發(fā)布時(shí)間：2023-04-28 21:46

　　智能制造的發(fā)展促進(jìn)了機(jī)器人的發(fā)展,在制造業(yè)的后端,產(chǎn)品的智能三維檢測也顯得越來越重要。隨著機(jī)器人技術(shù)和視覺測量技術(shù)的發(fā)展,使用機(jī)器人搭載視覺傳感器對物體進(jìn)行三維測量的技術(shù)得到廣泛研究。然而傳統(tǒng)的三維視覺方法主要依靠工人示教的方式,比較依賴工人的經(jīng)驗(yàn),檢測的方法難以標(biāo)準(zhǔn)化。因此研究一種不依靠先驗(yàn)的待測物體的三維模型而能夠根據(jù)物體形狀智能規(guī)劃機(jī)器人的掃描路徑對物體進(jìn)行檢測的測量系統(tǒng)具有十分必要的意義。根據(jù)以上背景,本文提出了兩級協(xié)同測量方法,先通過多Kinect采集物體點(diǎn)云進(jìn)行一級粗測,得到機(jī)械臂的掃描路徑后,再使用搭載線結(jié)構(gòu)光傳感器的機(jī)械臂對物體進(jìn)行二級精密測量。對于測量模型建立、多Kinect點(diǎn)云配準(zhǔn)、掃描路徑規(guī)劃和機(jī)械臂運(yùn)動規(guī)劃等關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究。以下是主要研究內(nèi)容。建立了六自由度機(jī)械臂的正向運(yùn)動學(xué)模型和線結(jié)構(gòu)光傳感器的測量模型,建立了三維測量系統(tǒng)的測量模型;Kinect測量范圍廣但精度達(dá)不到最終測量精度,單個(gè)Kinect的視角限制無法采集物體完整三維信息,因此使用三個(gè)Kinect布置在工作空間周圍得到三個(gè)角度的工作空間點(diǎn)云再將其使用ICP算法配準(zhǔn),根據(jù)待測物的大小和傳感器測量范圍...

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
        1.1.1 課題來源
        1.1.2 研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 課題主要研究內(nèi)容
第2章 三維測量系統(tǒng)模型與機(jī)械臂掃描路徑規(guī)劃
    2.1 三維測量系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
        2.1.1 機(jī)械臂正向運(yùn)動學(xué)模型
        2.1.2 線結(jié)構(gòu)光傳感器數(shù)學(xué)模型
        2.1.3 線結(jié)構(gòu)光傳感器測量特點(diǎn)
        2.1.4 測量系統(tǒng)整體模型
    2.2 Kinect傳感器
        2.2.1 Kinect介紹
        2.2.2 多Kinect布置
        2.2.3 Kinect圖像獲取與標(biāo)定
    2.3 點(diǎn)云預(yù)處理
        2.3.1 PCL介紹
        2.3.2 點(diǎn)云坐標(biāo)變換
        2.3.3 點(diǎn)云下采樣
        2.3.4 點(diǎn)云直通濾波
    2.4 多Kinect點(diǎn)云配準(zhǔn)
        2.4.1 點(diǎn)云配準(zhǔn)原理
        2.4.2 ICP算法介紹
        2.4.3 基于ICP算法的多點(diǎn)云逐步配準(zhǔn)
    2.5 機(jī)械臂掃描路徑規(guī)劃
        2.5.1 物體表面法向量計(jì)算
        2.5.2 機(jī)械臂掃描位姿確定
        2.5.3 機(jī)械臂掃描路徑規(guī)劃
    2.6 本章小結(jié)
第3章 機(jī)械臂運(yùn)動規(guī)劃方法研究
    3.1 NURBS曲線數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
        3.1.1 B樣條曲線定義
        3.1.2 NURBS曲線定義
        3.1.3 NURBS曲線求值方法
    3.2 NURBS曲線插補(bǔ)算法
        3.2.1 NURBS曲線反算控制點(diǎn)和權(quán)因子
        3.2.2 NURBS曲線插補(bǔ)
    3.3 基于四元數(shù)的球形線性姿態(tài)插值
        3.3.1 四元數(shù)的定義
        3.3.2 四元數(shù)表示旋轉(zhuǎn)
        3.3.3 四元數(shù)球型線性插值
    3.4 本章小節(jié)
第4章 測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)
    4.1 測量平臺軟硬件實(shí)現(xiàn)
        4.1.1 測量方案
        4.1.2 系統(tǒng)硬件平臺搭建
        4.1.3 基于ROS的機(jī)械臂平臺建立
        4.1.4 測量系統(tǒng)軟件平臺實(shí)現(xiàn)
    4.2 基于多Kinect的機(jī)械臂掃描路徑實(shí)驗(yàn)
        4.2.1 Kinect內(nèi)參標(biāo)定與手眼標(biāo)定
        4.2.2 點(diǎn)云預(yù)處理實(shí)驗(yàn)
        4.2.3 多Kinect點(diǎn)云配準(zhǔn)與機(jī)械臂掃描路徑實(shí)驗(yàn)
    4.3 機(jī)械臂運(yùn)動規(guī)劃仿真
        4.3.1 基于NURBS曲線的機(jī)械臂末端位置插值
        4.3.2 基于四元數(shù)的機(jī)械臂末端姿態(tài)插值
        4.3.3 基于MoveIt的機(jī)械臂運(yùn)動規(guī)劃仿真
    4.4 本章小節(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號：3804542