基于“一字”線結(jié)構(gòu)光掃描的鞋底軌跡自動(dòng)生成技術(shù)科研項(xiàng)目申報(bào)書(shū)(參考版)
2024-10-11 00:36本頁(yè)面
【正文】 15 項(xiàng)目的盈利能力分析及財(cái)務(wù)預(yù)算 采購(gòu)設(shè)備 7000 加工費(fèi)用 2020 打印及其他費(fèi)用 1000 四、項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度方案 2020 年 12 月 數(shù)學(xué)分析建模 2020 年 1月 采購(gòu)材料 2020 年 3 月 搭建生產(chǎn)線設(shè)備 2020 年 6 月 確定數(shù)學(xué)模型，編寫(xiě)程序 2020 年 8 月 前半個(gè)生產(chǎn)線搭建完成 2020 年 9 月 綜測(cè) 五、項(xiàng)目組承諾 承 諾 書(shū) 以上所填內(nèi)容真實(shí)可靠，本項(xiàng)目組承諾：該項(xiàng)目立項(xiàng)后，將嚴(yán)格遵守有關(guān)規(guī)定、遵守本申報(bào)書(shū)和預(yù)算表中規(guī)定的條款和內(nèi)容，保證按計(jì)劃進(jìn)度完成項(xiàng)目任務(wù)。如果浙江省 1024家制鞋企業(yè)各配置一臺(tái)鞋底涂膠高速并聯(lián)機(jī)器人系統(tǒng)，則共替換工人 1024*3=3072 人，每年節(jié)省工資 3072* 萬(wàn) = 億。因此實(shí)現(xiàn)噴膠工藝的機(jī)器人自動(dòng)操作對(duì)提高整個(gè)制鞋裝備的自動(dòng)化水平有著極其重要的積極意義。制鞋業(yè)要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)，必須依靠機(jī)器換人。 項(xiàng)目的市場(chǎng)前景分析 制鞋業(yè)是浙江省重要特色產(chǎn)業(yè)，至 2020 年 5月，浙江省共有制鞋企業(yè) 1034 家，全國(guó)制鞋企業(yè)為 4271 家，浙江省制鞋企業(yè)占全國(guó)總量的 %，排名第一。 實(shí)施該項(xiàng)目所具備的基礎(chǔ)、優(yōu)勢(shì)和風(fēng) 險(xiǎn) 14 項(xiàng)目計(jì)劃目標(biāo) 鞋底涂膠高速并聯(lián)機(jī)器人系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 中的掃描鞋底曲線技術(shù)的研究 ； 涂膠生產(chǎn)線試驗(yàn)平臺(tái)的搭建 ： 整套生產(chǎn)線設(shè)備包括輸送帶、線結(jié)構(gòu)光掃描裝置和鞋底檢測(cè)裝置。軌跡點(diǎn)在鞋底曲面的法向矢量用來(lái)設(shè)置涂膠頭的姿態(tài)，使涂膠頭的軸線垂直于鞋底曲面，保證涂膠軌跡的準(zhǔn)確性和粘膠劑厚度的一致性。 13 軌跡點(diǎn)的方向計(jì)算 軌跡點(diǎn)的方向包括法向矢量和切向矢量。這樣軌跡點(diǎn)可以通過(guò)求解如下公式得到： ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ?? ?? ? ? ?? ? ? ?? ?2 2 2 20 0 00 0 0, , , , , 0x u v x y u v y z u v z rl x u v x m y u v y n z u v z? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ??? (6) 其中 (l, m, n)表示輪廓點(diǎn)的切向矢量。 圖 13 軌跡點(diǎn)的計(jì)算 管道曲面的方程可以表示為： ? ?? ?? ? ? ?( , )( , ) 0t t rt t t??? ?????? ? ???PCP C C (5) 其中 r為管道半徑。一種有效的方法是采用離散曲線來(lái)描述軌跡曲線。 涂膠軌跡曲線的生成 理想的噴膠軌跡是鞋底輪廓線在鞋底曲面上的一條偏置曲線，它是以輪廓線為中心的管道曲面和鞋底曲面的交線。 為方便后續(xù)軌跡曲線的計(jì)算，需要參數(shù)化鞋底曲面。曲線擬合通常有多項(xiàng)式曲線擬合、樣條曲線擬合和 B樣條曲線擬合。假設(shè)其中一個(gè)結(jié)構(gòu)光平面在世界坐標(biāo)系下的方程為： 0w w wax by cz d? ? ? ? (3) 其中 a, b, c, d 為平面參 數(shù)方程。這種方法可以減小幾何中心法由于光條分布的不對(duì)稱(chēng)性引起的誤差。綜合考慮效率和效果，擬采用灰度重心發(fā)提取每個(gè)光條的中心。 (2) 一字線結(jié)構(gòu)光掃描技術(shù)研究 線結(jié)構(gòu)光的標(biāo)定：攝像機(jī)的標(biāo)定、結(jié)構(gòu)光平面的標(biāo)定和輸送帶運(yùn)動(dòng)方向的標(biāo)定； 激光光條圖像的采集和光條中心的提?。? 光條中心線三維坐標(biāo)的恢復(fù)。針對(duì)文獻(xiàn) [5]的缺點(diǎn)，本課題組成員在前期的研究中充分利用線結(jié)構(gòu)光掃描得到的鞋底點(diǎn)云數(shù)據(jù)，成功地解決了 該問(wèn)題 [6]。這些都限制了基于 CAD 模型提取涂膠軌跡方法在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。 基于 CAD 模型提取鞋底涂膠軌跡的方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。整個(gè)系統(tǒng)包含三大內(nèi)容： 1）根據(jù)鞋子的 3D 模型的 STL 文件自動(dòng)生成涂膠軌跡； 2）利用 3D 視覺(jué)系統(tǒng) Kinect 獲得的場(chǎng)景深度信息提取工作空間中的鞋底 3D 信息，在此基礎(chǔ)上計(jì)算鞋底輪廓并獲得真實(shí)鞋底的位置和姿態(tài)； 3）結(jié)合以上信息利用機(jī)器人的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)控制機(jī)器人實(shí)現(xiàn)鞋底的自動(dòng)涂膠。為了使鞋底和鞋面形狀相匹配，還通過(guò)一些額外的變換，如平移、縮放、旋轉(zhuǎn)等來(lái)實(shí)現(xiàn)。線激光照射鞋幫底面，由攝像機(jī)提取激光照射的掃描曲線，
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