目前,國內大型船舶涂裝行業(yè)多數仍采用人工噴涂方式,勞動強度大、危害人體健康、噴涂質量不穩(wěn)定、船體分段返噴率較高,嚴重制約了生產效率的提高。本課題在國家自然科學基金項目(61503162,51505193)和江蘇省自然科學基金項目(BK20150473)的支持下,在分析船舶分段涂裝工藝的基礎上,研究基于機器視覺的大型船舶分段自動噴涂方法,對船舶分段自動噴涂系統中的一些關鍵性問題進行了研究,主要內容如下:第一,針對船舶分段種類多、體積大的問題,將機器視覺引入到機器人噴涂系統中,設計了基于機器視覺的船舶分段自動噴涂系統整體方案。該系統主要由輸送模塊、機器視覺模塊和噴涂機器人模塊三部分構成,實現了對船體分段外表面工件的實時檢測、像素測量以及末端噴槍路徑的自動規(guī)劃,滿足對船體分段外表面工件的自動噴涂作業(yè)要求。第二,研究了船舶分段工件圖像處理和檢測測量算法,并對圖像濾波降噪、邊緣算子檢測等算法進行結果對比選出適用于本文的算法;利用OpenCV計算機視覺庫和QT軟件開發(fā)設計了用于本文的船舶分段自動噴涂系統的圖像處理算法軟件;實現了對船舶分段工件的邊緣檢測與像素測量,從而為噴涂機器人路徑規(guī)劃提供了可靠的保證。第三,針對大型船舶分段外表面,進行噴涂路徑的設計與選擇,通過計算得出噴涂路徑應平行于長度大的邊線,這樣可以很好的節(jié)省噴涂時間,提高噴涂效率。船舶分段外表面主要由平面和小曲率曲面構成,分別建立針對于平面和小曲率曲面的涂層厚度模型;分析其噴涂過程,確立了以涂層厚度均勻性為優(yōu)化目標,建立目標優(yōu)化函數并進行尋優(yōu)求解,得到其最佳的噴涂速度和行程軌跡間距,從而保證了噴涂效率。第四,建立船舶分段自動噴涂系統,利用Robot Studio軟件搭建船舶分段自動噴涂系統工作站,介紹了整個船舶分段自動噴涂系統的組成部分,設計船體分段模擬體并對其進行自動噴涂仿真,通過軟件編程仿真驗證了船舶分段自動噴涂系統的可行性和有效性。
【學位單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TP391.41;TP242;U671.918
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內外研究概況
        1.2.1 船舶分段自動噴涂研究現狀
        1.2.2 船舶分段自動噴涂軌跡優(yōu)化研究現狀
        1.2.3 機器視覺技術研究現狀
    1.3 本文主要研究內容
第二章 船舶分段自動噴涂系統總體方案設計
    2.1 引言
    2.2 輸送模塊設計
    2.3 機器視覺模塊設計
    2.4 噴涂機器人模塊設計
        2.4.1 ABB IRB580 噴涂機器人
        2.4.2 噴涂機器人控制柜
    2.5 本章小結
第三章 船舶分段圖像處理算法與視覺系統研究
    3.1 引言
    3.2 圖像預處理
        3.2.1 圖像灰度化
        3.2.2 圖像降噪
    3.3 閾值分割
    3.4 邊緣檢測
        3.4.1 Canny算子
        3.4.2 Sobel算子
        3.4.3 Laplacian（拉普拉斯）算子
        3.4.4 邊緣檢測實驗結果分析
    3.5 特征提取
        3.5.1 基于霍夫變換的直線檢測
        3.5.2 視覺測量系統標定
    3.6 本章小結
第四章 船舶分段自動噴涂軌跡優(yōu)化
    4.1 引言
    4.2 噴涂軌跡的確定
    4.3 平面噴涂軌跡優(yōu)化
        4.3.1 平面上的噴涂模型的建立
        4.3.2 平面上的噴涂軌跡優(yōu)化
    4.4 小曲率曲面噴涂軌跡優(yōu)化
        4.4.1 小曲率曲面上的噴涂模型的建立
        4.4.2 小曲率曲面上的噴涂軌跡優(yōu)化
    4.5 噴涂軌跡仿真實驗
        4.5.1 平面噴涂優(yōu)化仿真
        4.5.2 小曲率曲面噴涂優(yōu)化仿真
    4.6 本章小結
第五章 船舶分段自動噴涂系統軟件設計與仿真
    5.1 引言
    5.2 機器視覺系統軟件設計
    5.3 船舶分段自動噴涂系統建立與仿真
        5.3.1 工具坐標系標定
        5.3.2 工件坐標系標定
        5.3.3 機器人連桿坐標系
        5.3.4 船舶分段自動噴涂系統仿真
    5.4 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間承擔的科研任務和主要成果
致謝

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本文編號：2876565