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《大连海事大学》 2011年
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面向再制造的机器人三维视觉检测系统研究

吴翔  
【摘要】：为了将集机器人技术与非接触检测等先进技术于一体的机器人三维视觉检测系统有效地应用于再制造领域,构建加工-检测-再制造的闭环制造过程,提高再制造工程的自动化和智能化水平,本文重点研究该系统构建中的关键技术,并将其成功应用于工件快速修复系统与涂层厚度检测系统中。主要研究内容和贡献如下： 1.建立了包括机器人运动学、线结构光视觉传感器和系统检测模型在内的机器人三维视觉检测系统的数学模型。 2.完成了机器人三维视觉检测系统的软硬件结构设计。硬件设计中以包含应用约束的传感器检测误差为优化目标,能够设计出符合现场需求的线结构光传感器。软件设计集中考虑了扩展、兼容以及交互性方面的诸多因素,最终搭建出功能完备的机器人三维视觉检测系统的软件平台。 3.在线结构光传感器的现场标定问题的研究中,基于统一的二维平面标靶,首先通过机器人的已知位置关系的运动,标定出系统的内参数与手眼关系参数,其次通过三点透视原理与双重交比不变法标定出光平面参数。 4.提出一种高效的机器人三维视觉检测系统的并发式工作方式。该方式利用缓冲区技术与多线程控制技术将数据的采集与处理流程解耦,能够独立并发执行检测任务中的各耗时环节。 5.研究海量检测数据与标准数据的内存管理与调度,三维显示方式,及带有破损信息的检测数据与标准数据的配准问题。 6.基于本文研究的机器人三维视觉检测系统,设计并实现工件快速修复系统与涂层厚度检测系统,给出各自的系统标定方法,并将机器人三维视觉检测系统实际应用于再制造工程,满足了再制造工程中对产品的在线检测与现场修复两大需求。 最后在总结全文工作的基础上,给出进一步的工作展望。
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP242

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 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
2 周朗明;微（小）型物体视觉测量与重构方法研究[D];武汉大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 朱元丰;基于计算机视觉的SIM卡插槽三维检测系统[D];广东工业大学;2014年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 徐滨士;刘世参;史佩京;;再制造工程的发展及推进产业化中的前沿问题[J];中国表面工程;2008年01期
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4 吴彰良,卢荣胜,宫能刚,费业泰;线结构光视觉传感器结构参数优化分析[J];传感技术学报;2004年04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
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中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 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
2 崔晨旸;三维模型检索中关键技术的研究[D];浙江大学;2005年
3 何广忠;机器人弧焊离线编程系统及其自动编程技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
4 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
5 黄风山;光笔式单摄像机三维坐标视觉测量系统关键技术的研究[D];天津大学;2005年
6 周律;基于视觉伺服的弧焊机器人焊接路径获取方法研究[D];上海交通大学;2007年
7 柳伟;三维模型特征提取与检索[D];上海交通大学;2008年
8 薛婷;三维视觉检测仪器化关键技术研究[D];天津大学;2007年
9 王一;面向测量的多关节运动机构误差模型及标定技术研究[D];天津大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 林君;基于三维图形仿真的弧焊机器人离线编程及其技术实现[D];北京工业大学;2003年
2 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
3 林娜;激光视觉三维测量及其标定技术的研究[D];大连海事大学;2007年
4 陈天飞;线结构光传感器结构优化设计及其摄像机标定技术[D];大连海事大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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6 李保章;黄风山;;光笔式视觉坐标测量中的亚像素图像处理方法[J];半导体光电;2012年01期
7 杨树明,朱强,赵则祥,蒋庄德;纳米压入法测量中初始接触点判断问题研究[J];微纳电子技术;2003年Z1期
8 徐征;王德佳;刘云亮;王俊尧;刘冲;;适用于微纳流控芯片对准连接的微装配系统[J];微纳电子技术;2011年03期
9 余永生;毕卫涛;;远景摄影测量的一种标定方法及其应用[J];北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本);2006年01期
10 赵翠吉;万能测长仪的测量误差分析及其修正[J];北方工业大学学报;1989年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张青锁;刘占时;;数字地形图的误差校正[A];河南地球科学通报2008年卷（下册）[C];2008年
2 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
