機器人制孔視覺測量系統(tǒng)開發(fā)研究.pdf

1、如今飛機制造業(yè)對飛機裝配技術提出了高質量、高效率和低成本的生產要求。而對于飛機裝配，由于大型飛機壁板上裝配孔數(shù)量有數(shù)千個之多，且材料一般又難以加工，故孔加工是飛機裝配的主要瓶頸之一。在這種情形下，機器人制孔技術便成為了飛機裝配領域的一個重要應用和研究方向，其中加工孔定位是其位置精度補償關鍵技術的重要組成部分。為實現(xiàn)機器人制孔的自主定位，提高自動化和柔性化水平，本文為飛機裝配領域的機器人制孔開發(fā)了一套視覺測量系統(tǒng)。
　　本文第一章介

2、紹了機器人制孔視覺測量系統(tǒng)的國內外發(fā)展現(xiàn)狀，概述和總結了系統(tǒng)開發(fā)的相關技術及其研究現(xiàn)狀，給出了本論文的研究意義、內容和框架;
　　對于圖像上孔位的提取算法，第二章根據生產需要提出了算法開發(fā)應考慮的三種性能:精度、魯棒性和處理速度，并為有不同性能需求的三種應用情形:手眼標定、自動搜索和視覺測量，開發(fā)了相適應的基于OpenCV的孔位提取算法;
　　對于機器人手眼標定問題，第三章提出了基于標定板裝置幾何關系特性的手眼標定方法，該方

3、法一方面將刀具坐標系的建立依托在標定板上，另一方面通過標定板九孔陣列圖像來標定相機內外參數(shù)，從而可通過由九孔陣列建立的標定板工件坐標系來確定手眼關系。本章介紹了標定原理，設計了標定板裝置的機械結構，完成了標定中相關計算，詳細闡述了該標定方法的應用流程;
　　第四章進行了視覺測量誤差分析，對物距和垂直度兩大主要誤差影響因素進行了實驗研究，并也結合了理論研究，提出了二者的誤差允許范圍以及它們的控制方法:基于使用壓腳位移傳感器組調姿的垂

4、直度控制方法和基于應用圖像清晰度評價函數(shù)進行相機對焦的物距控制方法，而且為進一步保證測量精度，在測量方式上提出了一種將待測孔位逐步收斂至成像中心的迭代測量方法;
　　第五章介紹了視覺測量系統(tǒng)的開發(fā)，給出了系統(tǒng)的軟硬件總體架構，以及軟件系統(tǒng)的界面布局和功能組成，闡述了相機對焦、孔位搜索和孔位測量等主要視覺功能的運行機理、實現(xiàn)方式以及軟件操作方法等。最后進行了系統(tǒng)的驗證實驗，實驗表明，系統(tǒng)各功能運行良好，手眼標定方法可行，迭代測量效率