基于PSO/GA的立体视觉测量系统优化布局

探讨一种基于PSO/GA(粒子群优化/遗传算法)混合算法的立体视觉测量系统优化布局方法。以空间点目标的三维重构不确定度最小为目标,构建了立体视觉测量系统优化布局的目标函数。通过实例阐述了使用PSO/GA混合算法求解系统最优布局参数的过程,并且在MATLAB环境下对该方法做了验证。仿真实验结果表明:与传统的粒子群优化算法和遗传算法相比,使用PSO/GA混合算法得到的最佳个体适应度曲线上升速度最快,而且求得的系统最优布局参数使空间点目标的三维重构不确定度最小。     

基于PSO/GA的立体视觉测量系统优化布局

探讨一种基于PSO/GA（粒子群优化/遗传算法）混合算法的立体视觉测量系统优化布局方法。以空间点目标的三维重构不确定度最小为目标,构建了立体视觉测量系统优化布局的目标函数。通过实例阐述了使用PSO/GA混合算法求解系统最优布局参数的过程,并且在MATLAB环境下对该方法做了验证。仿真实验结果表明：与传统的粒子群优化算法和遗传算法相比,使用PSO/GA混合算法得到的最佳个体适应度曲线上升速度最快,而且求得的系统最优布局参数使空间点目标的三维重构不确定度最小。     

可重构车间布局建模研究

可重构车间布局是指能够根据生产任务需要而快速组合的一组的加工设备布局。可重构车间布局除了要考虑一般布局问题外,还要考虑未来可能的重构问题。总结可重构车间布局的一般原则,给出车间布局重构问题的一般求解过程。定义重构成本和可重构度的概念,以物流成本最小化和车间布局可重构度最大化为目标,建立可重构车间布局多目标决策模型。     

结构光焊缝视觉检测系统中投影仪标定法

在基于结构光的焊缝视觉检测应用中,标定是实现高精度检测的关键.提出了一种基于平面投影的结构光视觉系统快速标定方法.该方法将投影仪当作一个逆向的摄像机,使用一块带有四角棋盘格作为靶标的平面标定板对投影仪进行标定.利用摄像机提取特征点在投影仪图像空间中的对应点,建立投影仪图像和靶标图像的对应关系,从而将投影仪标定转化为成熟的摄像机标定.得到标定结果后,即可以求得特征点的三维坐标.最后结合标定结果对试验焊缝板进行了三维重构.结果表明,所提出的标定方法操作过程简便、精度高,可适用于焊缝三维信息检测等场合.     

基于焊缝路点局部点云的焊枪空间姿态确定

针对目前基于三维视觉传感面向几何与位置信息不确定工件的机器人焊接研究中,焊缝路点的焊枪空间姿态确定方法针对性强、局限性高等问题,提出了一种基于焊缝路点局部点云的焊枪空间姿态确定方法.首先描述了焊枪的空间姿态参数模型,然后通过考虑传感器的前置安装距离确定kd-tree的最小搜索半径,获取焊缝路点处的局部点云,并逐步确定该路点处焊枪的偏摆平面与倾斜平面,从而确定焊枪在该焊缝路点处与工件的无碰空间姿态.结果表明,该方法适应性强、有效性好.由于点云表面质量的原因,姿态确定结果与真实姿态存在一定波动,后续经过平滑处理可以满足机器人焊接需求,有望提升基于三维视觉传感面向几何与位置信息不确定工件的机器人自主焊接作业水平.     

3UPS-UP并联机构性能分析与优化北大核心

以三自由度并联机构3UPS-UP为研究对象,对机构进行运动学分析,建立机构模型和数学模型,求解完整的雅可比矩阵。建立工作空间、全域条件数和全域刚度三个性能指标,运用多岛遗传算法对该并联机构进行多目标优化,绘制设计变量和全域性能指标的关系图谱,并优化求解最优结构参数和最优Pareto解。借助散点矩阵分析设计变量和目标函数的变化趋势和相关性,结果表明,工作空间指标和全域条件性能指标是两个相互矛盾的指标;工作空间和全域刚度指标近似正相关。     

电动静液作动器智能设计

提出一种电动静液作动器智能设计方法,实现主参数设计功能、优化设计功能、数据库系统功能和三维建模功能。基于电动静液作动器(EHA)总体设计方法和流程,得到12个主要设计参数,并给出EHA智能设计知识库的设计方法,完成规则系统、知识系统以及模型库设计;通过输入安装空间尺寸大小,采用NSGA-Ⅱ遗传算法,以空间体积及力学性能为优化目标,得到电动静液作动器布局方式和各零件结构尺寸值,并进一步为各个零件参数实现数据的存储与调用,实现输入较少的参数完成EHA智能化设计,提高设计人员效率,缩短研发周期。     

