【摘 要】
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水龙头打磨主要分为手工打磨和工业机器人自动打磨两种。手工打磨效率较低,而且危害工人身体健康,利用工业机器人进行自动打磨日益广泛;然而在机器人自动打磨过程中,水龙头毛坯需要事先在托架上摆放整齐,毛坯摆放的定位精度直接决定了机器人抓取水龙头时的装夹精度,容易引起装夹误差较大和打磨质量一致性差等问题。由此,本文提出一种基于视觉的机器人自动打磨系统,采用视觉定位与补偿技术,以提高自动加工过程中水龙头的装夹
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水龙头打磨主要分为手工打磨和工业机器人自动打磨两种。手工打磨效率较低,而且危害工人身体健康,利用工业机器人进行自动打磨日益广泛;然而在机器人自动打磨过程中,水龙头毛坯需要事先在托架上摆放整齐,毛坯摆放的定位精度直接决定了机器人抓取水龙头时的装夹精度,容易引起装夹误差较大和打磨质量一致性差等问题。由此,本文提出一种基于视觉的机器人自动打磨系统,采用视觉定位与补偿技术,以提高自动加工过程中水龙头的装夹精度及打磨质量的一致性。其主要功能为:打磨之前经行视觉扫描,实现水龙头在机器人法兰盘末端坐标系中的定位,然后利用算法对毛坯在机器人工具坐标系的位姿进行补偿,最后实现在任意装夹状态下的水龙头自动打磨。本文的主要研究内容主要如下:（1）视觉定位补偿打磨系统构建:应对水龙头自动化打磨难点,构建了以机器人抓取水龙头、视觉处理、水龙头实际打磨为工作流程的系统。进行硬件平台选型及搭建。开发了水龙头打磨软件系统。（2）三维视觉测量系统:根据实际水龙头打磨场景,进行了单目线结构光3D相机的光路与结构设计;通过光平面标定,建立了基于单应性矩阵的图像像素坐标与三维世界坐标的关系;提出了一种改进的光条中心提取像素点算法。（3）点云重建匹配及优化:通过手眼矩阵和坐标转换,在机器人法兰盘末端坐标系下三维重建出水龙头点云;对水龙头模板、实测点云进行预处理操作;将预处理后的两者点云进行ICP点云匹配,并应用一种快速迭代的AAICP点云匹配优化算法。（4）视觉定位补偿水龙头打磨实验:设计并完成了视觉标定实验,分析了整体系统误差;气缸工作角度分别为0°和90°时,进行不同摆放位置的水龙头打磨实验;对打磨后工件进行表面粗糙度检测,满足实际需求。
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