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逆向工程机器人系统优化技术研究

杨云翔  
【摘要】: 随着制造业的快速发展,柔性生产和再制造领域的地位日渐提高。这些领域与测量和检测息息相关,近些年来测量手段越来越先进,其中三维激光测量手段具有高精度、非接触、测速快等诸多优点而被广泛应用于制造业当中。制造业当中的再制造领域的快速发展提高了我国资源节约和环境保护的水平,使我国实现工业生产低碳化和可持续发展的目标成为可能。逆向工程机器人系统是再制造工业重要的生产平台,优化此系统对提高再制造以及制造业的生产效率和生产质量非常重要。 本文根据逆向工程机器人系统的研究需求,对滤光镜误差补偿和路径规划进行了深入研究。滤光镜误差补偿的研究为提高三维激光扫描精度奠定了基础,路径规划的研究为各种破损工件修复制定了合理的方案。本文研究内容主要包括以下两个方面: 1.针对三维激光扫描精度容易受到环境光的干扰,本文采取在摄像机上加装滤光镜滤除不相关的光线的办法予以解决,但是滤光镜改变了进入摄像机光线路径,运用原有模型进行相关运算必将带来测量误差。本文在滤光镜误差分析的基础上,对误差补偿进行了较全面的研究,给出了曲线拟合、神经网络、直接补偿和建立模型四种补偿方案并且通过实验验证了这些方法的有效性。 2.根据逆向工程机器人系统的工作特点,对其中重要的标定算法进行了研究与实现,利用ICP配准、主元分析、点云切片和寻找凸包等技术制定了破损工件修复路径的算法,通过实际的修复实验验证了此解决办法的可靠性与有效性。


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