【摘 要】
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弧面多孔圆形工件是机械领域常见的一种异形工件,结构复杂,加工难度高。本课题以航天推进器中的栅极件为例展开研究,其装配时有明确的层间距与圆心同轴度要求,现有的人工手动装配效率低下,二维视觉引导的方式也难以完成此类任务。针对此类弧面多孔圆形工件自动化装配时深度信息难获取、层间距难把控的问题,本文提出一种结合二维图像与三维点云深度信息的视觉引导新方法,解决了弧面多孔圆形工件自动化装配视觉引导中的关键技术
【基金项目】
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上海市松江区科技攻关项目（No.20SJKJGG08C）；
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弧面多孔圆形工件是机械领域常见的一种异形工件,结构复杂,加工难度高。本课题以航天推进器中的栅极件为例展开研究,其装配时有明确的层间距与圆心同轴度要求,现有的人工手动装配效率低下,二维视觉引导的方式也难以完成此类任务。针对此类弧面多孔圆形工件自动化装配时深度信息难获取、层间距难把控的问题,本文提出一种结合二维图像与三维点云深度信息的视觉引导新方法,解决了弧面多孔圆形工件自动化装配视觉引导中的关键技术难点。主要研究内容如下:（1）高精度点云数据获取。在原有的弧面多孔圆形工件表面深度信息基础之上,利用线激光触发频率与电动直线滑台的进给速度,循环插值生成二维坐标信息,与深度信息结合获取高精度点云数据。（2）多种尺寸的弧面多孔圆形工件覆盖扫描。对工件进行分段扫描后,利用点云匹配的方法实现多段工件数据的拼接。匹配算法上,基于邻域密度改进了快速点特征直方图（Fast Point Feature Histogram,FPFH）,并采用巴氏距离作为其衡量点特征相似度标准。（3）双层弧面多孔圆形工件对准方法。搭建了基于线激光扫描仪与相机的弧面多孔圆形工件自动化装配视觉引导系统,采用二维图像结合三维点云深度信息的方法,获取工件表面关键点的精确三维坐标,通过计算上层工件的理论位姿与实际位姿,求解能够引导装配的位姿变换矩阵。根据搭建的视觉引导系统运行效果,本课题研究的弧面多孔圆形工件自动化装配视觉引导关键技术满足自身应用场景——航天推进器的要求,并且对其他弧面多孔圆形工件的视觉引导具有启发意义。
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