本文關(guān)鍵詞：基于機(jī)器視覺(jué)的焊縫自動(dòng)跟蹤及CAM系統(tǒng)研究

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【摘要】：焊接是一種非常重要的加工技術(shù),在現(xiàn)代機(jī)械制造領(lǐng)域占有極大的比重,由于手工焊接的工作條件較差,且加工效率較低,隨著機(jī)器人技術(shù)的出現(xiàn),將機(jī)器人應(yīng)用于焊接加工實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化成為當(dāng)前主要的研究方向。本文針對(duì)焊接機(jī)器人加工中的焊縫視覺(jué)識(shí)別跟蹤、焊接位姿控制及離線編程技術(shù)進(jìn)行了研究,以MATLAB為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)相應(yīng)的機(jī)器視覺(jué)與機(jī)器人姿態(tài)控制功能模塊,該方法充分利用了MATLAB自身集成大量功能函數(shù)的優(yōu)勢(shì),同時(shí),設(shè)計(jì)了基于UG-CAM的開(kāi)發(fā)便捷的焊接程序生成模塊,并開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的G代碼編譯與仿真模塊。本文提出的焊接機(jī)器人離線編程系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案可以有效簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)過(guò)程,縮短開(kāi)發(fā)周期,降低開(kāi)發(fā)成本,此外,在焊縫視覺(jué)跟蹤的基礎(chǔ)上增加了焊槍姿態(tài)實(shí)時(shí)控制功能,可以有效提高焊接加工的質(zhì)量。本文的主要研究工作如下：(1)用MATLAB圖像處理工具箱對(duì)多種邊緣檢測(cè)算子進(jìn)行了仿真,并比較了各種算子的識(shí)別效果,確定了相對(duì)最優(yōu)的邊緣檢測(cè)算子；開(kāi)發(fā)了基于VS與MATLAB混合編程的焊縫跟蹤模塊,并在3軸雕刻機(jī)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。(2)建立了焊縫與焊槍的空間描述模型,提出了結(jié)合機(jī)器視覺(jué)傳感器獲取的焊縫特征信息與該數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)焊槍位姿實(shí)時(shí)控制的方法,并利用MATLAB進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。(3)基于MATLAB實(shí)現(xiàn)了攝像機(jī)參數(shù)的標(biāo)定,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；比較了標(biāo)定前后的圖像效果,分析了基于該方法的標(biāo)定誤差并提出了改善標(biāo)定精度的方法。(4)針對(duì)構(gòu)建的輪胎存放架自動(dòng)焊接機(jī)器人系統(tǒng),確定了一種基于UG-CAM模塊的焊接離線編程系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方案,由于UG-CAM模塊不具有焊接加工功能,提出采用多軸銑削代替焊接實(shí)現(xiàn)其離線編程,并通過(guò)3軸雕刻機(jī)驗(yàn)證了該方案的可行性；開(kāi)發(fā)了基于VC的G代碼編譯與仿真模塊,用于驗(yàn)證離線編程程序的正確性并實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的控制。
【關(guān)鍵詞】：視覺(jué)跟蹤 姿態(tài)控制 離線編程 標(biāo)定技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41;TG409
【目錄】：

• 中文摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 引言11-12
• 1.2 焊縫跟蹤與離線編程研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 焊縫跟蹤國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 手眼標(biāo)定國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 離線編程國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 課題意義與研究?jī)?nèi)容16-18
• 1.3.1 課題意義16-17
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容17
• 1.3.3 論文結(jié)構(gòu)17-18
• 第2章 焊縫視覺(jué)識(shí)別跟蹤18-29
• 2.1 圖像處理基礎(chǔ)18-20
• 2.1.1 圖像預(yù)處理19
• 2.1.2 圖像分割19
• 2.1.3 圖像后處理19-20
• 2.2 圖像處理流程及MATLAB仿真20-28
• 2.2.1 開(kāi)窗口分析法20-21
• 2.2.2 中值濾波21-22
• 2.2.3 邊緣檢測(cè)22-25
• 2.2.4 去除偽邊緣25-26
• 2.2.5 軌跡擬合26-28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第3章 焊接位姿控制及仿真29-43
• 3.1 機(jī)器人位姿的基礎(chǔ)理論29-32
• 3.1.1 機(jī)器人的位姿描述29-30
• 3.1.2 機(jī)器人坐標(biāo)系的齊次變換及運(yùn)算30-32
• 3.2 焊接位姿模型32-36
• 3.2.1 焊縫模型的相關(guān)定義32-34
• 3.2.2 焊縫位姿變換的數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)34
• 3.2.3 焊槍模型的相關(guān)定義34-35
• 3.2.4 焊槍位姿變換的數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)35-36
• 3.3 焊接位姿控制的MATLAB仿真36-42
• 3.3.1 MATLAB仿真模型的建立36-38
• 3.3.2 MATLAB仿真結(jié)果分析38-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第4章 攝像機(jī)標(biāo)定與手眼標(biāo)定43-60
• 4.1 攝像機(jī)模型43-46
• 4.1.1 小孔模型43-44
• 4.1.2 攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)模型44-46
• 4.1.3 攝像機(jī)外參數(shù)模型46
• 4.2 基于MATLAB的攝像機(jī)標(biāo)定46-50
• 4.3 手眼關(guān)系基本方程的建立50-52
• 4.4 參數(shù)分離的手眼標(biāo)定方法52-56
• 4.4.1 攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)方向的確定52-53
• 4.4.2 旋轉(zhuǎn)矩陣的標(biāo)定53-55
• 4.4.3 平移向量的標(biāo)定55-56
• 4.5 視覺(jué)跟蹤實(shí)驗(yàn)56-59
• 4.6 本章小結(jié)59-60
• 第5章 焊接的離線編程60-70
• 5.1 基于UG的離線編程系統(tǒng)60-65
• 5.1.1 UG的CAM功能簡(jiǎn)介61-62
• 5.1.2 基于UG的焊接離線編程62-65
• 5.2 基于VC的G代碼編譯及仿真模塊65-69
• 5.2.1 基于VC的G代碼編譯原理65-68
• 5.2.2 G代碼編譯及仿真模塊設(shè)計(jì)68-69
• 5.3 本章小結(jié)69-70
• 第6章 總結(jié)與展望70-73
• 6.1 研究工作總結(jié)70-71
• 6.2 研究工作展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 致謝76-77
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表77

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本文編號(hào)：1046902