基于改进响应面模型的冲压回弹工艺稳健性优化

为了减少汽车覆盖件在冲压成形过程中由于不确定因素带来的质量波动问题,针对梁类件自由回弹的问题,将正交试验法与响应面法相结合,以减小自由回弹为优化目标,工艺参数为设计变量,构建评价指标与设计变量之间的响应面模型;并针对响应面精度不足的问题,将以高斯为核函数的径向基函数用于重构响应面模型,以提高响应面的精度与阶次;在此基础上,将近似模型、蒙特卡洛模拟法与遗传算法相结合,建立了稳健性优化模型。通过实例分析,经过稳健性优化之后,零件自由回弹的最大值减小了37.01%且稳健性得到了显著提高。     

基于RecurDyn和ANSYS的电动农用车悬挂机构优化设计

电动农用车悬挂机构存在设计冗余的问题,为了对悬挂的上臂机构进行优化,建立了悬挂机构刚柔耦合模型,通过多体动力学仿真,确定了上臂机构各个铰点在坐标轴方向上的最大受力。通过单变量静力学仿真试验,建立了上臂机构最大等效应力与四个结构参数之间的单变量数值拟合模型,通过正交仿真试验,建立了最大等效应力与四个结构参数之间的多变量数值拟合模型,并将仿真值和数值模型计算值进行了比较,验证了模型的可靠性,同时,利用同种方法建立了悬挂上臂质量与四个结构参数之间的多变量数值拟合模型。最后,以最大等效应力最小值和质量最小值为优化目标,利用遗传算法进行优化,获得了最优设计参数。优化结果表明:优化后的上臂机构具有相对更小的质量和更大的强度,结构更加合理,该方法可为其他设计提供参考。     

基于RecurDyn和ANSYS的电动农用车悬挂机构优化设计（英文）

电动农用车悬挂机构存在设计冗余的问题,为了对悬挂的上臂机构进行优化,建立了悬挂机构刚柔耦合模型,通过多体动力学仿真,确定了上臂机构各个铰点在坐标轴方向上的最大受力。通过单变量静力学仿真试验,建立了上臂机构最大等效应力与四个结构参数之间的单变量数值拟合模型,通过正交仿真试验,建立了最大等效应力与四个结构参数之间的多变量数值拟合模型,并将仿真值和数值模型计算值进行了比较,验证了模型的可靠性,同时,利用同种方法建立了悬挂上臂质量与四个结构参数之间的多变量数值拟合模型。最后,以最大等效应力最小值和质量最小值为优化目标,利用遗传算法进行优化,获得了最优设计参数。优化结果表明:优化后的上臂机构具有相对更小的质量和更大的强度,结构更加合理,该方法可为其他设计提供参考。     

基于改进GWO-GRNN的管道焊缝三维重构测量

为提高双目相机不同位姿下焊缝的三维重构测量精度,提出一种基于立体视觉图像误差补偿的管道焊缝三维重构测量方法。采用改进灰狼算法(IGWO)优化广义回归神经网络(GRNN)补偿焊缝三维重构图像点的坐标误差。采用混沌映射、非线性收敛因子和最优记忆保存思想对GWO算法进行改进,通过8个标准测试函数进行仿真验证;利用优化后的GRNN模型对图像点坐标误差进行预测和补偿,计算三维坐标重构出焊缝点云,三维测量焊缝的焊宽、余高和长度。试验结果表明：该模型在双目相机不同的位姿状态下都能较准确地实现焊缝的三维重构,焊缝的三维测量相对误差在0.9%以内。     

Multibaseline stereo with active illumination and its application in robot welding

Object positioning and 3D modeling is not only a promising research direction in robot welding, but also an emphasis research field of machine vision. For objects lacking of textures on its surface, such as welding part, problem of 3D modeling of this kind of object can not be settled by traditional binocular stereo vision. In this paper, an approach to the problem is presented. A multibaseline stereo vision system with four verging configured cameras is proposed. Experiments show that we can get dense data points by the method, the results of surface reconstruction of objects with no matching texture on its surface is good. Experiment results confirmed that the method is valid in solving the problem of 3D surface reconstruction of objects lacking of matching texture.     

