PUMA-560机械手虚拟装配过程中的视觉分析和变换计算的研究.pdf

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1、2010年第1期·设计与研究·文章编号：1001—2265(2010)01—0027—05PUMA．560机械手虚拟装配过程中的视觉分析和变换计算的研究谭晓东，刘鑫，赵岩(大连交通大学机械工程学院，辽宁大连116028)摘要：传统的产品开发过程中，对产品装配性能的分析和评价通常都是借助实物模型来完成的，这种方法既费时、费力、准确性差，又不能及时、方便地进行修改，延长了产品的设计过程，造成了财力、物力的浪费。文章利用反向工程的思路，借助PUMA．560机械手来完成虚拟装配过程中的视觉分析和变换计算的试

2、探性研究。在推导出机器人运动学正反解的基础上，通过Proe建立装配关系模型，并在此基础上进行了视觉装配数据的分析，最后通过四种不同情况下的坐标变换分析，提出了四种相应的计算方法，推导出装配机器人的正确的位姿，实现智能装配。关键词：虚拟装配；视觉分析；变换计算；PUMA一560中图分类号：TH16；TG65文献标识码：AVisualAnalysisandTransformationComputinginAssemblyProcessbyPUMA-560RobotTANXiao—dong，LIUXin，

3、ZHAOYan(DalianJiaotongUniversity，SchoolofMechanicalEngineering，LiaoningDalian116028，China)Abstract：Analysisandevaluationofproductassemblyperformancewereusuallydonethroughphysicalmodelsintraditionalproductdevelopmentprocess．Thismethodistime-consuming，la

4、borious，pooraccuracyanditcannoteasilybemodified．Inthispaper，thevisualanalysisandtransformationcalculationweredonebyreverseen-gineeringideaPUMA-560manipulatorforvirtualassemblyprocess．BasedonrobotkinematicsassemblyrelationmodelwasestablishedbyPro·e，ando

5、nthisbasisthevisualassemblydatawasanalyzed．Finallythroughthea-nalysisoffourdifferentcases，fourtypescoordinatetransformationwereproposedandthefourcorrespondingcalculationswerederived．Thecorrectrobotpositionandposturewerederivedforintelligentassembly．Key

6、words：virtualassembly；visualanalysis；transformcalculation；PUMA·560拟装配技术的研究相对较晚，与发达国家有一定差距。O引言清华大学国家CIMS工程技术研究中心基于CAD软件“虚拟装配”(VirtualAssembly)是产品数字化定义平台Pro／ENGINNEER开发实现了虚拟装配支持系统中的一个重要环节，在虚拟技术领域和仿真领域中得到VASS(VirtualAssemblySupportSystem)。本文借助于了广泛的应用研究。国外

7、对虚拟装配技术的研究起步PUMA一560机械手的虚拟装配情况并通过机器视觉系统较早，在理论上的研究涉及面广，且已经有较为广泛的来实现视觉分析和变换计算的研究。应用。美国华盛顿州立大学的Jyaaram等开发研制了一机器视觉系统是指用计算机来实现人的视觉功能，个称为“虚拟装配设计环境”(VADE)的虚拟装配设计系也就是用计算机来实现对客观的三维世界的识别。机统。利用这个系统，设计人员可以在设计工作的初期便器视觉系统的输入装置可以是摄像机、转鼓等，它们都可考虑有关装配和拆卸的问题，从而避免了装配设计方把三

8、维的影像作为输入源，即输入计算机的就是三维管面的缺陷；德国的BMW公司建立了VirtualProcess观世界的二维投影。机器视觉系统主要由三部分组成：Week体系，利用虚拟技术对汽车装配流程的合理性加图像的获取、图像的处理和分析、输出或显示。图像获以测试；日本NAbe等开发了机械零件的可装配性验证取设备包括光源、摄像机等；图像处理设备包括相应的系统，支持设计者在虚拟环境下进行装配分析。国内虚软件和硬件系统；输出设备是与制造过程相连的有关系收稿日期：2009—07—2