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喷涂机器人喷涂自编程系统软件的模块划分与实现

时间：2017-08-17 来源：机器人在线阅读：9648

5.3.3软件模块划分与实现

喷涂机器人自编程系统实现的功能主要有三点:工件三维信息的处理、喷涂工艺参数优化以及喷涂机器人路径规划，对其进行归类，可以通过以下几个模块来实现:Kinect标定模块、文件管理模块、扫描坐标系和Kinect坐标系标定模块、Kinect坐标系和基坐标系下标定模块、点云数据处理模块、喷涂参数优化模块、三角化曲面分片模块及喷涂机器人路径规划模块。

(1) Kinect标定模块Kinect标定模块主要包括彩色摄像头的标定、红外深度摄像头的标定以及彩色图和深度图的配准。

(2)扫描坐标系和Kinect坐标系的标定模块使用Kinect获取工件扫描场景下的点云图，并通过空间区域进行筛选，然后利用点云配准技术求解扫描坐标系到Kinect空间坐标系下的齐次变换矩阵。

( 3 ) Kinect坐标系和基坐标系的标定模块首先通过图像处理对打印好的矩形框图像进行角点检测，再使用Kinect获取深度值，然后控制机器人运动到检测到的角点在空间中的位置，从而得到Kinect空间坐标系和机器人坐标系下的4组对应点对，再次利用点云配准技术求解Kinect坐标系和基坐标系的变换关系。

(4)点云数据处理模块通过坐标变换能够得到机器人坐标系下的点云坐标，然后对其进行处理，主要包括点云去噪、平滑、精简、曲面重建。

(5)喷涂参数优化模块喷涂参数优化模快主要是对实验数据进行拟合得到喷涂模型参数，然后对喷涂工艺参数进行优化，达到对喷涂机器人路径进行优化的效果。

(6)三角化曲面分片模块对于复杂曲面模型，通过三角化曲面分片算法对重建的三角化曲面进行分片，使得每个分片可以近似为平面，从而将复杂曲面的喷涂路径规划问题转化为平面上的规划问题。

(7)路径规划模块利用点云切片技术规划工件表面的喷涂机器人作业路径。

通过对软件的需求分析、总体设计以及模块划分，本文在Visual Studio 2013的开发环境下，利用MFC的框架结构实现对各个模块和windows窗口应用程序的设计，图_5-2是本文自编程系统的整体界面图，整个自编程系统的源程序见附件2。