摘要：随着高速铁路建设不断向智能化、数字化发展，预制梁场作为重要的预制构件生产场所，其智能化水平会直接影响高铁箱梁生产的质量和效率，进而影响高速铁路站前工程施工进度，而40m箱梁的钢筋骨架绑扎过程是一个极其消耗人力和时间的过程，为实现钢筋绑扎过程的智能化和少人化，研制了一种基于3D视觉识别和自动绑扎数控系统的高速铁路预制箱梁钢筋绑扎机器人。采用Hough变换和RANSAC直线拟合理论研发了绑扎点位识别算法，并提出基于Dijkstra算法的绑扎机械路径规划方法，实现了绑扎点位的准确识别和绑扎路径的高效规划。自动绑扎数控系统采用EtherCAT总线控制技术和PLCOpen指令，保证了钢筋绑扎机器人软件端到硬件端的实时联动。为验证所研制的高速铁路预制箱梁钢筋绑扎机器人的性能，开展了现场试验。结果表明，所研制的绑扎机器人对于钢筋绑扎点位识别的准确率达到99.2%，检测误差不超过1.9mm，单次绑扎时间和平均绑扎时间分别为1.85 s和3.96 s，经现场测算后可得到每生产一榀40m箱梁，可减少用工约27工日，减少人工费用8000余元。本文研究成果实现了高速铁路预制箱梁钢筋绑扎工程的智能化和少人化作业，能够在保证绑扎质量的前提下达到降本增效的目标。
文章目录
引言
1 钢筋绑扎点位识别算法
1.1 点云数据采集与预处理
1.1.1 点云数据采集
1.1.2 点云预处理
1.2 钢筋线性特征提取
1.2.1 Hough变换
1.2.2 RANSAC直线拟合
1.3 交叉点识别
1.4 冗余点过滤
1.4.1 几何约束
1.4.2 密度分析
1.5 置信度评估
1.6 绑扎点位信息输出
1.7 路径规划
2 钢筋绑扎机器人
2.1 钢筋绑扎机器人机械结构
2.2 钢筋绑扎点位识别及执行单元
2.2.1 3D视觉识别系统
2.2.2 自动绑扎数控系统
3 试验验证
3.1 绑扎点位识别试验
