隨著新一代衛(wèi)星平臺對推進系統(tǒng)管路的生產(chǎn)周期、焊接質(zhì)量提出更高的要求,對焊接設(shè)備自動化和智能化程度的要求也日益提高,傳統(tǒng)的依靠手工操作來完成推進系統(tǒng)管路焊接的方法逐漸無法滿足需求。針對這一實際項目背景,本文在雙目立體視覺技術(shù)的基礎(chǔ)上對鈦合金管路姿態(tài)估計和焊縫位置識別計算進行了研究,并以此控制工業(yè)機械臂實現(xiàn)對鈦合金管路對接焊縫的自動夾持功能。該研究對提高衛(wèi)星推進系統(tǒng)管路的生產(chǎn)效率和質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實意義。本課題來自于某航天院所的科研項目。此項目旨在研制一套針對衛(wèi)星平臺推進系統(tǒng)管路的全自動焊接作業(yè)平臺。本文在明確項目背景和研究意義的基礎(chǔ)上對視覺機器人在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀進行了調(diào)研和分析,最終完成了鈦合金管路焊縫位置識別系統(tǒng)的設(shè)計和研制。本文研究了攝像機的成像模型和雙目立體視覺的基本原理,根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計原則和技術(shù)指標對用到的硬件設(shè)備進行了選型,在此基礎(chǔ)上設(shè)計并搭建了能夠自動定位鈦合金管路對接焊縫的視覺機器人系統(tǒng)。針對視覺機器人系統(tǒng)的標定,研究了單目相機標定的原理及相關(guān)算法,雙目系統(tǒng)標定及校正原理、機械臂手眼標定原理以及視覺系統(tǒng)與衛(wèi)星中板位置關(guān)系確立原理,并根據(jù)以上理論完成了視覺機器人系統(tǒng)的所有標定...

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題來源及研究的背景和意義
        1.1.1 課題來源
        1.1.2 研究的背景和意義
    1.2 視覺機器人研究現(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 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 視覺機器人系統(tǒng)總體設(shè)計
    2.1 攝相機成像模型
        2.1.1 投影幾何
        2.1.2 透鏡畸變模型
    2.2 雙目立體視覺原理
    2.3 視覺機器人系統(tǒng)總體設(shè)計
        2.3.1 系統(tǒng)設(shè)計原則及技術(shù)指標
        2.3.2 總體設(shè)計方案
    2.4 硬件選型
        2.4.1 工業(yè)機械臂
        2.4.2 相機和鏡頭的選型
        2.4.3 光源的選型和自動化控制
        2.4.4 雙目系統(tǒng)基線距離的確定與安裝
        2.4.5 交換機的選型
        2.4.6 焊鉗鉗口開合電機及控制器選型
        2.4.7 模擬環(huán)境平臺搭建
    2.5 本章小結(jié)
第3章 視覺機器人系統(tǒng)標定
    3.1 單目相機標定
        3.1.1 攝像機標定算法原理
        3.1.2 攝像機標定結(jié)果
    3.2 雙目系統(tǒng)標定及校正
        3.2.1 雙目標定算法原理
        3.2.2 雙目校正算法原理
        3.2.3 雙目系統(tǒng)標定及校正結(jié)果
    3.3 機械臂手眼標定
        3.3.1 機械臂手眼模式選擇
        3.3.2 機械臂手眼標定數(shù)學模型
        3.3.3 機械臂手眼標定算法
        3.3.4 機械臂手眼標定結(jié)果
    3.4 視覺系統(tǒng)與衛(wèi)星中板位置關(guān)系確立
        3.4.1 視覺系統(tǒng)與衛(wèi)星中板位置關(guān)系算法設(shè)計
        3.4.2 視覺系統(tǒng)與衛(wèi)星中板位置關(guān)系確立實驗
    3.5 本章小結(jié)
第4章 管路姿態(tài)與焊縫位置識別
    4.1 圖像分割定位導(dǎo)管區(qū)域
    4.2 立體匹配
        4.2.1 全局匹配
        4.2.2 特征匹配
    4.3 管路姿態(tài)估計
        4.3.1 共面旋轉(zhuǎn)角度計算
        4.3.2 平行旋轉(zhuǎn)角度計算
    4.4 焊縫點坐標計算
    4.5 本章小結(jié)
第5章 系統(tǒng)軟件及實驗結(jié)果分析
    5.1 視覺機器人軟件系統(tǒng)
        5.1.1 機械臂驅(qū)動模塊
        5.1.2 系統(tǒng)軟件
    5.2 機械臂定位夾持實驗
    5.3 系統(tǒng)精度分析
        5.3.1 雙目立體視覺系統(tǒng)精度分析
        5.3.2 手眼標定后系統(tǒng)精度分析
        5.3.3 視覺機器人系統(tǒng)總體精度分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝



本文編號：3804888