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本文是在KUKA KR210六自由度机器手臂的基础上,设计一款具备锯切和水刀切割双重功能的石材复合切割机器人系统,叙述了整个系统的工作原理。并对复合切割机器人的视觉系统进行了详细的设计,比如光源系统的设计,光学系统的设计。然后采用张氏平面标定法,利用Matlab软件中摄像机标定工具箱对摄像机进行了标定。在得到了摄像机的内参数矩阵、径向畸变系数和切向畸变系数基础上,摄像机能够采集到更加准确的石板图像信息。首先摄像机拍摄采集石板的图像信息,计算机收集到石板图像信息时,在石板图像灰度变化的基础上,采用Canny算法提取到石板图像的准确边界,并使用循环程序统计法计算满足要求的石板边界像素个数,最后根据像素尺寸和石板实际物理尺寸的比例关系计算求得石板的实际物理尺寸。并且测量石板废料尺寸目的是用于满足尺寸要求的较小石板拼花模型的切割。采用颜色矩和颜色直方图相结合的方法可以提取石板图像在RGB颜色空间中的R、G、B三个颜色分量在整个石板图像中所占的比例,即石板的颜色特征。采用灰度差分统计和自相关函数相结合的方法提取石板图像纹理特征。依据石板的颜色和纹理特征即可将确定石板的种类。机器人的连杆运动参数由标准得D-H参数法确定,并建立了KUKA KR210六自由度机器人连杆坐标系。然后对机器人的正运动学问题和逆运动学问题进行了详细的分析求解。基于Matlab的Robotics Toolbox工具箱建立的机器人3D模型基础上,在关节空间坐标系和笛卡尔空间坐标系中进行了机器人的轨迹规划与仿真。通过仿真分析了机器人运动过程中的关节稳定性情况,如关节空间轨迹、关节角速度和关节角加速度的变化等。本文最后在建立复合切割机器人机器库的基础上,对石板的复合切割路径进行了详细的规划并进行了仿真实验及其优化,然后使用SprutCAM软件针对石板样品制定了对应的标准化复合切割程序,待石板种类检测完毕后,即可调用相应的标准化程序进行快速的复合切割。通过以上的研究工作,本论文设计的石材复合切割机器人系统可以实现对石板二维尺寸的测量和石板废料二维尺寸范围的测量,精确的识别石板的种类,然后快速调用切割程序,规划切割方式和顺序,完成石板的复合切割。本文研究的石材复合切割机器人系统能够在三维空间内完成姿态的多种变换,可以满足极其复杂的自由曲线和曲面石材拼花模型准确的复合切割加工。这在石材切割加工范畴和工艺水平都得到了很大程度上的提升,提升了石材切割产量和品质。石材切割机器人系统可以实现迅速变换切割方式,更换不同的锯片或是调整不同的水压力和不同的砂流量提供多种切割性能,这样能够应用于多种切割加工的要求和环境,能够提升劳动生产率,对保护工人的安全也很有重要的意义。加入视觉识别检测系统,可以很好的测量石板的尺寸和识别石板的种类,也可以让残缺的石板达到最大利用率,对于石板切割拼花行业可以实现标准化大批量生产具有很大的价值。