3 黄进;胡英;马孜;汪洋;;弧形扫描系统关键技术研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 李爱国;王琳;王文标;;用于工件再制造的机器人测量系统建模[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
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6 刘伟锋;张卓;王延江;;基于光线衰减的深度获取方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
7 孙勇;李原;王庆林;陈辉;;基于主动投影的结构光视觉系统的标定[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
8 李学东;全权;蔡开元;;双目鱼眼摄像机噪声分析与外参标定[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
9 金晅宏;戴曙光;穆平安;;机器视觉在汽车前照灯配光检测系统中的应用研究[A];第十三届全国汽车检测技术年会论文集[C];2009年
10 赵越;江南;;一种基于3D矩形靶标的摄像机标定算法及其实现[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王玉全;基于全景视觉的移动机器人同时定位与地图创建方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 刘德铸;声学多普勒流速测量关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 杜宏旺;接管焊接机器人关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010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 吴德烽;计算智能在三维表面扫描机器人系统中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
6 孙贤斌;三维信息获取技术中定标与图形包含问题的研究[D];华中科技大学;2010年
7 朱清波;序列图像三维重建方法研究[D];华中科技大学;2010年
8 王淑珍;基于白光干涉超精密表面形貌测量方法与系统研究[D];华中科技大学;2010年
9 陈志国;基于群体智能的机器视觉的关键技术研究[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 马彦平;基于数字图像的冬小麦、夏玉米长势远程动态监测技术研究[D];华中农业大学;2010年
2 宋抗;压缩机活塞圆度误差数字检测系统研究[D];河南理工大学;2010年
3 饶吉来;基于图像处理的型面联接件检测技术研究[D];河南理工大学;2010年
4 苏志俊;稀土元素对Ni60自熔性合金涂层组织和性能的影响[D];河南理工大学;2010年
5 陈忠翔;基于立体视觉的三维重建方法研究[D];南昌航空大学;2010年
6 孙静;基于双目立体视觉的多相机三维重建技术实现[D];山东科技大学;2010年
7 宗雯雯;基于双目立体视觉的特征点匹配关键技术研究与应用[D];山东科技大学;2010年
8 周谦;工业机器人离线编程及其在光纤激光加工平台中的应用[D];山东科技大学;2010年
9 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
10 李平;基于逆向工程的液压元件设计、检测方法的应用研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吕乃光;孙鹏;娄小平;韩建栋;;结构光三维视觉测量关键技术的研究[J];北京信息科技大学学报(自然科学版);2010年01期
2 吴继华;刘燕德;欧阳爱国;;基于机器视觉的种子品种实时检测系统研究[J];传感技术学报;2005年04期
3 徐颖欣;李醒飞;朱嘉;;远心镜头在回转体测量系统中的应用[J];传感器与微系统;2010年01期
4 李清泉;王植;李宇光;;基于线结构光的3维目标测量与多分辨率建模[J];测绘学报;2006年04期
5 李彩林;郭宝云;李畅;;目标轮廓直线特征的高精度提取[J];测绘学报;2011年01期
6 姚立新,张武学,连军莉;AOI系统在PCB中的应用[J];电子工业专用设备;2004年05期
7 杨冀丰;史建卫;王乐;白英奎;钱乙余;;AOI在SMT中的应用[J];电子工业专用设备;2006年11期
8 余祖俊;杨娅楠;朱力强;;三维激光扫描测量系统标定方法研究[J];电子测量与仪器学报;2007年06期
9 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
10 夏婷,周卫平,李松毅,舒华忠;一种新的Pseudo-Zernike矩的快速算法[J];电子学报;2005年07期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 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
3 吴德烽;计算智能在三维表面扫描机器人系统中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
4 冯其强;数字工业摄影测量技术研究与实践[D];解放军信息工程大学;2010年
5 吴俊芳;小尺寸视觉二维精密检测理论与方法[D];华南理工大学;2011年
6 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
7 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
8 刘斌;微小三维尺寸自动光学检测系统的关键技术研究[D];天津大学;2010年
9 张进;微型零件高精度影像测量系统中关键技术研究[D];天津大学;2010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
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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 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
