雙目立體視覺測量仿真技術(shù)研究與系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)產(chǎn)品制造精度和生產(chǎn)效率的要求越來越高，質(zhì)量控制和生產(chǎn)流程優(yōu)化受到越來越多的重視。三維外形檢測技術(shù)作為檢驗(yàn)零部件制造精度的有效手段，正逐漸在產(chǎn)品研發(fā)、制造和裝配等各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中發(fā)揮越來越重要的作用。尤其是以面陣相機(jī)為傳感器的雙目立體視覺測量設(shè)備，因其精度高、靈活性好、能獲取被測物體表面稠密點(diǎn)云數(shù)據(jù)等特點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用需求。然而，傳統(tǒng)雙目立體視覺測量設(shè)備手動(dòng)測量的方式難以滿足制造流程的效率要求，因此產(chǎn)生了以工業(yè)機(jī)器人為運(yùn)動(dòng)載體

2、的自動(dòng)測量單元。本文以機(jī)器人和雙目立體點(diǎn)云測量設(shè)備構(gòu)成的測量單元為對(duì)象，深入研究了產(chǎn)品外形檢測過程中的測量位置規(guī)劃問題。提出了在軟件平臺(tái)上進(jìn)行直觀交互規(guī)劃和測量過程仿真的方法，開發(fā)了相應(yīng)的仿真系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容及成果如下：
　　1.研究了雙目立體視覺測量系統(tǒng)的基本原理，通過對(duì)被測物三角網(wǎng)格模型上的頂點(diǎn)和三角片施加可視角度約束、景深約束、視場角約束和遮擋約束，實(shí)現(xiàn)了對(duì)雙目立體點(diǎn)云測量設(shè)備在特定視角下的可測區(qū)域的模擬。針對(duì)視覺測量系統(tǒng)

3、成像的復(fù)雜性及商業(yè)系統(tǒng)參數(shù)未完全開放的情況，提出測量系統(tǒng)可視角度、景深值、視場角等參數(shù)的實(shí)驗(yàn)修正方法。
　　2.對(duì)特定類型的工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，建立了各桿的坐標(biāo)系及運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，求解了其運(yùn)動(dòng)學(xué)正解和逆解問題。建立了模型的方向包圍盒，運(yùn)用層次包圍盒方法對(duì)包圍盒進(jìn)行了二叉樹層次劃分，并設(shè)計(jì)了兩棵包圍盒樹同步順序搜索的算法。運(yùn)用分離軸理論進(jìn)行相交測試，實(shí)現(xiàn)了模型之間的快速碰撞檢測。
　　3.完成了測量仿真系統(tǒng)的開發(fā)。在VC平

4、臺(tái)上搭建了系統(tǒng)框架，利用OpenGL實(shí)現(xiàn)了測量場景及仿真測量結(jié)果的三維顯示。提出了機(jī)器人實(shí)時(shí)動(dòng)畫的實(shí)現(xiàn)方法，及通過鼠標(biāo)交互操作實(shí)現(xiàn)仿真機(jī)器人姿態(tài)靈活調(diào)整的方法。系統(tǒng)具有友好的界面和便捷的操作模式，為測量位置的交互規(guī)劃提供了良好平臺(tái)。
　　4.設(shè)計(jì)并完成了復(fù)雜曲面外形鈑金件的實(shí)測和仿真測量對(duì)比實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了測量仿真和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真的效果。針對(duì)特定被測對(duì)象進(jìn)行了交互規(guī)劃實(shí)驗(yàn)，并輸出了規(guī)劃結(jié)果，證明本文研發(fā)的仿真系統(tǒng)能夠有效地對(duì)實(shí)際工件的