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《大连海事大学》 2010年
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计算智能在三维表面扫描机器人系统中的应用研究

吴德烽  
【摘要】:为了将集数字化、信号处理、机器视觉及激光传感器等先进技术于一体的三维表面扫描系统有效地应用于制造加工领域,结合具有灵活性及柔性的六自由度机器人组成三维表面扫描机器人系统。为了提高系统扫描精度,本文围绕系统中有关建模标定方法等问题,引入计算智能中的先进算法。主要研究内容和贡献如下: 1.建立三维表面扫描机器人系统的数学模型,包括机器人本体的数学模型,线结构光视觉传感器的数学模型,摄像机的三种畸变模型。 2.建立Motoman-HP3L机器人运动学仿真环境。建立机器人运动学本体标定的实验平台,提出机器人本体的运动学标定目标函数,采用非线性优化方法得到机器人的实际D-H参数,提高了机器人的绝对定位精度。提出二进制人工蜂群算法并用于标定最优测量形位的选择,进一步提高了机器人的绝对定位精度。 3.研究利用同心圆求得圆心真实投影点的方法。给出同心圆目标的亚像素提取方法及流程。提出一种线结构光视觉传感器的标定新方法,为了验证该方法的有效性,设计并建立一种基于同心圆标定靶的实验平台,实验结果表明该方法能够提高线结构光视觉传感器的测量精度。 4.为了提高三维扫描系统整体精度,在系统中引入微粒群径向基神经网络技术,在分析微粒群算法稳定性的基础上,提出一种基于微粒群径向基神经网络的系统整体误差建模及其补偿实施方案。 5.总结了现有的曲面重构方法并对其进行分类。提出一种改进的径向基神经网络用于曲面重构。提出一种具有分数阶项和动量项的反向传播(BP)算法,将其应用于多层前馈神经网络曲面重构,提高了网络的收敛速度。对比径向基神经网络和多层前馈神经网络用于曲面重构的优缺点。 最后在总结全文工作的基础上,给出进一步的工作设想。
【学位授予单位】:大连海事大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP242

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 汪洋;基于视觉测量的铁路列车钩舌检测流水线关键技术研究[D];大连海事大学;2011年
2 李鹏;加工中心在机复合式检测系统的关键技术研究[D];大连海事大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;Rapid Texture Mapping from Image Sequences for Building Geometry Model[J];Geo-Spatial Information Science;2003年03期
2 杨宪铭,贺俊吉,张广军,周富强;圆结构光光条中心亚像素级提取方法[J];光电工程;2004年04期
3 魏振忠;高明;周富强;张广军;;基于辅助摄像机的机器人延伸手眼标定方法[J];光电工程;2008年09期
4 任永杰;邾继贵;杨学友;叶声华;;白车身柔性测量机器人本体补偿方法[J];光电工程;2009年02期
5 吴彰良;孙长库;杨中东;;视觉测量传感器系统结构参数设计分析[J];光电工程;2009年12期
6 李剑峰;汤青;朱建华;徐敏;陈力;;基于大景深三维扫描仪的机器人“手-眼”标定[J];光电子·激光;2006年10期
7 魏振忠;曹黎俊;张广军;;结构光光条中心亚像素快速提取方法[J];光电子.激光;2009年12期
8 韩建栋;吕乃光;董明利;娄小平;;线结构光传感系统的快速标定方法[J];光学精密工程;2009年05期
9 贾倩倩;王伯雄;罗秀芝;;光切法形貌测量中光条中心的亚像素提取[J];光学精密工程;2010年02期
10 崔继文,谭久彬;基于Zernike矩的亚像素边缘定位算法[J];光学技术;2005年05期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李卫国;逆向工程中的曲面重构技术研究及基于Web的应用系统开发[D];南京航空航天大学;2001年
2 单东日;反求工程CAD建模中点云数据区域分割及特征约束重构技术研究[D];浙江大学;2003年
3 王东署;工业机器人标定技术研究[D];东北大学;2006年
4 慈瑞梅;基于CMM测量数据的曲面重构关键技术研究与实现[D];南京理工大学;2006年
5 吴庆阳;线结构光三维传感中关键技术研究[D];四川大学;2006年
6 薛婷;三维视觉检测仪器化关键技术研究[D];天津大学;2007年
7 任永杰;测量机器人本体标定技术研究[D];天津大学;2007年
8 康飞;大坝安全监测与损伤识别的新型计算智能方法[D];大连理工大学;2009年
9 周鲜成;基于微粒群算法的数字图像处理方法研究[D];中南大学;2008年
10 杜新伟;逆向工程中基于径向基函数的曲面重建技术研究[D];吉林大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈树民;基于快速原型制造的逆向工程数据处理关键技术的研究[D];辽宁工程技术大学;2002年
