基于工業(yè)機(jī)器人的三維激光掃描測量系統(tǒng)研究.pdf

1、三維形貌測量技術(shù)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)制造領(lǐng)域，是目前工業(yè)測量中的研究熱點(diǎn)之一。論文研究了一種面向工業(yè)制造的柔性視覺形貌測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用線結(jié)構(gòu)光傳感器與工業(yè)機(jī)器人相結(jié)合，具有靈活性好、通用性好、非接觸測量、自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)。論文從建立測量系統(tǒng)的需要出發(fā)，深入分析了該系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)研究了其中的若干關(guān)鍵技術(shù)，包括機(jī)器人手眼標(biāo)定、機(jī)器人本體標(biāo)定、點(diǎn)云處理算法等，并編制了測量軟件。實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)具備實(shí)際可行性和較好的測量精度。論文的主

2、要研究內(nèi)容如下：
　　 1.概括總結(jié)了目前的空間坐標(biāo)測量技術(shù)，結(jié)合視覺傳感器與工業(yè)機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)，提出了基于工業(yè)機(jī)器人的柔性三維形貌測量方法，并著重分析了系統(tǒng)的組成及關(guān)鍵技術(shù)。
　　 2.重點(diǎn)研究了該系統(tǒng)中的線結(jié)構(gòu)光傳感器測量原理、數(shù)學(xué)模型等，闡述了工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)。
　　 3.以機(jī)器人DH運(yùn)動學(xué)模型為基礎(chǔ)并依據(jù)傳感器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了一種“基于虛擬特征點(diǎn)的定點(diǎn)變位姿”手眼標(biāo)定方法。在討論運(yùn)動學(xué)模型的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析

3、了機(jī)器人的微分運(yùn)動學(xué)，推導(dǎo)了機(jī)器人的定位誤差模型，并利用共球面約束求解機(jī)器人連桿參數(shù)誤差和優(yōu)化手眼參數(shù)。
　　 4.針對測量系統(tǒng)在機(jī)器人不同姿態(tài)下掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)存在誤差，提出了應(yīng)用最近點(diǎn)迭代(ICP)算法實(shí)現(xiàn)不同姿態(tài)下點(diǎn)云的拼合以減少系統(tǒng)誤差的思想。深入分析了ICP算法模型，并采用奇異值分解法求解出不同區(qū)域點(diǎn)云的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系；提出了一種最近點(diǎn)尋找策略，使最近點(diǎn)迭代算法的收斂速度和匹配精度得以提高；編制了相應(yīng)的測量軟件。