用于镜面反射型工件三维测量的机器人系统研究

同漫发射型工件的三维测量技术相比，镜面反射型工件的三维测量技术发展还不成熟，其研究进展已严重滞后于快速增长的需求。本项目将对基于结构光的镜面反射型工件的三维快速测量的基本理论与关键技术进行研究，具体研究内容为：（1）建立镜面反射型工件测量系统及其误差传递模型，揭示类似系统的误差传播机理；（2）研究镜面反射型工件测量系统的实时路径规划算法，使得系统能够快速测量工件，提高效率；（3）开发基于结构光复杂形状的镜面反射型工件快速测量的编码算法，减少测量时间；（4）提出镜面反射型工件的三维测量传感器的快速、精确标定装置及算法。本项目拟从测量系统的结构设计、控制系统、路径规划以及编码算法等方面进行全面研究。本研究将为镜面反射型工件的快速测量提供设计理论与技术方法，研究成果将具有很好的应用前景。该系统的研制可以推动我国企业提升镜面反射型工件的检测效率，提升产品竞争力。

课题组提交的基金申请书对基于结构光的镜面反射型工件的三维快速测量的基本理论与关键技术进行研究，包含内容为：建立测量系统及其误差传递模型；研究测量系统的实时路径规划算法，使得系统能够快速测量工件，提高效率；开发基于结构光复杂形状工件快速测量的编码算法，减少测量时间；提出三维测量传感器的快速、精确标定装置及算法。本项目拟从测量系统的结构设计、编码算法、标定方法和路径规划等方面进行全面研究。.在课题组的研究工作中，按照上述研究计划执行并完成了相关内容研究，取得了如下成果：. (1) 建立了系统误差模型，分析了误差的传递规律，揭示了机器人位置和姿态误差对系统测量精度的影响；在此基础上，针对现有通用的串联机器人刚度低、负载差，绝对定位精度低的特点，开发了新的姿态和位置解耦的六自由度测量机器人，实现了对三维测量传感器的快速，精确定位，提高了系统的测量精度；最后，提出了路径规划算法。.(2) 针对现有相移技术仅能求解相对相位而不能获得绝对相位，提出了新的编码算法，新的编码算法能够获得高精度、高分辨率的绝对相位，同时将结构光编码图像的张数减少到４张或１张，发表ＳＣＩ检索论文２篇。.(3) 针对现有标定方法复杂精度不高的问题，提出了新的标定方法，该方法所用标定装置成本低，标定过程简单，提高了工程化应用的便捷，避免了标定误差传播，从而极大地提高了标定精度，发表ＳＣＩ检索论文２篇。.本项目研究的测量机器人系统、编码方法、标定方法解决了结构光三维测量系统核心问题，提高了测量精度和效率。