2 谭昌柏;结构件反求建模中的数据处理技术[D];南京航空航天大学;2003年
3 任朴林;基于散乱数据的截面线生成及模型重构技术研究[D];南京航空航天大学;2003年
4 赵宏庆;逆向工程中关于散乱点曲面重构问题的研究[D];西北工业大学;2003年
5 许晓兰;逆向工程中的NURBS曲面重构研究[D];南京理工大学;2003年
6 戴静;逆向工程数据处理关键技术研究[D];南京理工大学;2003年
7 魏华;逆向工程曲面重构技术研究[D];西北工业大学;2002年
8 郑君立;海量数据点三维重构关键技术研究与应用[D];东南大学;2003年
9 郑志成;基于Level Set方法的散乱数据曲面重建[D];大连理工大学;2005年
10 李忠文;神经网络在逆向工程曲面重建中的应用研究[D];南京航空航天大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何广杰;;克隆选择算法及其在路基工程中的应用[J];四川建筑科学研究;2009年01期
2 何进波;;高校科技创安资源有机整合与可持续发展研究[J];安防科技;2010年01期
3 张备伟,吴福朝;基于正十二边行平面模板的摄象机自标定[J];安徽大学学报(自然科学版);2000年04期
4 许小健;张金轮;;微进化算法[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2010年04期
5 来凌红;袁志业;;基于彩色图像处理的产品质量检测研究[J];安徽农业科学;2008年01期
6 来凌红;袁志业;;基于Hermite插值的彩色图像边缘检测种子轮廓[J];安徽农业科学;2008年21期
7 陆克芬;方崇;张春乐;;基于人工鱼群算法的投影寻踪评价方法研究[J];安徽农业科学;2009年23期
8 陆克芬;刘延明;方崇;;基于人工鱼群算法的农田灌溉水质评价投影寻踪分析[J];安徽农业科学;2009年28期
9 周保平;陈立平;;新疆南疆棉花高效生产综合决策支持系统研究[J];安徽农业科学;2009年28期
10 陈祥生;梁栋;王会颖;;人工鱼群算法与遗传算法融合求解聚类问题研究[J];安徽农业科学;2010年36期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王海霞;王春艳;卢晓;;手眼视觉系统的自标定技术[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 洪露;穆志纯;;一种新的克隆混沌调节算法的研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 牛雪娟;刘景泰;孙雷;;基于小波变换的栅格点云多分辨率分析[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 ;Facial Expression Recognition Using RBF Neural Network Based On Improved Artificial Fish Swarm Algorithm[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 ;Recognition of Corners of Planar Checkboard Pattern Image[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 王小方;吴敏;欧阳丽玉;唐青松;;一种GA-PID算法及其在DC-DC转换器中的应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 龚鹍;邓方;陈杰;;基于自适应差分进化算法和傅里叶神经网络的电子罗盘的标定[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
8 洪露;;一种改进克隆选择算法的收敛速度方法研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
9 王亚楠;陈杰;甘明刚;;基于差分进化的改进粒子滤波目标跟踪算法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
10 ;A New Multiple Attribute Decision Making Method Based on Preference and Projection Pursuit Clustering Model[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谭枫;介入式文化算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 刘营;雷达图像编码器的并行处理研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 王蕊;无线传感器网络部署与拓扑控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 王文标;基于视觉测量的快速再制造成形系统关键技术研究[D];大连海事大学;2010年
5 朱清波;序列图像三维重建方法研究[D];华中科技大学;2010年
