測量速度。 5.建立基于結(jié)構(gòu)光視覺和弧焊機器人的快速再制造成形系統(tǒng)；對典型的缺損零件進行再制造加工實驗,驗證系統(tǒng)的可行性。 最后,總結(jié)全文的工作,對視覺測量技術(shù)在再制造工程的應(yīng)用進行展望。
【圖文】：

大尺度測量兩個方向，如關(guān)節(jié)式柔性三維坐標測量系統(tǒng)[s]和激光跟蹤干涉測量、激光雷達跟蹤測量[0]、經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)[7]、數(shù)字攝影測量系統(tǒng)[8，9]等，這些測量方式一般都側(cè)重于對工業(yè)現(xiàn)場特定目標點的高精度測量，如圖1.1所示。(a)柔性臂 (a)FlexiblemaniPulator(b)經(jīng)緯儀 (b)Eleetronietheodolites(c)激光雷達(d)數(shù)字攝像機 (e)Laserradar(d)Digitaleamera圖1.1三維測量設(shè)備 Fig.1.13Dmeasuringdeviee結(jié)構(gòu)光測量技術(shù)是對實物進行三維數(shù)字化的有效手段，相比典型接觸式三坐標測量系統(tǒng)而言，它的測量速度快，獲得測量數(shù)據(jù)多，在逆向工程中得到了廣泛的應(yīng)用。結(jié)構(gòu)光測量是主動視覺測量技術(shù)，通過對被測物體投射特定模式的光，拾取光條信息實現(xiàn)對物體表面三維數(shù)據(jù)的測量，它具有高可靠性，，高精度，信息量大以及環(huán)境適應(yīng)能力強等特點[’。，川。這使得結(jié)構(gòu)光測量技術(shù)能夠在工業(yè)現(xiàn)場得以應(yīng)用，典型的應(yīng)用是汽車生產(chǎn)線的視覺測量站。如 Perceptron1000在線視覺檢

基于視覺測量的快速再制造成形系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究測系統(tǒng)【‘2]，該系統(tǒng)尺寸測量點數(shù)可多達100個，如圖1.2所示。以及采用機器人作為運動機構(gòu)的柔性視覺測量站。這些測量方式都是利用結(jié)構(gòu)光視覺非接觸測量的優(yōu)點實現(xiàn)對車身關(guān)鍵尺寸的測量。圖1.2白車身視覺檢測站 Fig.1.2Anto一 carbodyinsPeetionstation在再制造加工現(xiàn)場，針對損傷零件的三維測量需要滿足兩個條件:1.速度快，因為它是生產(chǎn)工序間的在線測量，所以測量速度和處理速度都要快，才能夠滿足批量加工的需要;2.信息量大，因為只有獲得足夠多的測量數(shù)據(jù)才能反映零件的缺損狀況，滿足自動規(guī)劃修復(fù)路徑的需要。開發(fā)針對再制造加工現(xiàn)場的三維測量設(shè)備，將實物表面數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于再制造加工過程中，是實現(xiàn)缺損零件的自動化、智能化修復(fù)的可行方案。本文是以視覺測量為基礎(chǔ)，重點研究結(jié)構(gòu)光視覺在再制造加工現(xiàn)場的應(yīng)用問題
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TH16

【引證文獻】

相關(guān)博士學位論文 前2條

1 汪洋;基于視覺測量的鐵路列車鉤舌檢測流水線關(guān)鍵技術(shù)研究[D];大連海事大學;2011年

2 李鵬;加工中心在機復(fù)合式檢測系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];大連海事大學;2012年

本文編號：2679899