基于激光雷達的船體表面焊縫識別與打磨機器人系統(tǒng)研究.pdf

1、為了加強船體表面作業(yè)無人化的開發(fā)研究,提高造船自動化程度,提高造船效率,結合船體表面作業(yè)處理時人工操作的困難性，提出了利用基于激光雷達的船體表面焊縫識別與打磨機器人系統(tǒng)來代替人工操作的問題，為滿足造船環(huán)境的安全性要求，設計了基于磁吸附式機構的表面處理機器人機構。利用激光雷達對船體表面的焊縫進行識別與定位，通過三維表面重構技術完成了基于三維數據的表面可視化功能。通過試驗驗證了激光雷達識別的精度和表面重構算法，證實了算法的可行性。
　

2、　首先，本文研究了國內外關于表面處理機器人以及激光雷達掃描技術的研究，提出了基于激光雷達的船體表面焊縫檢測、表面重構與打磨系統(tǒng)方案。
　　然后，結合船體表面處理時的現場環(huán)境，從應用實現的角度將整個系統(tǒng)分成機械部分和電氣控制部分，分析了該系統(tǒng)的功能要求以及性能指標之后，設計了系統(tǒng)的機械結構，進行了整體結構以及關鍵零部件的設計與選型工作，對幾個主要的自設計敏感工件做了有限元分析驗證了其強度性能。
　　接著，從電氣控制角度，分別介

3、紹電氣系統(tǒng)硬件選型和軟件系統(tǒng)的設計研究，對工控機、電機系統(tǒng)、激光雷達、變頻器以及限位傳感器等器件進行了選型?；谙到y(tǒng)功能要求分模塊完成了控制軟件系統(tǒng)的整體設計，在MFC框架下開發(fā)了焊縫識別與打磨系統(tǒng)軟件。
　　再者，針對焊縫識別、重構與打磨系統(tǒng)中焊縫的識別與點云重構算法進行了研究，介紹了雷達的工作原理，研究了焊縫數據點的提取以及基于數據的聚類分組濾波算法，并且進行了實驗驗證分析，研究了三維點云的表面重構算法，對比了曲面擬合和三角化