检索结果-内蒙古大学图书馆

机械制造与自动化 2024年第2期53卷 157-161页

作者：赵新闯王化明杨雪峰徐轲沈颖南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

为了直接获取工件轮廓点云,设计一种基于ZYNQ可编程芯片的线激光轮廓传感器。以ZYNQ芯片为核心处理器,设计传感器的图像采集与处理硬件电路。根据相机畸变模型,通过双线性插值法矫正各像素点的灰度值,研究基于法向迭代的灰度重心法以提... 详细信息

为了直接获取工件轮廓点云,设计一种基于ZYNQ可编程芯片的线激光轮廓传感器。以ZYNQ芯片为核心处理器,设计传感器的图像采集与处理硬件电路。根据相机畸变模型,通过双线性插值法矫正各像素点的灰度值,研究基于法向迭代的灰度重心法以提取激光条纹中心线,结合相机参数和激光光平面方程的标定,计算相机坐标系下激光条纹中心点的三维坐标。在ZYNQ芯片中实现上述算法的并行加速,进行工件轮廓扫描测试。结果表明:该传感器可得到工件的三维轮廓点云。

关键词：线激光轮廓传感器 ZYNQ 灰度重心法中心线提取点云

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基于标准圆柱的线激光轮廓扫描机器人手眼标定方法

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机器人 2022年第3期44卷 321-332页

作者：高金锋梁冬泰陈叶凯宁波大学机械工程与力学学院浙江宁波315211 浙江省零件轧制成形技术研究重点实验室浙江宁波315211

在搭载线激光轮廓传感器的机器人平台手眼标定问题中,依靠线激光轮廓传感器输出的2维点云信息进行标定,存在标定过程复杂、标定精度低的缺点。本文针对这些问题,提出一种基于圆柱侧面约束的手眼标定方法。通过改变扫描机器人末端位姿,... 详细信息

在搭载线激光轮廓传感器的机器人平台手眼标定问题中,依靠线激光轮廓传感器输出的2维点云信息进行标定,存在标定过程复杂、标定精度低的缺点。本文针对这些问题,提出一种基于圆柱侧面约束的手眼标定方法。通过改变扫描机器人末端位姿,获得不同位姿下圆柱侧面扫描数据。对于激光平面与圆柱侧面相交得到的椭圆轮廓,利用随机抽样一致性(RANSAC)算法得到椭圆轮廓中心点坐标。利用椭圆轮廓的估计中心点到圆柱中轴线的距离建立约束优化方程,将手眼标定问题转化为约束优化问题。利用粒子群优化(PSO)算法和广义拉格朗日乘子法的融合算法求解约束优化问题,得到手眼标定的变换矩阵。最后基于所提方法进行模拟仿真和扫描重建试验。分别讨论了标定数据误差、标定参照物位置和标定参数初始值对标定结果的影响,并验证了手眼标定精度。结果表明,该方法不受标定参照物位置和标定参数初始值的影响,具有操作简单、通用性强、标定精度高等特点,标定精度在0.15 mm以内,适合现场标定。

关键词：线激光轮廓传感器手眼标定粒子群优化广义拉格朗日乘子法随机抽样一致性算法 3维重建

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基于视觉伺服的复杂空间焊缝识别与轨迹规划研究

基于视觉伺服的复杂空间焊缝识别与轨迹规划研究

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作者：高金锋宁波大学

学位级别：硕士

随着科技的进步和社会需求的增加,人们对复杂空间焊缝的焊接质量、效率以及焊接工作的安全性等提出了更高的要求。然而由于空间焊缝具有种类多、结构复杂、焊缝轨迹难以识别定位以及焊枪姿态难以规划等问题,使依靠传统焊接机器人“示教... 详细信息

