鋼軌焊縫打磨機(jī)器人的焊縫激光識(shí)別與重構(gòu)研究.pdf

1、隨著中國高鐵事業(yè)的發(fā)展，無縫鋼軌的普及，人工及低自動(dòng)化設(shè)備對鋼軌焊縫的打磨已不能滿足要求。近些年來工業(yè)機(jī)器人發(fā)展迅猛，用工業(yè)機(jī)器人取代人工對鋼軌焊縫進(jìn)行打磨已成為一種趨勢與必然。由于鋼軌焊縫形貌復(fù)雜，機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)對鋼軌焊縫的打磨，首先就需要識(shí)別鋼軌焊縫，并重構(gòu)得到其模型，再根據(jù)模型進(jìn)行離線編程，規(guī)劃打磨軌跡。所以，本文就是基于激光位移傳感器，研究機(jī)器人對鋼軌焊縫的識(shí)別與對焊縫形貌的重構(gòu)。相關(guān)研究工作包括：
　?。?）建立了機(jī)器人的

2、運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。首先介紹了機(jī)器人學(xué)的空間描述和坐標(biāo)變換，以及如何建立D-H（Denavit-Hartenberg）運(yùn)動(dòng)學(xué)模型及獲得D-H運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)。隨后對打磨所使用的機(jī)器人Staubli TX200運(yùn)用D-H建模方法建立了連桿坐標(biāo)系并分析得到了D-H運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，利用參數(shù)得到各個(gè)連桿的變換矩陣，最終得到機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。最后利用MATLAB的機(jī)器人學(xué)工具箱對機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行建模，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型建立的正確性。
　?。?）完成了機(jī)器

3、人、激光位移傳感器間的手眼標(biāo)定。首先介紹了激光位移傳感器的分類及原理并對所使用的傳感器做了簡單的介紹。隨后提出用定點(diǎn)變位姿方法對傳感器進(jìn)行手眼標(biāo)定，并對其原理、過程及算法推導(dǎo)進(jìn)行了研究。最后運(yùn)用該方法通過實(shí)驗(yàn)，對傳感器進(jìn)行了手眼標(biāo)定，得到了機(jī)器人、激光位移傳感器間位姿變換矩陣。
　　（3）對鋼軌焊縫進(jìn)行了點(diǎn)云重構(gòu)。首先搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，然后操控機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，使傳感器對鋼軌焊縫進(jìn)行掃描，同時(shí)記錄機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角和傳感器的值。利用前面