噴涂機器人作為智能機器人在工業(yè)制造領域的一個重要分支,廣泛應用于汽車、船舶以及航空航天等領域,對于作業(yè)環(huán)境的改善以及生產(chǎn)效率的提高起到了很大的作用。目前大部分的噴涂機器人還是采用人工示教的方式進行噴涂路徑規(guī)劃,不僅對示教人員的健康存在一定威脅,而且難以保證噴涂的質(zhì)量,一旦工件的類型發(fā)生改變就要重新進行示教。因此,研究噴涂機器人的自動路徑規(guī)劃方法是非常有必要的,特別是對于一些多品種工件混線生產(chǎn)的柔性生產(chǎn)線來說。本文基于工件的三維點云,對于噴涂機器人的自動路徑規(guī)劃方法進行了研究。首先,完成了系統(tǒng)的總體方案設計。包括數(shù)據(jù)的采集方法、預處理流程以及獲取噴涂路徑的方法等。研究了激光傳感器的工作原理,并利用激光傳感器獲得了工件表面的三維數(shù)據(jù)。為了獲得高質(zhì)量的點云數(shù)據(jù),研究了點云的預處理方法。將統(tǒng)計濾波與雙邊濾波算法結(jié)合去除點云離群點,平滑表面噪聲。通過邊緣保持的點云精簡算法對原始點云進行下采樣。最后針對單傳感器獲取點云數(shù)據(jù)存在的一些問題,設計了基于多傳感器的數(shù)據(jù)采集方法并研究了多傳感器之間的數(shù)據(jù)配準算法。其次,對機器人噴涂的過程進行建模。在建立空氣噴槍的單點涂層厚度沉積模型的基礎上,計算出直線型路徑...

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 噴涂機器人路徑規(guī)劃技術的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 點云邊緣提取技術的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 國內(nèi)外文獻綜述的簡析
    1.3 課題的主要研究內(nèi)容
第2章 三維點云獲取與數(shù)據(jù)預處理
    2.1 引言
    2.2 系統(tǒng)總體方案設計
    2.3 三維點云數(shù)據(jù)的獲取
        2.3.1 激光傳感器的工作原理
        2.3.2 點云數(shù)據(jù)的獲取
    2.4 點云數(shù)據(jù)的預處理
        2.4.1 統(tǒng)計濾波去除離群點
        2.4.2 基于邊緣保持的點云數(shù)據(jù)精簡
        2.4.3 點云法向量的計算與修正
        2.4.4 改進雙邊濾波平滑點云
        2.4.5 多傳感器點云配準
    2.5 本章小結(jié)
第3章 噴涂過程建模及噴涂參數(shù)優(yōu)化
    3.1 引言
    3.2 噴涂過程建模
        3.2.1 噴涂過程影響因素分析
        3.2.2 橢圓雙β噴涂模型的建立
        3.2.3 曲面涂層厚度沉積模型的建立
        3.2.4 直線路徑涂層厚度沉積模型的建立
    3.3 噴涂參數(shù)優(yōu)化
        3.3.1 相鄰路徑涂層厚度沉積模型的建立
        3.3.2 基于多約束單目標優(yōu)化的噴涂參數(shù)求解
    3.4 本章小結(jié)
第4章 機器人噴涂路徑的獲取
    4.1 引言
    4.2 噴涂空間各坐標系的構(gòu)建
    4.3 工件表面的噴涂機器人路徑規(guī)劃算法
        4.3.1 工件位姿識別與變換
        4.3.2 切片截面數(shù)據(jù)的獲取與排序
        4.3.3 噴涂路徑點噴槍位姿的獲取
    4.4 工件邊緣的噴涂機器人路徑規(guī)劃算法
        4.4.1 工件的邊緣提取
        4.4.2 邊緣數(shù)據(jù)的分離
        4.4.3 邊緣數(shù)據(jù)排序
    4.5 B樣條曲線擬合路徑點
    4.6 噴涂機器人路徑規(guī)劃的結(jié)果
    4.7 本章小結(jié)
第5章 機器人噴涂系統(tǒng)搭建及實驗研究
    5.1 引言
    5.2 噴涂機器人路徑規(guī)劃實驗平臺
        5.2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
        5.2.2 噴涂機器人系統(tǒng)
    5.4 噴涂路徑規(guī)劃實驗驗證
        5.4.1平板類工件的噴涂路徑規(guī)劃實驗
        5.4.2自由曲面類工件的噴涂路徑規(guī)劃實驗
        5.4.3工件邊緣噴涂路徑規(guī)劃實驗
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文
致謝



本文編號：4014390