视觉引导的制孔机器人末端位姿调整

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本文密切结合基于加工机器人的大尺寸工件现场高效精密加工需求,系统研究了采用条纹投影技术的机器人辅助测量系统,并以制孔机器人为对象,研究了大尺寸工件制孔加工过程中的测量工艺,包括机器人定位误差测量方法、制孔过程中孔位法向误差测量和补偿方法,以及工件三维廓形测量方法等。主要研究成果如下:在测量原理方面,提出了一套基于条纹投影的机器人辅助测量系统,研究了该系统的硬件组成和测量原理,涉及测量系统的结构设计、视觉传感器的成像模型与参数标定,以及廓形三维重构等内容。在机器人定位误差测量方面,提出一种基于双目视觉的机器人定位误差测量的方法。该方法采用条纹投影测量系统中的双目视觉获取工件上圆形基准坐标,然后利用最小二乘法求取位姿关系。其中,针对圆形基准坐标提取的问题,提出了基于双目视觉的圆形基准坐标提取方法,相比于现有的方法,该方法避免使用同心圆标记且省略圆的半径信息,算法简洁快速。在制孔机器人末端位姿调整方面,首先研究了基于三维点云的孔位法向测量方法,然后,提出了一种机器人末端位姿的调整方法实现对孔位法向误差补偿。通过三维重建工件的廓形测量孔位法向的方法可代替专用的孔位法向测量设备,提高了测量系统的灵活性。在实验方面,本文以TriMule机器人为载体,搭建了基于条纹投影的机器人辅助测量系统的实验平台。实验结果表明,提出的机器人辅助测量系统的精度满足机器人制孔的精度需求,研究的机器人定位误差测量的方法和制孔机器人末端位姿调整的方法正确有效。
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