本文關(guān)鍵詞：鋼軌焊縫打磨機(jī)器人的焊縫激光識別與重構(gòu)研究

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【摘要】：隨著中國高鐵事業(yè)的發(fā)展,無縫鋼軌的普及,人工及低自動化設(shè)備對鋼軌焊縫的打磨已不能滿足要求。近些年來工業(yè)機(jī)器人發(fā)展迅猛,用工業(yè)機(jī)器人取代人工對鋼軌焊縫進(jìn)行打磨已成為一種趨勢與必然。由于鋼軌焊縫形貌復(fù)雜,機(jī)器人要實現(xiàn)對鋼軌焊縫的打磨,首先就需要識別鋼軌焊縫,并重構(gòu)得到其模型,再根據(jù)模型進(jìn)行離線編程,規(guī)劃打磨軌跡。所以,本文就是基于激光位移傳感器,研究機(jī)器人對鋼軌焊縫的識別與對焊縫形貌的重構(gòu)。相關(guān)研究工作包括:(1)建立了機(jī)器人的運動學(xué)模型。首先介紹了機(jī)器人學(xué)的空間描述和坐標(biāo)變換,以及如何建立D-H(Denavit-Hartenberg)運動學(xué)模型及獲得D-H運動學(xué)參數(shù)。隨后對打磨所使用的機(jī)器人Staubli TX200運用D-H建模方法建立了連桿坐標(biāo)系并分析得到了D-H運動學(xué)參數(shù),利用參數(shù)得到各個連桿的變換矩陣,最終得到機(jī)器人的運動學(xué)方程。最后利用MATLAB的機(jī)器人學(xué)工具箱對機(jī)器人運動學(xué)進(jìn)行建模,并通過實驗驗證了模型建立的正確性。(2)完成了機(jī)器人、激光位移傳感器間的手眼標(biāo)定。首先介紹了激光位移傳感器的分類及原理并對所使用的傳感器做了簡單的介紹。隨后提出用定點變位姿方法對傳感器進(jìn)行手眼標(biāo)定,并對其原理、過程及算法推導(dǎo)進(jìn)行了研究。最后運用該方法通過實驗,對傳感器進(jìn)行了手眼標(biāo)定,得到了機(jī)器人、激光位移傳感器間位姿變換矩陣。(3)對鋼軌焊縫進(jìn)行了點云重構(gòu)。首先搭建了實驗平臺,然后操控機(jī)器人運動,使傳感器對鋼軌焊縫進(jìn)行掃描,同時記錄機(jī)器人各個關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角和傳感器的值。利用前面建立的機(jī)器人運動學(xué)模型、傳感器的標(biāo)定結(jié)果及實驗記錄得到的值將掃描點的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到機(jī)器人基坐標(biāo)系下,得到鋼軌焊縫的點云數(shù)據(jù)。為實現(xiàn)點云數(shù)據(jù)的擬合得到模型,學(xué)習(xí)并研究了逆向工程軟件Geomagic Studio,并將鋼軌焊縫點云數(shù)據(jù)導(dǎo)入其中,經(jīng)過一系列的處理,最終得到了焊縫的模型。獲得鋼軌焊縫模型后,就可根據(jù)模型規(guī)劃打磨軌跡,完成對鋼軌焊縫的打磨。同時進(jìn)行了鋼軌焊縫打磨實驗,并取得了比較好的打磨效果。
【關(guān)鍵詞】：鋼軌焊縫 打磨機(jī)器人 激光位移傳感器 識別 重構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 論文研究的背景與意義11-13
• 1.2 鋼軌焊縫打磨的現(xiàn)狀13-16
• 1.3 工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 曲面重構(gòu)技術(shù)及其研究現(xiàn)狀18-21
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容21-23
• 第2章 機(jī)器人的運動學(xué)建模23-39
• 2.1 機(jī)器人空間描述和變換23-26
• 2.2 D-H建模方法26-29
• 2.3 Staubli TX200機(jī)器人運動學(xué)分析29-34
• 2.4 機(jī)器人三維模型的建立34-36
• 2.5 仿真驗證36-37
• 2.6 本章小結(jié)37-39
• 第3章 激光位移傳感器的手眼標(biāo)定39-51
• 3.1 激光位移傳感器的介紹39-42
• 3.2 激光位移傳感器的選取42-43
• 3.3 傳感器的手眼標(biāo)定43-48
• 3.4 標(biāo)定實驗48-49
• 3.5 本章小結(jié)49-51
• 第4章 鋼軌焊縫的點云重構(gòu)51-67
• 4.1 鋼軌焊縫點云數(shù)據(jù)的獲取51-53
• 4.2 Geomagic Studio的介紹53-59
• 4.3 鋼軌焊縫的點云重構(gòu)59-64
• 4.4 鋼軌焊縫打磨實驗64-65
• 4.5 本章小結(jié)65-67
• 第5章 總結(jié)與展望67-69
• 5.1 總結(jié)67-68
• 5.2 展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果75-76
• 致謝76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：566209