基于激光双目视觉的接缝三维重建

设计研制了结构激光双目视觉传感器,该传感器加入结构激光,很好地解决了立体视觉中对应点的匹配问题.利用该传感器采集接缝图像,开发了图像采集处理程序,实现接缝图像处理和特征分析,识别并提取了二维平面上接缝特征点的图像坐标.采用MATLAB软件实现了三维重建标定算法,根据双目视觉原理,由接缝特征点的图像坐标计算出其三维坐标,进行了三维重建,抽取了接缝三维几何尺寸、坡口类型、角度、间隙等焊接特征信息.     

基于视觉引导的多类型管件识别与位姿估计研究

针对管件在机器人抓取中的分类识别、位姿估计等问题,对随机摆放管件的模板匹配识别、立体匹配和三维位姿估计进行了研究。通过标定得到左右相机的内外参数,然后进行双目标定、矫正以及手眼标定。优化了模板匹配算法,利用亚像素级精度提取管件的边缘轮廓。选择合适的图像金字塔层数以提高匹配速度,实现多类型管件的分类识别。通过立体匹配提取管件视差图,结合标定参数和双目视觉的三角测距原理实现管件的位姿估计,并进行多组位姿提取实验。设计开发MFC和Halcon联合编程的管件识别与位姿估计系统。实验结果表明:该系统可实现管件在随机摆放情况下的实时准确分类识别与位姿估计,满足工业的实际应用需求。     

基于立体视觉焊接变形测量系统标定

应用立体视觉三维测量系统对钢结构上若干待测标志点进行测量,测量前分两步对测量系统参数进行标定.首先应用基于平面模板的方法标定摄像机的固有参数,包括单个摄像机的内部参数和两个摄像机间的位置关系参数.其次使用单位四元数法对摄像机坐标系与设计坐标系之间的位置参数进行标定.为了验证标定结果的准确性,对摄像机内参数标定结果进行了重投影误差估算,重投影误差很小,满足系统测量误差要求.对标定结果进行重建试验,重建结果平均误差小于1 mm,最大误差小于2.5 mm.     

遥控焊接中立体视觉系统标定

为了提高遥控焊接智能化水平,设计了一套立体视觉系统进行焊接机器人环境的三维重建.对立体视觉系统参数标定分两步完成,首先使用基于平面模板的方法离线标定摄像机的内参数和两个CCD摄像机之间的位置关系等不变参数.然后使用线性方法对摄像机坐标系和焊接机器人工作坐标系之间的关系进行在线标定.标定试验重建结果的平均误差小于1 mm,最大误差小于3 mm.     

基于ACT匹配的GMA增材制造熔池形貌三维重建

基于双棱镜折射原理,设计了单摄像机虚拟双目视觉传感系统,系统达到亚像素精度. 标定了左右虚拟摄像机内外参数及其关系,完成了图像对的极线校正. 进一步优化了自适应权重Census变换立体匹配算法(ACT, adaptive Census transform),求取了校正图像对亚像素精度视差. 三角测量法重建了标准圆柱体部分表面形貌. 结果表明,标准件宽度误差优于3.17%,高度误差优于5.83%. 以熔化极气体保护电弧(GMA, gas mental arc)增材制造熔池图像对为例,采用优化的ACT匹配算法求取了熔池图像对亚像素精度视差,基于三角测量法获取了熔池表面三维形貌.     

基于双目视觉的冷凝器管口识别与重建研究

为改善现有大型冷凝器清洗装置对冷凝器管口三维定位的不足,便于操作人员远程监控清洗效果,设计冷凝器清洗机器人视觉系统。采用平行双目视觉结构模型,通过冷凝器管口轮廓识别和基于全多重网格算法的立体匹配,实现管口三维定位和表面重建。实验结果表明：该系统能够有效计算冷凝器各管口三维坐标;与传统方法相比,管板表面三维重建效果良好,能够满足冷凝器可视化要求。     

非结构环境空置域识别与放置点选取算法研究

为解决非结构环境下空置域识别和最优放置点的选取难题，基于三维点云信息设计一种空置域识别和最优放置点选取算法。利用机器视觉获得点云信息，通过对点云信息进行预处理、分割、平面拟合等操作获取无障碍平面区域，实现对空置区域的识别。利用alpha shapes边缘提取算法结合Kd-Tree半径邻域搜索算法，得到可放置区域。基于点云密度筛选出最佳放置点。在ROS系统中，对算法的可行性和合理性进行实验验证，结果表明：该算法可成功识别出空置域和最优放置点，且算法运行速度较快、鲁棒性好，具有较高的识别准确率。