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建筑机器人是机器人技术的一个崭新的应用领域,建筑机器人技术的发展水平可以作为衡量一个国家建筑行业自动化程度的重要标志。作为自动化应用的一项重要检测手段,机器视觉技术以其可靠性好、精度高、非接触和高速等特点得到了迅猛发展,在机器人技术应用中扮演着越来越重要的角色。将机器视觉应用于板材安装室内装修机器人系统,旨在提高建筑装修中的大板材安装的自动化程度,是一项非常具有重要意义和发展潜力的研究。
为了满足板材安装作业严格的施工要求,本文主要针对室内装修机器人工作过程中板材的精密测量定位和安装方法进行了以下研究工作:
1.板材的自动化安装工艺是实现板材自动化安装的基础,针对目前尚无适合于机器人自动操作的板材安装工艺的问题,在对现有的石板材人工安装工艺进行分析、比较的基础上,根据自动化安装的特点,制定出一整套的板材自动化安装工艺。
2.为了实现对板材位置和姿态信息的获取,选择并布置了结构光视觉传感器、倾角传感器和激光测距传感器,构建了室内装修板材安装机器人的视觉定位系统。针对板材的自动化安装,建立了整个安装过程的数学模型。
3.针对复杂光线条件下的视觉信息获取问题,从硬件和软件两个方面加以了解决。
有效地改善了由于光线强度改变和图像照度不均匀导致的图像处理读数不稳定的问题。
4.为了实现视觉传感器对板材位置的准确测量,在总结了已有线结构光视觉传感器标定方法的基础上,提出了一种应用机器人系统对线结构光视觉传感器进行标定的新方法。利用机器人精确移动获取标定点,用多项式逼近线结构光视觉传感器的成像模型,并用多项式拟合的方法求取多项式系数,从而将线结构光视觉传感器的内外参数统一到一起并近似标定出来。
5.为了实现机械手对板材的柔顺安装,采取了板材的姿态调整与位置调整解耦的控制算法,安装过程中多次调整板材姿态,克服了由板材移动引起的重心变化导致的板材位姿偏差。