在傳統(tǒng)的打孔工藝中,需要利用夾具對零件進行定位與夾緊。但夾具對零件的硬度有限制,且部分專用夾具成本較高。針對上述問題,本文將激光打孔、機器人與視覺技術(shù)結(jié)合,設(shè)計了基于視覺引導的機器人激光打孔控制系統(tǒng)。相比傳統(tǒng)的打孔系統(tǒng),本文所設(shè)計的系統(tǒng)不需要夾具,且系統(tǒng)精度滿足實際需求。本文具體的研究內(nèi)容如下:根據(jù)打孔的需求,設(shè)計了打孔系統(tǒng)所需硬件。同時參考CNC加工流程,將整個控制系統(tǒng)分為:通訊模塊、執(zhí)行模塊、視覺定位模塊與軌跡規(guī)劃模塊。同時在通訊模塊中,根據(jù)硬件之間的通訊協(xié)議,利用Qt-Creator編寫通訊系統(tǒng)。在執(zhí)行模塊中,根據(jù)模塊的硬件,建立執(zhí)行模塊的運動學模型。并根據(jù)模型的復雜程度,著重分析機器人的正逆運動學模型。采用DH參數(shù)法建立機器人的正運動學模型,并根據(jù)機器人的正運動學模型提出了基于封閉解法、SQP算法與BP-SQP算法的機器人逆運動學模型。并展開仿真實驗,分析不同逆運動學模型的精度與時間復雜度,并根據(jù)其精度與時間復雜度確定了不同逆解法的使用場景。在視覺定位模塊中,根據(jù)攝像頭的成像模型與零件的點云信息,實現(xiàn)了零件的視覺定位。首先,采用棋盤標點法確定攝像頭的內(nèi)外參數(shù)矩陣。其次,利用零件... 

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的與意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 激光打孔技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 視覺引導的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.3 機器人運動學的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 論文的主要研究內(nèi)容
第2章 控制系統(tǒng)模塊分析
    2.1 系統(tǒng)需求分析
    2.2 控制系統(tǒng)模塊分解
    2.3 通訊模塊
        2.3.1 運動滑臺控制模塊與激光控制模塊
        2.3.2 機器人控制模塊
        2.3.3 視覺定位模塊與軌跡規(guī)劃模塊
    2.4 控制系統(tǒng)模型
    2.5 本章小結(jié)
第3章 執(zhí)行模塊運動學模型
    3.1 加工平臺物理模型
    3.2 執(zhí)行模塊的運動學模型
    3.3 UR5 機器人正運動學模型
    3.4 UR5 機器人逆運動學模型
        3.4.1 基于封閉解法的逆運動學模型
        3.4.2 基于SQP算法的逆解模型
        3.4.3 基于BP-SQP算法的逆運動學模型
        3.4.4機器人逆解算法的仿真實驗
    3.5 機器人逆解算法的選擇
    3.6 本章小結(jié)
第4章 攝像機成像系統(tǒng)與標定研究
    4.1 攝像機成像原理
    4.2 攝像機成像模型
        4.2.1 理想成像模型
        4.2.2 攝像頭畸變模型
    4.3 攝像頭的標定
        4.3.1 攝像頭單應性矩陣求取
        4.3.2 攝像頭內(nèi)外參數(shù)求解
        4.3.3 攝像頭畸變參數(shù)求解
        4.3.4 參數(shù)優(yōu)化
    4.4 攝像機標定實驗
    4.5 本章小結(jié)
第5章 零件的定位
    5.1 目標零件的點云模型
        5.1.1 STL文件的解析
        5.1.2 三角片填充算法
        5.1.3 目標軌跡點法向的確定
    5.2 視覺引導定位算法
        5.2.1 圖像畸變校正
        5.2.2 棋盤位姿的標定
        5.2.3 攝像頭夾具位姿的測量
        5.2.4 零件原點測量
        5.2.5仿真實驗
    5.3 零件的整體定位
    5.4 本章小結(jié)
第6章 工作平臺軌跡規(guī)劃
    6.1 軌跡提取
    6.2 軌跡規(guī)劃模型
        6.2.1 打孔階段軌跡規(guī)劃
        6.2.2 進給階段中的軌跡規(guī)劃
        6.2.3 最小圓生成算法
        6.2.4 基于GA算法的小區(qū)域TSP模型求解
        6.2.5 基于GA算法的大區(qū)域TSP模型求解
    6.3 本章小結(jié)
第7章 實驗研究
    7.1 控制系統(tǒng)運行流程
    7.2 控制系統(tǒng)界面
    7.3 仿真實驗
        7.3.1 視覺引導實驗
        7.3.2 軌跡規(guī)劃實驗
    7.4 本章小結(jié)
第8章 總結(jié)與展望
參考文獻
致謝
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]多子群分層粒子群差分算法在機器人逆運動學中的應用[D]. 楊鵬.湖南大學 2015
[4]激光旋轉(zhuǎn)打孔技術(shù)的研究[D]. 王硯麗.華中科技大學 2012
[5]響應曲面法優(yōu)化激光打孔工藝參數(shù)的研究[D]. 譚波.華中科技大學 2011



本文編號：3685606