6 何锐波;基于指数积公式的串联机构运动学标定方法研究[D];华中科技大学;2010年
7 王正家;ACA互连的多因素作用分析与性能优化[D];华中科技大学;2010年
8 刘津甦;复杂环境中的人形机器人行走规划[D];中国科学技术大学;2010年
9 龙海侠;进化算法及其在生物信息中的应用[D];江南大学;2010年
10 单鹂娜;组合式时间编码结构光三维测量方法与技术[D];哈尔滨理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 年军艳;普适计算下的上下文感知计算若干关键技术研究[D];安徽工程大学;2010年
2 柳枝华;微粒群优化算法的改进及应用[D];南昌航空大学;2010年
3 徐元;基于双目立体视觉的匹配算法研究[D];山东科技大学;2010年
4 殷慧;机器人假肢功能设计与分析[D];山东科技大学;2010年
5 孙冰;轴承滚子外径非接触检测系统及算法的研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
6 潘俊任;基于相似度的模糊推理算法研究[D];浙江理工大学;2010年
7 陈阳;基于人工鱼的全局优化文化算法及其应用[D];郑州大学;2010年
8 杨雪娇;点云的边界提取及角点检测算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 姚慧娟;光视觉球形目标识别技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 林华云;蒸汽发生器检修机械臂的视觉测量研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴培德,苑双军;影响铁路行车安全因素的分析[J];北方交通大学学报;1995年S1期
2 张广军;魏振忠;;多视觉检测系统的世界坐标唯一全局标定方法[J];北京航空航天大学学报;2006年11期
3 罗维克;非接触式激光测量系统原理及应用[J];人造板通讯;2004年07期
4 陈晓梅;叶文华;;数控加工尺寸在线检测技术的研究与应用[J];电子机械工程;2006年03期
5 黄风山;钱惠芬;;光笔式单摄像机三维坐标视觉测量系统[J];光电工程;2007年04期
6 翟晋;周富强;张广军;;基于卡尔曼滤波的摄像机标定方法[J];光电工程;2007年09期
7 任永杰;邾继贵;杨学友;叶声华;;白车身柔性测量机器人本体补偿方法[J];光电工程;2009年02期
8 许丽;张之江;;基于共面靶标的结构光标定方法[J];光电子.激光;2009年08期
9 粟时平,李圣怡,王贵林;多轴数控机床的通用运动学综合空间误差模型[J];国防科技大学学报;2001年04期
10 罗政;三维触发式测头的标定与正确使用[J];工具技术;1992年05期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王文标;基于视觉测量的快速再制造成形系统关键技术研究[D];大连海事大学;2010年
2 郑惠江;在机检测中曲面拓扑特征重建和检测点分布关键技术研究[D];天津大学;2010年
3 朱嘉;基于视觉与触觉集成传感的多坐标组合测量系统的研究[D];天津大学;2010年
4 吴翔;面向再制造的机器人三维视觉检测系统研究[D];大连海事大学;2011年
5 雷桂媛;关于蒙特卡罗及拟蒙特卡罗方法的若干研究[D];浙江大学;2003年
6 牛小兵;光栅投射三维轮廓测量技术的研究[D];天津大学;2003年
7 沙吉乐;基于液晶光栅技术的三维视觉测量系统研究[D];天津大学;2003年
8 单东日;反求工程CAD建模中点云数据区域分割及特征约束重构技术研究[D];浙江大学;2003年
9 宋丽梅;基于单幅实时测量图像三维形貌恢复的研究[D];天津大学;2004年
10 吴世雄;逆向工程中多传感器集成的智能化测量研究[D];浙江大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王定祥;数控加工CCD检测关键技术的研究[D];兰州理工大学;2011年
2 张庚申;面向数控车床的在线检测系统研究与开发[D];广东工业大学;2011年
3 姜斌;基于加工特征的零件设计方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
4 王广彦;基于CAD的加工中心在线检测关键技术研究[D];河北工业大学;2002年
5 陈树民;基于快速原型制造的逆向工程数据处理关键技术的研究[D];辽宁工程技术大学;2002年
6 谭昌柏;结构件反求建模中的数据处理技术[D];南京航空航天大学;2003年
7 辛娜;加工中心在线检测实物编程技术研究及系统开发[D];河北工业大学;2003年
8 翟庆光;基于示教的加工中心在线检测技术研究[D];河北工业大学;2003年
9 孙志海;基于CAD的加工中心在线检测系统研究与开发[D];河北工业大学;2003年
