【摘 要】
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三维测量系统广泛应用于现代工业制造领域,是精密测量行业重要的研究对象。论文研究设计了一套应用于PDC钻头（Polycrystalline Diamond Compact bit）激光熔覆过程的三维测量系统。工业机器人与双目相机结合形成测量机器人,对钻头进行三维测量生成点云文件。系统通过一系列算法处理,得到钻头破损区域数据,并成功应用于PDC钻头激光熔覆工程。针对该系统开发了上位机软件实现人机交互,
【基金项目】
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2017年广西创新驱动发展专项:高价值钻头自动测量激光熔覆再制造生产线专用机器人研发；
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三维测量系统广泛应用于现代工业制造领域,是精密测量行业重要的研究对象。论文研究设计了一套应用于PDC钻头（Polycrystalline Diamond Compact bit）激光熔覆过程的三维测量系统。工业机器人与双目相机结合形成测量机器人,对钻头进行三维测量生成点云文件。系统通过一系列算法处理,得到钻头破损区域数据,并成功应用于PDC钻头激光熔覆工程。针对该系统开发了上位机软件实现人机交互,集成系统中的手眼标定、机器人运动学模型仿真以及数据处理功能。设计一个刚性结构,连接工业机器人与双目相机组成手眼系统,提出了一种应用于六轴工业机器人与双目相机的手眼标定方法,实现了测量数据从相机坐标系到机器人基坐标系的变换过程。研究了直通滤波与统计滤波算法,两种算法相互配合对点云进行滤波处理,消除点云噪声。对体素化栅格下采样算法进行研究,设计了基于点云规模与体积寻找最优栅格边长的方法,通过MATLAB实现改进后的体素化栅格下采样算法,对点云进行采样处理。使用ICP（迭代最近点）算法配准待修复钻头和标准钻头点云,对配准后的点云进行逆向建模和布尔求减操作,识别出钻头破损区域,设定体积阈值筛选具有修复价值的钻头破损数据。结合实际工程试验对测量系统进行验证。完成了标定试验,测量得出标定误差,分析了误差产生的原因,并针对性地提出了具体的解决方案。通过试验对点云滤波、采样、配准算法进行验证,根据实验结果调整算法参数,最终经过处理后的钻头点云达到了目标要求。依据测量系统生成的钻头破损数据进行激光熔覆试验,结果表明设计方案合理有效,可以应用于PDC钻头激光熔覆。
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