【摘要】：對缺損金屬零件實施再制造是將修復材料附著于缺損部位,恢復零件的幾何尺寸和表面性能。由于損傷零件具有多樣性,個性化的特點,不能通過固定程序來完成修復。當前主要依靠人工示教和手動修復。將先進的測量技術應用于再制造工程,提高修復過程的自動化和智能化水平是再制造工程的發(fā)展方向之一。本文重點研究視覺測量技術在再制造工程中的應用問題,并結合機器人與弧焊技術建立基于結構光視覺的快速再制造成形系統(tǒng)。主要研究內容包括： 1.建立基于結構光視覺的測量機器人數學模型,和由測量機器人與弧焊機器人組成的快速再制造成形系統(tǒng)的數學模型。 2.研究快速再制造成形系統(tǒng)的現(xiàn)場標定問題,包括結構光傳感器標定,手眼標定,工具坐標系標定,測量坐標系與修復坐標系標定；設計傳感器標定和手眼關系標定的方案,提出基于圓形標靶的工具坐標系、測量坐標系與修復坐標系關系同時標定的實用方法。 3.提出針對缺損工件點云數據與CAD模型配準的方法,首先通過主成份分析完成初始配準,然后用最近點迭代算法進行精確配準,最后通過配準誤差提取缺損區(qū)域點云數據；提出采用線段集描述零件的缺損區(qū)域,通過平面切分和計算凸包生成修復路徑的方法。 4.研究激光條紋中心提取算法,設計了基于DSP的結構光專用圖像處理器進行條紋中心的實時高精度提取,提高系統(tǒng)測量速度。 5.建立基于結構光視覺和弧焊機器人的快速再制造成形系統(tǒng)；對典型的缺損零件進行再制造加工實驗,驗證系統(tǒng)的可行性。 最后,總結全文的工作,對視覺測量技術在再制造工程的應用進行展望。
【圖文】：

大尺度測量兩個方向，如關節(jié)式柔性三維坐標測量系統(tǒng)[s]和激光跟蹤干涉測量、激光雷達跟蹤測量[0]、經緯儀測量系統(tǒng)[7]、數字攝影測量系統(tǒng)[8，9]等，這些測量方式一般都側重于對工業(yè)現(xiàn)場特定目標點的高精度測量，如圖1.1所示。(a)柔性臂 (a)FlexiblemaniPulator(b)經緯儀 (b)Eleetronietheodolites(c)激光雷達(d)數字攝像機 (e)Laserradar(d)Digitaleamera圖1.1三維測量設備 Fig.1.13Dmeasuringdeviee結構光測量技術是對實物進行三維數字化的有效手段，相比典型接觸式三坐標測量系統(tǒng)而言，它的測量速度快，獲得測量數據多，在逆向工程中得到了廣泛的應用。結構光測量是主動視覺測量技術，通過對被測物體投射特定模式的光，拾取光條信息實現(xiàn)對物體表面三維數據的測量，它具有高可靠性，，高精度，信息量大以及環(huán)境適應能力強等特點[’。，川。這使得結構光測量技術能夠在工業(yè)現(xiàn)場得以應用，典型的應用是汽車生產線的視覺測量站。如 Perceptron1000在線視覺檢

基于視覺測量的快速再制造成形系統(tǒng)關鍵技術研究測系統(tǒng)【‘2]，該系統(tǒng)尺寸測量點數可多達100個，如圖1.2所示。以及采用機器人作為運動機構的柔性視覺測量站。這些測量方式都是利用結構光視覺非接觸測量的優(yōu)點實現(xiàn)對車身關鍵尺寸的測量。圖1.2白車身視覺檢測站 Fig.1.2Anto一 carbodyinsPeetionstation在再制造加工現(xiàn)場，針對損傷零件的三維測量需要滿足兩個條件:1.速度快，因為它是生產工序間的在線測量，所以測量速度和處理速度都要快，才能夠滿足批量加工的需要;2.信息量大，因為只有獲得足夠多的測量數據才能反映零件的缺損狀況，滿足自動規(guī)劃修復路徑的需要。開發(fā)針對再制造加工現(xiàn)場的三維測量設備，將實物表面數字化技術應用于再制造加工過程中，是實現(xiàn)缺損零件的自動化、智能化修復的可行方案。本文是以視覺測量為基礎，重點研究結構光視覺在再制造加工現(xiàn)場的應用問題
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TH16

【引證文獻】

相關博士學位論文 前2條

1 汪洋;基于視覺測量的鐵路列車鉤舌檢測流水線關鍵技術研究[D];大連海事大學;2011年

2 李鵬;加工中心在機復合式檢測系統(tǒng)的關鍵技術研究[D];大連海事大學;2012年

本文編號：2679899