10 戴静;逆向工程数据处理关键技术研究[D];南京理工大学;2003年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 吴淑定;王培俊;李文涛;;高速铁路道岔的数字化检测及多通道可视化[J];机械工程与自动化;2014年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 聂建辉;自定位实物数字化技术研究[D];大连海事大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 侯瑀;五轴视觉检测系统的运动学参数标定方法研究[D];大连海事大学;2013年
2 吴淑定;数字化检测与立体显示技术在高速铁路道岔检测中的应用研究[D];西南交通大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴剑波,崔振,赵宏,谭玉山;光刀中心自适应阈值提取法[J];半导体光电;2001年01期
2 刘晨;费业泰;卢荣胜;张勇斌;陈晓怀;;主动三维视觉传感技术的研究[J];半导体光电;2006年05期
3 王茂森;邹建成;钟文琦;;基于二次V系统的数字图像水印技术[J];北方工业大学学报;2006年03期
4 肖扬,杜锡钰;时变离散系统的渐进稳定性检验定理及算法[J];北方交通大学学报;1998年06期
5 桑新柱,吕乃光;三维形状测量方法及发展趋势[J];北京机械工业学院学报;2001年02期
6 贺俊吉,张广军;结构光三维视觉检测中光条图像处理方法研究[J];北京航空航天大学学报;2003年07期
7 傅健,路宏年;工业CT半扫描成像技术[J];北京航空航天大学学报;2005年09期
8 刘连忠,汪一彭,张启先;机器人逆运动学的数值解法[J];北京航空航天大学学报;1995年01期
9 周文灵,张远鹏,陈敏,董士海,吕培军,樊星,李国珍;口腔义齿的三维造型方法探讨[J];北京生物医学工程;1995年02期
10 徐虎;;数字化的故宫[J];中国文化遗产;2004年03期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李卫国;逆向工程中的曲面重构技术研究及基于Web的应用系统开发[D];南京航空航天大学;2001年
2 李维诗;基于医学断层轮廓数据的反求CAD建模理论与方法研究[D];浙江大学;2002年
3 李剑;基于激光测量的自由曲面数字制造基础技术研究[D];浙江大学;2002年
4 徐利华;多传感器光学三维脚型测量系统的研究[D];四川大学;2002年
5 肖双九;反求工程中三角网格划分及其应用的关键算法研究[D];西北工业大学;2002年
6 吴斌;大型物体三维形貌数字化测量关键技术研究[D];天津大学;2003年
7 李茂军;单亲遗传算法理论及应用[D];湖南大学;2002年
8 牛小兵;光栅投射三维轮廓测量技术的研究[D];天津大学;2003年
9 沙吉乐;基于液晶光栅技术的三维视觉测量系统研究[D];天津大学;2003年
10 林慎旺;三坐标测量机精度检测评定及虚拟坐标系统研究[D];合肥工业大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王晓波;牙磨耗量计算机辅助三维测量的研究[D];第四军医大学;2002年
2 苏海;反求工程在工业设计中的应用研究[D];昆明理工大学;2002年
3 邹小平;脚型计算机辅助测量:系统校准与三维重建[D];四川大学;2003年
4 王美华;不变量理论在模式识别中的应用[D];燕山大学;2004年
5 蔡清华;散乱数据的NURBS曲面建模与数控加工技术研究[D];沈阳工业大学;2004年
6 谢勇辉;三维激光扫描系统的标定自动化技术及精度研究[D];华中科技大学;2004年
7 陈昌宋;商品化的反求系统三维重构关键技术研究[D];华中科技大学;2004年
8 王浩;基于视觉的形貌测量拼接技术研究[D];天津大学;2005年
9 郑俊;基于立体视觉的通用测量机器人标定模式研究[D];天津大学;2005年
10 王一;测量机器人模型误差及标定方法的研究[D];天津大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王全福,刘进长;机器人的昨天、今天和明天[J];中国机械工程;2000年Z1期
2 李旻,章亚男,龚振邦;微小机器人的移动方式[J];光学精密工程;2000年04期
3 张伟;南斯拉夫机器人事业的发展[J];机器人技术与应用;2000年04期
4 谈世哲,杨汝清;机器人可靠性设计的管理与规划[J];机器人技术与应用;2000年05期
5 卢景春,高怀孝,解建平,程壮;邮政运输机器人的控制及综合信息管理系统[J];机械与电子;2000年01期
6 李斌,董慧颖,白雪;可重构机器人研究和发展现状[J];沈阳工业学院学报;2000年04期
7 谢明江,代颖,施颂椒;基于非线性H_∞状态反馈的机器人鲁棒控制[J];机器人;2001年02期
8 谭民,范永,徐国华;机器人群体协作与控制的研究[J];机器人;2001年02期
9 谢胜利,谢振东;终端受限机器人系统轨道跟踪的新控制算法[J];自动化学报;2001年02期
10 高志军,颜国正,丁国清,颜德田;基于多机器人臂间协作的通信机制的设计与实现[J];系统工程与电子技术;2001年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王静;边继东;张大慧;林峰华;张宏;;管道定量采样机器人系统设计[A];2009全国虚拟仪器大会论文集(二)[C];2009年
