基于FDM技术的3D打印支撑结构自动生成算法研究

基于FDM技术的3D打印原理是靠加热的喷头挤出熔融的热丝层层堆积而成的。因此对于存在悬臂结构的模型,支撑结构的存在十分必要。为满足模型中形状复杂多变的待支撑区域,提出一种可以适用于复杂形状的树状支撑结构的生成算法。提出的算法基于STL文件模型,根据待支撑区域的特征提取出模型待支撑区域,然后在待支撑区域内由上而下依次建立树干从而生成树状支撑结构。提出的算法明显减少了支撑结构所用材料,提高了打印效率,并且便于模型和支撑结构的分离。     

基于摄影测量的非重叠视场相机全局标定

在使用多组相机对大尺寸工件进行视觉测量时,相机之间不存在公共视场,相机间的高精度全局标定是视觉测量系统的关键。提出一种基于摄影测量的非重叠视场相机的全局标定方法,对不存在重叠视场的相机同时进行内参标定和全局标定。首先固定两个平面靶标,利用摄影测量求解两个固定靶标的位置关系,并将此关系作为约束条件,对两个非重叠视场相机分别采集一幅图像,求解出两个相机坐标系之间的转换矩阵,通过非线性优化求解转换矩阵的最优解,最后把所有相机的坐标系统一到同一坐标系下。试验证明,此方法具有较高的标定精度,测量误差RMS为0. 04mm,并且标定过程简单,适合现场标定。     

一种应用平面约束的直角坐标机器人标定方法

针对某逆流萃取串级实验装置的精准操作作业需求,对其中的直角坐标机器人的运动学标定方法展开了研究。采用DH参数法建立了运动学模型,并推导了位置误差模型;根据直角坐标机器人的构型特点,结合球面约束,提出了应用已知姿态平面约束的标定方法,并基于位置误差模型建立了该方法的求解模型;给出了基坐标系和平面姿态的确定方法;采用基于奇异值分解的广义最小二乘法迭代求解;最后借助Matlab对该方法进行了仿真验证。仿真结果表明了所提出的标定方法有效地提高了机器人的操作精度。     

整体叶轮机器人研磨柔顺控制研究

针对目前整体叶轮人力手工研磨过程中研磨品质差、出产周期长、工人健康危害大等问题,开发了一套基于六自由度库卡工业机器人的自动研磨控制系统.机器人末端夹持气动磨机贴合整体叶轮表面,利用六维力传感器反馈受力情况,结合在线恒力控制算法搭建复杂曲面机器人研磨恒力控制系统.根据机器人运动学理论,对机器人研磨过程中末端加工工具重力干扰进行补偿;建立机器人力/位置混合柔顺控制策略,采用传统PID控制策略进行基础力控制,采用模糊自适应PID控制策略进行优化力控制实现机器人自动研磨.对整体叶轮进行研磨实验,结果表明模糊自适应PID控制算法可以有效的实现机器人的柔顺控制,保持研磨过程接触力在有效范围内.     

砂带抛光机器人力/位混合主动柔顺控制研究

以复杂曲面为加工对象,将机器人、砂带机和在线恒力控制算法相结合构成机器人恒力抛光控制系统。对抛光系统加工过程中所受作用力进行分析,根据机器人运动学坐标变化,提出重力补偿算法,消除工件重力对恒力抛光控制系统的干扰。建立力/位置混合机器人主动柔顺控制策略,提出了基于最小二乘参数辨识的力控模型求解方案,并基于模糊PID完成过程控制,实现对抛光力的恒定控制。通过对卫浴五金件的磨抛实验,结果表明该算法可以有效的实现机器人柔顺控制,保持恒力磨抛。     

整体叶轮机器人研磨柔顺控制研究

针对目前整体叶轮人力手工研磨过程中研磨品质差、出产周期长、工人健康危害大等问题,开发了一套基于六自由度库卡工业机器人的自动研磨控制系统.机器人末端夹持气动磨机贴合整体叶轮表面,利用六维力传感器反馈受力情况,结合在线恒力控制算法搭建复杂曲面机器人研磨恒力控制系统.根据机器人运动学理论,对机器人研磨过程中末端加工工具重力干扰进行补偿;建立机器人力/位置混合柔顺控制策略,采用传统PID控制策略进行基础力控制,采用模糊自适应PID控制策略进行优化力控制实现机器人自动研磨.对整体叶轮进行研磨实验,结果表明模糊自适应PID控制算法可以有效的实现机器人的柔顺控制,保持研磨过程接触力在有效范围内.     

机器人手眼标定及其精度分析的研究

机器人的手眼关系是建立机器人与视觉传感器之间联系的桥梁,手眼标定问题是工业机器人自动化程度的重要衡量标准之一。为了能让固定在6-DOF机器人末端3D扫描仪完成复杂工件的扫描工作,对工业机器人与3D激光扫描仪进行标定,提出高效易操作的"246"标定方法,标定过程利用标定球,通过齐次坐标变换和工业机器人位置变化配合,完成手眼标定。使用未经优化得到的标定结果进行扫描工件,发现得到的点云有错位、异常点现象,分析标定过程可能产生标定误差的因素,提出若干避免误差的方法,并通过实验验证,从而提高标定精度,达到自动化加工精度要求。     

基于机器人——扫描仪测量的蒙皮对缝检测技术研究

在飞机蒙皮对缝阶差与间隙的数字化检测中,以机器人—3D激光扫描仪测量技术为基础,提出了一种新的阶差与间隙测量方法。首先对机器人—3D激光扫描仪手眼标定进行理论分析,提出简单高效的手眼标定方法;然后利用机器人—3D激光扫描仪测量系统获取待测面对缝区域的点云数据,从图像中点位对缝区域,获取对缝区域的点云数据;最后分析缝区域点云数据,确定对缝的实际边缘点,从而计算出对缝的阶差与间隙。机器人—3D激光扫描仪测量系统检测对缝方法获得的数据更加精确,效率较高,由于机器人自由度较高,因此大大提高了飞机蒙皮对缝自动化检测程度。试验分析表明:提出的对缝检测方法实验结果的均值误差在0.03mm以下,最大误差不超过0.05mm,可以满足飞机蒙皮对缝的检测要求。