论文摘要
激光焊缝传感器参数标定在机器人焊缝研究领域具有十分重要的实际意义,所以亟待开发一种快速实用的工业现场参数标定方法,以适应高效自动化焊接生产领域。本文的标定内容主要包括:相机内外参数标定、结构光平面标定和焊接机器人手眼标定三步。相机内参数标定包括相机主点、焦距和外参数矩阵的确定,这部分标定通过Matlab经典工具箱Camera Calibrator来实现。结构光平面标定,采用棋盘格标定板,基于交比不变法可以求出结构光平面方程。手眼标定通过控制机器人,使六轴机器人末端焊枪进行多次姿态变换,记录每个姿态下示教器具体读数,结合特征点相机坐标系下的值,再求得旋转矩阵和平移向量,从而得出手眼变换关系。最后进行焊接实测验证标定方法的可行性。本文对整个焊缝跟踪系统进行整体标定,标定过程中对焊缝图像处理技术进行了深入研究得到焊缝特征点位置信息。本文以传统的结构光测量为基础,结合焊接环境的特殊工作背景,研制出符合焊接工艺要求的激光焊缝专用传感器和标定平台,将传感器获取的焊缝位置信息反馈给机器人,从而指导机器人动作。通过实验获得数据验证标定方法准确可靠,标定的步骤清晰合理,且易于实现,而且标定后的激光焊缝传感器精度满足工业现场焊接工艺要求。
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摘要Abstract第1章 绪论 1.1 课题研究背景及意义 1.2 激光焊缝标定技术国内外研究现状 1.2.1 国外研究现状 1.2.2 国内研究现状 1.3 课题主要研究内容第2章 传感器组成和测量原理 2.1 标定测量系统原理简述 2.2 六自由度机器人模块 2.2.1 简述 2.2.2 实验用弧焊机器人 2.3 直射式激光三角法 2.4 激光焊缝传感器设计 2.4.1 器件选型 2.4.2 激光焊缝传感器实物 2.5 本章小结第3章 激光焊缝图像处理 3.1 焊缝图像处理流程 3.2 焊缝图像采集 3.3 焊缝图像预处理 3.3.1 焊缝图像高斯滤波预处理 3.3.2 焊缝灰度直方图和均衡化 3.3.3 中值滤波 3.3.4 图像二值化 3.4 特征点提取方法研究 3.4.1 ROI提取 3.4.2 特征点提取 3.4.3 焊缝特征点位置去抖动 3.5 本章小结第4章 标定方法 4.1 系统标定流程 4.2 相机参数标定 4.2.1 相机成像原理 4.2.2 传统的相机标定方法 4.2.3 Matlab工具箱标定相机参数 4.2.4 坐标系的旋转和平移 4.3 结构光平面标定 4.3.1 交比不变原理 4.3.2 结构光标定 4.3.3 最小二乘法拟合的实现过程 4.4 手眼标定 4.4.1 各坐标系定义 4.4.2 求解旋转矩阵和平移向量 4.5 本章小结第5章 标定实验 5.1 传感器标定实验结果 5.1.1 标定过程简述 5.1.2 工业相机内部参数标定数据 5.2 结构光平面参数方程 5.2.1 交点P在相机坐标系下的值 5.2.2 最小二乘法拟合出结构光平面方程 5.3 六轴机器人手眼标定实验结果 5.4 实际焊接效果和误差分析 5.4.1 示教器读数与计算所求坐标值对比 5.4.2 焊接误差分析 5.5 本章小结结论参考文献攻读学位期间的学术成果致谢
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 许进
导师: 许景波
关键词: 机器视觉,焊缝传感器标定,结构光标定,相机参数标定
来源: 哈尔滨理工大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技
专业: 物理学,金属学及金属工艺,无线电电子学,自动化技术
单位: 哈尔滨理工大学
分类号: TG441.7;TP242;TN249
总页数: 70
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标签：机器视觉论文; 焊缝传感器标定论文; 结构光标定论文; 相机参数标定论文;