2 黄海明;杨雷;宋跃;赖思沅;;智能保安巡逻机器人[A];2009全国虚拟仪器大会论文集(二)[C];2009年
3 王明辉;马书根;李斌;;独立操作型可重构机器人群体的动态层次体系结构研究[A];第八届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2010年
4 许家中;孔祥冰;尤波;李长峰;禹鑫燚;;教学及实验演示机器人的研制[A];高教改革研究与实践(上册)——黑龙江省高等教育学会2003年学术年会论文集[C];2003年
5 于季刚;黄玮;庄明峰;吴双临;;大学工科开设机器人技术实践性课程的初探[A];第十六届电工理论学术年会论文集[C];2004年
6 晁代宏;刘荣;吴跃民;宗光华;;光波导封装机器人系统研究现状[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年
7 潘耀鹏;;“猎隼”固定翼空中机器人系统设计报告[A];2004中国空中机器人大赛论文汇编[C];2004年
8 席裕庚;陈卫东;;机器人向智能化的发展及其关键技术[A];05'中国自动化产业高峰会议暨中国企业自动化和信息化建设论坛论文集[C];2005年
9 严世榕;;一种悬挂式擦窗机器人系统的动力学研究[A];系统仿真技术及其应用(第7卷)——'2005系统仿真技术及其应用学术交流会论文选编[C];2005年
10 杨淮清;肖兴贵;姚栋;方兴;;一种实用化水面救援机器人系统研究[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(上册)[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 早报记者 李祎 臧鸣;中学生发电邮反对机器人“冰冷升级”[N];东方早报;2010年
2 本报记者 王春 实习生 黄若雪;信不信由你,这些都是机器人干的[N];科技日报;2011年
3 本报记者 于宁;新松机器人身手不一般[N];中国经营报;2001年
4 思哲;考古机器人诞生记[N];中国文化报;2013年
5 本报记者 闵杰;转变观念拥抱机器人[N];中国电子报;2013年
6 本报记者 崔彩凤;机器人迎来发展契机 产业基地建设风起云涌[N];中国高新技术产业导报;2013年
7 叶星 马浩剑;年产12000套机器人[N];常州日报;2013年
8 刘健;机器人:是福还是祸?[N];北京日报;2013年
9 本报记者 李艳;我国机器人产业崛起之困[N];科技日报;2014年
10 MEB记者 谭思敏;机器人产业呼唤“三链”协同发展[N];机电商报;2014年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 冯伟兴;群体机器人的运动行为基础研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
2 崔益安;多机器人协同覆盖技术研究[D];中南大学;2008年
3 杨茂;群体机器人系统分布式协同控制方法与协同行为分析[D];吉林大学;2010年
4 白相林;水平井牵引机器人关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 郭彤;基于钹形压电复合驱动的微小管内机器人技术研究[D];浙江大学;2005年
6 舒庆;防风固沙草方格铺设机器人设计及动力学分析[D];东北林业大学;2007年
7 刘贞;基于无线传感器网络的机器人分布式导航方法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
8 陈云兰;机器人臂振动系统的控制及稳定性研究[D];天津大学;2010年
9 魏娟;煤矿救援机器人系统运载车关键技术研究[D];西安科技大学;2011年
10 杨永明;群体机器人系统协同行为研究[D];吉林大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 韩冷飞;深海作业型机器人防滑控制研究[D];中南大学;2008年
2 李红旗;机器人在未来战场上的配置优化研究[D];南京理工大学;2009年
3 蔡慧玲;基于802.15.4的机器人网络[D];上海交通大学;2010年
4 王聪颖;障碍环境中的多机器人编队研究[D];浙江大学;2010年
5 张林;家庭清扫机器人的电源自动对接系统[D];哈尔滨工业大学;2008年
6 朱顺利;基于行为的自主清扫机器人的研究[D];江西理工大学;2008年
7 薛匡正;脑控机器人系统运动控制算法研究[D];大连理工大学;2010年
8 王冉冉;仿鱼机器人稳态游动的水动力性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 阮晓燕;胶囊机器人空间万向旋转磁场驱动控制方法[D];大连理工大学;2010年
10 王醒策;基于强化学习的多机器人编队方法研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
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