【摘 要】
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产品信息标识是实现制造业信息化的关键技术。锌合金锭是有色金属铸造行业的重要产品,具有离散制造的特点,由于生产环境恶劣、模具老化等原因,锌合金锭标刻面表面粗糙,且存在凹坑、凸起等情况,传统标刻技术难以实现且保证标刻成像可识读。激光直接部件标刻技术是近年来兴起的产品信息标识技术,具有零耗材、非接触、低能耗等优势,逐渐应用于制造行业。将激光标刻技术应用于锌合金锭产品信息标识存在较多难题,主要包括:锌合金
【基金项目】
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国家重点研发计划《有色金属浇铸全流程的机器人生产线构建及应用（2018YFB1309005）》
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产品信息标识是实现制造业信息化的关键技术。锌合金锭是有色金属铸造行业的重要产品,具有离散制造的特点,由于生产环境恶劣、模具老化等原因,锌合金锭标刻面表面粗糙,且存在凹坑、凸起等情况,传统标刻技术难以实现且保证标刻成像可识读。激光直接部件标刻技术是近年来兴起的产品信息标识技术,具有零耗材、非接触、低能耗等优势,逐渐应用于制造行业。将激光标刻技术应用于锌合金锭产品信息标识存在较多难题,主要包括:锌合金锭位姿不固定,标刻面空间坐标难以定位;激光标刻工艺参数设定困难;锌合金锭标刻面粗糙且存在缺陷,标签标刻成像可识读性难以保证。针对以上问题,本文结合激光标刻技术、机器人技术和三维点云技术,对关键技术进行研究,提供激光标刻平台解决方案。主要研究内容如下:（1）根据锌合金锭实际标刻需求,分析锌合金锭标刻的应用场景,明确锌合金锭信息标刻的主要难点,确定研发激光标刻平台的必要性及可行性。（2）提出针对锌合金锭的机器人激光标刻平台总体设计方案,设计激光标刻平台整体结构以及相关机械结构,对其进行三维设计及部件组装,对主要组件进行有限元分析,检验机械结构的相关参数。（3）提出基于3D视觉的标刻面空间坐标定位及找正对焦方案,针对锌合金锭位姿及标刻面表面情况,设计基于三维点云的标刻面提取及定位算法,得出标刻面标刻位置三维空间坐标,通过找正对焦算法对激光器进行找正对焦。（4）分析激光标刻工艺参数,对有相关性的工艺参数进行单因素实验,并建立回归预测模型,通过正交实验完成模型参数拟合,确定激光标刻工艺参数与标刻成像灰度值的相关性方程。（5）对机器人进行手眼标定,以满足复杂场景的应用需求,设计并研发激光标刻平台控制系统,对激光标刻平台试验样机进行实际标刻试验,分析产品信息标签标刻结果。
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