双目结构光视觉引导的螺栓自动装配系统设计

作     者：张良安 李鹏飞 谢胜龙 ZHANG Liangan;LI Pengfei;XIE Shenglong

作者机构：安徽工业大学机械工程学院安徽马鞍山243000 中国计量大学机电工程学院浙江杭州310000 安徽省工业互联网智能应用与安全工程实验室安徽马鞍山243023 

出 版 物：《计算机集成制造系统》 (Computer Integrated Manufacturing Systems)

年 卷 期：2024年第30卷第9期

页      面：3061-3070页

核心收录：

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：湖州市科技计划资助项目(2021GN03) 浙江省基本科研业务费资助项目(2022YW43) 安徽省工业互联网智能应用与安全工程实验室开放基金资助项目(IASII21-04) 

主　　题：自动装配 机器视觉 双目结构光 ICP算法 多频外差法 

摘      要：为解决螺栓自动化装配过程中存在的零件位姿快速获取和在弱纹理、反光等复杂场景中实现精确定位等难题,基于双目结构光视觉原理,研制了一套螺栓自动装配系统。首先,通过双目结构光视觉系统获取工件场景的三维信息,涉及光栅条纹图案的获取、双目标定、多频外差法求解绝对相位、相位校正、极线校正、立体匹配,接着采用欧式聚类对重建的点云数据进行分割,获取单个螺栓的三维点云聚类,然后利用迭代最近点(ICP)算法估计模板点云到目标点云的位姿变换矩阵,识别连接螺栓在空间中的位姿,最后结合机械臂末端进行自动装配拧紧。实验结果表明,整个装配过程可自动完成,单个螺栓拧紧装配时间约为10 s,系统测试平均轴孔对中误差不超过1.20 mm,误差标准差不超过0.11 mm。