基于激光雷達(dá)的船體表面焊縫識(shí)別與打磨機(jī)器人系統(tǒng)研究.pdf

1、為了加強(qiáng)船體表面作業(yè)無(wú)人化的開發(fā)研究,提高造船自動(dòng)化程度,提高造船效率,結(jié)合船體表面作業(yè)處理時(shí)人工操作的困難性，提出了利用基于激光雷達(dá)的船體表面焊縫識(shí)別與打磨機(jī)器人系統(tǒng)來代替人工操作的問題，為滿足造船環(huán)境的安全性要求，設(shè)計(jì)了基于磁吸附式機(jī)構(gòu)的表面處理機(jī)器人機(jī)構(gòu)。利用激光雷達(dá)對(duì)船體表面的焊縫進(jìn)行識(shí)別與定位，通過三維表面重構(gòu)技術(shù)完成了基于三維數(shù)據(jù)的表面可視化功能。通過試驗(yàn)驗(yàn)證了激光雷達(dá)識(shí)別的精度和表面重構(gòu)算法，證實(shí)了算法的可行性。
　

2、　首先，本文研究了國(guó)內(nèi)外關(guān)于表面處理機(jī)器人以及激光雷達(dá)掃描技術(shù)的研究，提出了基于激光雷達(dá)的船體表面焊縫檢測(cè)、表面重構(gòu)與打磨系統(tǒng)方案。
　　然后，結(jié)合船體表面處理時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，從應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的角度將整個(gè)系統(tǒng)分成機(jī)械部分和電氣控制部分，分析了該系統(tǒng)的功能要求以及性能指標(biāo)之后，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與選型工作，對(duì)幾個(gè)主要的自設(shè)計(jì)敏感工件做了有限元分析驗(yàn)證了其強(qiáng)度性能。
　　接著，從電氣控制角度，分別介

3、紹電氣系統(tǒng)硬件選型和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究，對(duì)工控機(jī)、電機(jī)系統(tǒng)、激光雷達(dá)、變頻器以及限位傳感器等器件進(jìn)行了選型?；谙到y(tǒng)功能要求分模塊完成了控制軟件系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，在MFC框架下開發(fā)了焊縫識(shí)別與打磨系統(tǒng)軟件。
　　再者，針對(duì)焊縫識(shí)別、重構(gòu)與打磨系統(tǒng)中焊縫的識(shí)別與點(diǎn)云重構(gòu)算法進(jìn)行了研究，介紹了雷達(dá)的工作原理，研究了焊縫數(shù)據(jù)點(diǎn)的提取以及基于數(shù)據(jù)的聚類分組濾波算法，并且進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析，研究了三維點(diǎn)云的表面重構(gòu)算法，對(duì)比了曲面擬合和三角化