The 3-D model of workpieces plays a significant role in robotic spray painting, which needs the geometry and shape information for painting-path planning or pose estimation. However, the models are rarely provided beforehand, even if they are available, random pose changes during workpiece conveying on the spray-painting pipeline also necessitates the usage of real-time 3-D reconstruction. In this case, we propose an online modeling approach for automatic spray-painting applications. Specifically, with two consumer RGB-D cameras mounted on the two sides of the pipeline, the data streams of the moving workpiece are continuously collected. Then, incorporating the 3-D contour feature and approximate linear motion characteristics of the workpiece, a modified iterative closest point (ICP) algorithm is proposed for fast registration of multiple workpiece point clouds with varying positions. Finally, based on the spatial distribution and point cloud quality evaluation, a joint weighted algorithm for fusing point clouds from different perspectives is proposed, which is effective for the issues of self-occlusion and has superior noise resistance. To estimate the system performance, an experimental platform was established to simulate the spray-painting production line. According to our experiments, the proposed method can completely model the complex workpieces with irregular polyhedral structure within 1500 ms, and the modeled geometry accuracy can reach less than 8 mm, which has a significant improvement compared with the conventional methods.

中文翻译：

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使用低成本 RGB-D 相机对机器人喷涂的复杂工件进行在线 3D 建模

工件的 3D 模型在机器人喷涂中起着重要作用，它需要几何和形状信息来进行喷涂路径规划或姿态估计。然而，模型很少事先提供，即使它们可用，喷漆管道上工件输送过程中的随机姿态变化也需要使用实时3-D重建。在这种情况下，我们提出了一种用于自动喷涂应用的在线建模方法。具体来说，通过安装在管道两侧的两个消费类 RGB-D 摄像头，连续采集移动工件的数据流。然后，结合工件的 3D 轮廓特征和近似直线运动特性，提出了一种改进的迭代最近点 (ICP) 算法，用于快速配准具有不同位置的多个工件点云。最后，基于空间分布和点云质量评估，提出了一种融合不同视角点云的联合加权算法，该算法对自遮挡问题有效，具有优越的抗噪性。为了评估系统性能，建立了一个实验平台来模拟喷漆生产线。根据我们的实验，所提出的方法可以在1500 ms内完全建模具有不规则多面体结构的复杂工件，建模的几何精度可以达到8 mm以下，与传统方法相比有显着的提高。基于空间分布和点云质量评价，提出了一种融合不同视角点云的联合加权算法，该算法对自遮挡问题有效，抗噪能力强。为了评估系统性能，建立了一个实验平台来模拟喷漆生产线。根据我们的实验，所提出的方法可以在1500 ms内完全建模具有不规则多面体结构的复杂工件，建模的几何精度可以达到8 mm以下，与传统方法相比有显着的提高。基于空间分布和点云质量评价，提出了一种融合不同视角点云的联合加权算法，该算法对自遮挡问题有效，抗噪能力强。为了评估系统性能，建立了一个实验平台来模拟喷漆生产线。根据我们的实验，所提出的方法可以在1500 ms内完全建模具有不规则多面体结构的复杂工件，建模的几何精度可以达到8 mm以下，与传统方法相比有显着的提高。这对自闭塞问题有效，并且具有出色的抗噪性。为了评估系统性能，建立了一个实验平台来模拟喷漆生产线。根据我们的实验，所提出的方法可以在1500 ms内完全建模具有不规则多面体结构的复杂工件，建模的几何精度可以达到8 mm以下，与传统方法相比有显着的提高。这对自闭塞问题有效，并且具有出色的抗噪性。为了评估系统性能，建立了一个实验平台来模拟喷漆生产线。根据我们的实验，所提出的方法可以在1500 ms内完全建模具有不规则多面体结构的复杂工件，建模的几何精度可以达到8 mm以下，与传统方法相比有显着的提高。