三维线扫描测量机器人的路径规划

【摘要】针对基于工业机器人的扫描系统，本文研究了一种复杂曲面的测量规划方法，其主要内容包括：（1）CAD数据（IGES格式文件）的读取与显示；（2）选取被检测曲面，并计算被检测曲面的相关信息；（3）针对三维线激光扫描仪，实现对复杂曲面的测量路径规划，并利用工业机器人仿真软件对路径进行仿真验证。全文共分七个章：第一章介绍了该领域国内外的研究现状和本文研究的基于工业机器人的扫描系统，并分析了本文的研究意义，最后介绍了本文的主要研究内容；第二章简单介绍了曲线曲面的定义及性质以及一些基础算法，为下面章节中对曲线曲面的处理提供理论依据；第三章介绍了CAD数据（IGES格式文件）读取与显示方法，其中包括IGES文件的结构分析，文件各个区的功能，文件的读取流程，以及读取后文件的显示方法；第四章是复杂曲面选取与信息计算，利用OpenGL的选取机制实现了被检测曲面的选取，然后对被选取的曲面计算采样点和法矢。本文中为了满足三维线激光扫描仪的扫描特点，提出了一种计算采样点的新方法，此算法通过曲面等参线与特定平面求交，实现了采样点的计算，并提出了框架筛选和多边形筛选方法，实现了多余采样点的剔除功能；第五章引用了可视锥的概念，将可视锥的属性与三维线激光扫描仪的约束参数相结合，计算出了一系列扫描仪测量曲面所需的位置和姿态，然后，将这些位置连接成Zigzag路径，得到了时间优化的扫描路径；第六章主要是测量路径的软件仿真。将第五章中计算出的测量路径转换成工业机器人可执行文件，进而对路径进行仿真，对遮挡和碰撞问题进行分析。第七章对本文进行了总结和展望。总结了本文所讲述的主要内容，并对进一步的研究进行了分析和展望。
【作者】肖海军；
【导师】李维诗；
【作者基本信息】合肥工业大学，光电信息工程，2014，硕士
【关键词】路径规划；自动检测；线激光扫描仪；工业机器人；

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