【摘 要】
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如今基于离线轨迹规划控制机器人打磨的应用越来越广,但是高铁白车身由于手工刮涂腻子后随机产生局部高点缺陷,通过离线整体打磨后仍会有残留。因此本文提出在线检测修磨方案:将双目结构光检测系统、重构曲面、轨迹规划和机器人打磨作业结合,形成一套自动化的针对高点缺陷的修磨系统。针对高点缺陷检测方面,提出了一种基于最小二乘拟合的法平面投影筛选方法,通过拟合每行投影点云得到基准直线筛选高点缺陷点云。然后为了聚类分
【基金项目】
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国家重点研发计划“高铁白车身自动化生产线”的子课题“高铁白车身机器人化腻子打磨工艺技术研究及自动化生产线示范应用”（子课题编号:2017YFB1303404）；
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如今基于离线轨迹规划控制机器人打磨的应用越来越广,但是高铁白车身由于手工刮涂腻子后随机产生局部高点缺陷,通过离线整体打磨后仍会有残留。因此本文提出在线检测修磨方案:将双目结构光检测系统、重构曲面、轨迹规划和机器人打磨作业结合,形成一套自动化的针对高点缺陷的修磨系统。针对高点缺陷检测方面,提出了一种基于最小二乘拟合的法平面投影筛选方法,通过拟合每行投影点云得到基准直线筛选高点缺陷点云。然后为了聚类分布散乱的缺陷点云,提出了一种基于欧几里得k-d tree（K-dimension tree）的网格聚类方法,根据所包含缺陷点云的凸起高度和数量聚类各个缺陷区域获得包围盒数据。最后测试单块点云缺陷提取的平均时间为1.76s,满足在线检测连续性的要求。针对在线轨迹规划方面,根据BSpline曲线的累积弦长参数法,利用缺陷包围盒边界点重构曲面。然后根据等弦高误差和等残留高度法对重构曲面进行轨迹规划,获得打磨车体表面缺陷的轨迹信息。针对自定位打磨,根据系统布局提出了一种基于视觉系统的相对位置打磨法,使机器人能精准打磨车体表面随机出现的缺陷。最终通过总控软件远程控制机器人,实现了自定位打磨作业工序。基于Opencascade三维开源造型库自主开发了机器人仿真软件,初步验证机器人打磨系统的可操作性。最后该系统在青岛四方机车车辆厂进行应用测试:根据打磨工具AOK（Active Orbital Kit）的实时压缩量,得出打磨过程中AOK与车体表面法向的贴合误差在4mm以内;其次测量打磨后缺陷区域的平均粗糙度为2.722μm满足工艺要求,验证了在线检测修磨系统可以作为机器人离线整面研磨前的缺陷去除工序。
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