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            多曲面焊接
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            聯合研發-中科院海西研究院
            項目類型:多曲面復雜度智能焊接機器人系統
            項目描述:
            本項目利用雙目攝像機標定、焊縫軌跡建模與跟蹤、機器人路徑規劃等核心算法,結合實際的焊接工藝,結構光引導控制系統對焊縫進行三維信息構建、定位、識別、建模、軌跡跟蹤以及路徑規劃,利用高階曲線擬合焊縫的三維空間路徑,最后利用運動學原理機器人完成焊接整個工序。該系統能完成高精度的焊接要求,大大減輕人體的工作強度,提高企業的生產效率與經濟效益。
            技術內容:
            (1)立體視覺的標定系統構建,實現系統的精確定位及各系統間的坐標轉換。         
            研究大視場雙目相機的系統全局標定方法,建立基于參數化的全局代價優化模型,以傳統的張正友的攝像機標定算法為基礎,同時建立合適的基于參數化的徑向畸變模型,求取立體視覺模型的左右攝像機的內參數、攝像機與標定板之間的外參數、鏡頭畸變系數,并將兩個攝像機之間的外參數標定相互融合,并且建立一種約束性更強的全局代價函數作為優化目標,進行非線性優化,通過參數優化便可以得到立體視覺系統中的參數。 
            (2)三維曲線焊縫軌跡點坐標的定位與在線跟蹤。
            基于結構光在焊縫處的幾何折射所引起的曲率變化,通過高階樣條曲線獲得焊縫曲率的極大值坐標位置,立體視覺重建焊縫的空間立體結構,優化權重濾波器對離散點集進行平滑以抑制噪聲影響, 研究了傳統的生成式跟蹤方法與判別式視覺跟蹤方法的核心內容,擬采用基于機器學習概率模型與改進的卡爾曼濾波對目標進行目標跟蹤,構建圖像采集間隔盲區的目標運動預測模型,基于最小二乘法擬合運動的高階多項式來精確估計跟蹤盲區目標位置的估計值,以提高跟蹤精度 。    
            (3)焊接機器人的路徑規劃。
            利用雙目視覺計算的三維曲線焊縫軌跡點云參數,按照運動學與動力學原理,圖像匹配結合機器學習算法來搜尋焊縫的起始位置,按照路徑的遍歷規則,使機器人從初始焊點沿預定路徑依次進行焊接,同時以時間最少或者能量最小為原則,控制機械臂各關節的運動速度、加速度、關節力矩等參數,從而規劃出一條最優化的運動軌跡,最終到達末端焊點。
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