随着科技的进步和社会需求的增加,人们对复杂空间焊缝的焊接质量、效率以及焊接工作的安全性等提出了更高的要求。然而由于空间焊缝具有种类多、结构复杂、焊缝轨迹难以识别定位以及焊枪姿态难以规划等问题,使依靠传统焊接机器人“示教-再现”与焊缝实时跟踪焊接的方式存在诸多问题。因此,对不同种类空间焊缝的识别与轨迹规划的研究,具有较大的科学研究价值和重要的现实意义。本文通过将线激光轮廓传感器搭载在焊接机器人末端,组成立体视觉系统,对复杂空间焊缝识别与轨迹规划进行研究。首先,针对末端搭载线激光轮廓传感器的焊接机器人视觉系统标定问题,提出一种基于标准圆柱的手眼标定方法。利用对圆柱侧面扫描数据的约束建立约束优化模型,根据粒子群算法(PSO)和广义Lagrange乘子法的融合算法求解该模型得到标定参数。验证实验结果表明,该标定方法具有较高的精度,其中标定的平移精度在0.15 mm以内,旋转精度在0.3°以内。该方法只需要一块标准的圆柱体,标定过程简单、易操作,标定结果不受标定物位置和标定参数初始值的影响,标定精度高。同时,该标定方法在搭载线激光轮廓传感器的无人机和各类机器人上也具有通用性。其次,针对复杂空间焊缝结构复杂、种类多,以及线激光轮廓传感器测量范围的限制,使得对不同种类的复杂空间焊缝进行数据采集和焊缝识别困难等问题。提出一种基于机器人自主扫描的复杂空间焊缝识别算法。首先根据不同种类的复杂空间焊缝的坡口形状特点,对单帧焊缝轮廓点云数据进行去噪、分割、拟合、求交等操作,提取焊缝特征点。然后利用卡尔曼滤波算法对焊缝特征点识别位置进行修正,提高焊缝识别算法的鲁棒性。最后结合焊缝特征点识别结果和焊缝坡口特点构建焊缝扫描特征点坐标系,完成对复杂焊缝轨迹的自主扫描跟踪。验证实验结果表明,该方法可以有效实现对复杂空间焊缝进行自主扫描识别,焊缝识别的最大误差在0.6 mm以下,满足焊接精度需求。该方法不受线激光轮廓传感器的测量范围和测量死角的影响,且在扫描过程中激光平面始终近似垂直于焊缝所在曲面和焊缝轨迹的切线方向,使焊缝的扫描具有安全、可靠和高效的特点。然后,针对机器人在自主扫描过程中得到的焊缝轮廓特征点易受测量误差与识别算法的影响,使得到的焊缝轨迹具有焊接路径不光滑,焊接速度不稳定等问题。提出了一种位姿插补的焊缝轨迹优化算法。首先,对焊缝轨迹数据进行预处理,得到焊缝轨迹降采样数据,为降低采样误差,以三次B样条算法对采样后的焊缝轨迹进行数据拟合。再以拟合后数据点作为节点,分别利用三次B样条算法与Squad算法对焊缝轨迹的位置和姿态进行插值。验证实验结果表明,所提算法使焊接轨迹的姿态变化更加光滑,最大角度变化由最初的1.017°降低到0.195°,提升80.83%;轨迹位置精度提升了近17%。该算法同时对焊缝轨迹的位置和姿态进行优化,使焊接轨迹的位姿变换具有良好的光滑性,从而提高机器人焊接运动的稳定性与精确性。最后,针对焊接系统的实时性能要求,提出基于ROS机器人操作系统对焊接系统的应用方案进行设计,利用“话题”与“服务”的通讯机制,实现了焊接系统中线激光轮廓传感器与机器人数据的并行采集与处理,保证了数据在时间上的一致性与视觉系统实时定位测量的准确性。然后利用搭建的焊接系统平台,对各类复杂空间焊缝进行自主扫描识别,并对焊接轨迹进行优化。最后利用优化后的焊接轨迹进行焊接模拟实验,并对焊接系统的实时性进行验证与分析。结果表明,该焊接系统可以有效对复杂空间焊缝进行自主识别与轨迹规划,且处理单次数据循环消耗的时间在0.23 s以下,实时性能较好,满足焊接需求。

关键词：复杂空间焊缝线激光轮廓传感器自主扫描焊缝识别轨迹规划

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一种线激光皮带撕裂检测装置在准能选煤厂的应用

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山西焦煤科技 2023年第2期47卷 35-37页

作者：徐仁锋孟宪军贾东准能选煤厂内蒙古鄂尔多斯017100

为了快速、准确地检测出带式输送机工作时发生的皮带纵向撕裂,设计采用Gocator线激光轮廓传感器进行皮带撕裂检测,介绍了Gocator线激光轮廓传感器工作原理,进行了相机、风机组件的模块化结构集成设计,样机在鄂尔多斯准能选煤厂的应用表... 详细信息

为了快速、准确地检测出带式输送机工作时发生的皮带纵向撕裂,设计采用Gocator线激光轮廓传感器进行皮带撕裂检测,介绍了Gocator线激光轮廓传感器工作原理,进行了相机、风机组件的模块化结构集成设计,样机在鄂尔多斯准能选煤厂的应用表明,该皮带撕裂检测装置准确率高,检测精度≥1 mm.

关键词：带式输送机皮带撕裂检测线激光轮廓传感器

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