6 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
7 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
8 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
9 刘彦臣;利用数控设备进行曲面测量的研究[D];华北工学院;2004年
10 王亚青;五轴数控机床在线检测技术研究[D];河北工业大学;2004年
【二级引证文献】
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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
【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 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
3 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
4 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
5 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
6 徐滨士;;热喷涂技术的现状和发展[J];表面工程;1991年01期
7 徐滨士,张伟,马世宁,刘世参;向21世纪的绿色再制造[J];中国表面工程;1999年04期
8 徐滨士,张振学,马世宁,刘世参,朱胜,张伟;新世纪表面工程展望[J];中国表面工程;2000年01期
9 徐滨士,马世宁,刘世参,朱绍华,张伟,朱胜;绿色再制造工程设计基础及其关键技术[J];中国表面工程;2001年02期
10 徐滨士,朱胜,马世宁,刘世参,梁秀兵;装备再制造工程学科的建设和发展[J];中国表面工程;2003年03期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 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
4 何海涛;复杂面形的光学三维测量相关技术研究[D];上海大学;2005年
5 张启灿;动态过程三维面形测量技术研究[D];四川大学;2005年
6 王宗义;线结构光视觉传感器与水下三维探测[D];哈尔滨工程大学;2005年
7 段发阶;计算机视觉检测基础理论及应用技术研究[D];天津大学;1994年
8 黄风山;光笔式单摄像机三维坐标视觉测量系统关键技术的研究[D];天津大学;2005年
9 王芳荣;基于机器人视觉物体三维重构及尺寸测量技术研究[D];吉林大学;2007年
10 薛婷;三维视觉检测仪器化关键技术研究[D];天津大学;2007年
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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
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3 彭凯;光笔三坐标视觉测量系统关键技术的研究[D];天津大学;2004年
4 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
5 郭辉;关节臂式柔性三坐标测量系统关键技术的研究[D];天津大学;2005年
6 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
7 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
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3 王昌银;王应建;林建亚;路甬祥;;基于超稳定性理论的机器人关节模型参考自适应控制[J];自动化技术与应用;1991年01期
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4 苏剑波;冯纯伯;;双机器人手眼协调系统[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年
5 吴成东;陈莉;邹立君;;机器人顺应运动速度与力混合控制[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年
6 杨明;苏学成;李贻斌;樊炳辉;逢振旭;;一种机器人关节控制系统研究[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年
7 吴启迪;刘成菊;张家奇;陈启军;;生物诱导的机器人行走控制研究进展[A];2009年中国智能自动化会议论文集（第四分册）[中国科学（专刊）][C];2009年
8 周友行;邹湘伏;何清华;;多臂机器人关节间的碰撞检测研究[A];中国工程机械学会2003年年会论文集[C];2003年
9 李朝东;;用于机器人的微型直线电机研究与开发现状[A];第十二届中国小电机技术研讨会论文集[C];2007年
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8 王峰;柔性关节机器人的参数辨识及模糊控制研究[D];北京邮电大学;2012年
9 徐鹏;脚掌转动的跳跃机器人轨迹规划与落地稳定性分析[D];哈尔滨工程大学;2012年
10 钟秋波;类人机器人运动规划关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
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1 孙美艳;可重构环保机器人的构形及运动学分析[D];江苏大学;2010年
2 田祥庆;双目家政机器人的目标物识别及抓取研究[D];华南理工大学;2010年
3 贾海军;复杂环境光学模块装校机器人的设计与研究[D];重庆大学;2010年
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