钛合金管路焊缝位置识别系统设计

发布时间：2023-04-29 01:33

　　随着新一代卫星平台对推进系统管路的生产周期、焊接质量提出更高的要求,对焊接设备自动化和智能化程度的要求也日益提高,传统的依靠手工操作来完成推进系统管路焊接的方法逐渐无法满足需求。针对这一实际项目背景,本文在双目立体视觉技术的基础上对钛合金管路姿态估计和焊缝位置识别计算进行了研究,并以此控制工业机械臂实现对钛合金管路对接焊缝的自动夹持功能。该研究对提高卫星推进系统管路的生产效率和质量具有重要的现实意义。本课题来自于某航天院所的科研项目。此项目旨在研制一套针对卫星平台推进系统管路的全自动焊接作业平台。本文在明确项目背景和研究意义的基础上对视觉机器人在国内外的研究现状进行了调研和分析,最终完成了钛合金管路焊缝位置识别系统的设计和研制。本文研究了摄像机的成像模型和双目立体视觉的基本原理,根据系统设计原则和技术指标对用到的硬件设备进行了选型,在此基础上设计并搭建了能够自动定位钛合金管路对接焊缝的视觉机器人系统。针对视觉机器人系统的标定,研究了单目相机标定的原理及相关算法,双目系统标定及校正原理、机械臂手眼标定原理以及视觉系统与卫星中板位置关系确立原理,并根据以上理论完成了视觉机器人系统的所有标定...

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究的背景和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究的背景和意义
    1.2 视觉机器人研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 视觉机器人系统总体设计
    2.1 摄相机成像模型
        2.1.1 投影几何
        2.1.2 透镜畸变模型
    2.2 双目立体视觉原理
    2.3 视觉机器人系统总体设计
        2.3.1 系统设计原则及技术指标
        2.3.2 总体设计方案
    2.4 硬件选型
        2.4.1 工业机械臂
        2.4.2 相机和镜头的选型
        2.4.3 光源的选型和自动化控制
        2.4.4 双目系统基线距离的确定与安装
        2.4.5 交换机的选型
        2.4.6 焊钳钳口开合电机及控制器选型
        2.4.7 模拟环境平台搭建
    2.5 本章小结
第3章 视觉机器人系统标定
    3.1 单目相机标定
        3.1.1 摄像机标定算法原理
        3.1.2 摄像机标定结果
    3.2 双目系统标定及校正
        3.2.1 双目标定算法原理
        3.2.2 双目校正算法原理
        3.2.3 双目系统标定及校正结果
    3.3 机械臂手眼标定
        3.3.1 机械臂手眼模式选择
        3.3.2 机械臂手眼标定数学模型
        3.3.3 机械臂手眼标定算法
        3.3.4 机械臂手眼标定结果
    3.4 视觉系统与卫星中板位置关系确立
        3.4.1 视觉系统与卫星中板位置关系算法设计
        3.4.2 视觉系统与卫星中板位置关系确立实验
    3.5 本章小结
第4章 管路姿态与焊缝位置识别
    4.1 图像分割定位导管区域
    4.2 立体匹配
        4.2.1 全局匹配
        4.2.2 特征匹配
    4.3 管路姿态估计
        4.3.1 共面旋转角度计算
        4.3.2 平行旋转角度计算
    4.4 焊缝点坐标计算
    4.5 本章小结
第5章 系统软件及实验结果分析
    5.1 视觉机器人软件系统
        5.1.1 机械臂驱动模块
        5.1.2 系统软件
    5.2 机械臂定位夹持实验
    5.3 系统精度分析
        5.3.1 双目立体视觉系统精度分析
        5.3.2 手眼标定后系统精度分析
        5.3.3 视觉机器人系统总体精度分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3804888