基于激光雷達的船體表面焊縫識別與打磨機器人系統(tǒng)研究.pdf

1、為了加強船體表面作業(yè)無人化的開發(fā)研究,提高造船自動化程度,提高造船效率,結(jié)合船體表面作業(yè)處理時人工操作的困難性，提出了利用基于激光雷達的船體表面焊縫識別與打磨機器人系統(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)計了基于磁吸附式機構(gòu)的表面處理機器人機構(gòu)。利用激光雷達對船體表面的焊縫進行識別與定位，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。通過試驗驗證了激光雷達識別的精度和表面重構(gòu)算法，證實了算法的可行性。
　

2、　首先，本文研究了國內(nèi)外關(guān)于表面處理機器人以及激光雷達掃描技術(shù)的研究，提出了基于激光雷達的船體表面焊縫檢測、表面重構(gòu)與打磨系統(tǒng)方案。
　　然后，結(jié)合船體表面處理時的現(xiàn)場環(huán)境，從應(yīng)用實現(xiàn)的角度將整個系統(tǒng)分成機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之后，設(shè)計了系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)，進行了整體結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵零部件的設(shè)計與選型工作，對幾個主要的自設(shè)計敏感工件做了有限元分析驗證了其強度性能。
　　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)計研究，對工控機、電機系統(tǒng)、激光雷達、變頻器以及限位傳感器等器件進行了選型?；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，在MFC框架下開發(fā)了焊縫識別與打磨系統(tǒng)軟件。
　　再者，針對焊縫識別、重構(gòu)與打磨系統(tǒng)中焊縫的識別與點云重構(gòu)算法進行了研究，介紹了雷達的工作原理，研究了焊縫數(shù)據(jù)點的提取以及基于數(shù)據(jù)的聚類分組濾波算法，并且進行了實驗驗證分析，研究了三維點云的表面重構(gòu)算法，對比了曲面擬合和三角化