学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

微装配系统控制技术研究

作　者: 刘周林
导　师: 邵伟平
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 微小件装配形状匹配相机标定控制系统亚像素
分类号: TG95
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 53次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

微机电产品在各行业的应用比重越来越高，人们对产品性能要求提高。实现微小零件的装配，是微机电产品得以发布的核心技术。传统的微小件装配大多通过手工或半手工完成，自动化程度低，产品质量的稳定性难以保证。微小零件的显著特点是体积微小，要保证微小件的装配质量，需要借助显微放大仪器和高度集成化的微装配系统。然而，客户购买的微小件控制系统大部分是零散的，这增加了操作复杂性，甚至集成化决定了功能的实现。为了解决微装配的系统集成度低，本文针对微小件的装配，依据微装配的功能需求和控制流程策略，采用了“三层架构”式软件体系结构，架构了微装配控制系统。将系统划分为宏/微运动台控制、图像采集、微夹持器控制、示教编程、相机标定与模式识别五个功能模块。论文就微小件的装配控制系统展开了研究。首先，分析了微装配的现状，对机器视觉的应用和微装配的关键技术进行探讨。其次，根据微小件装配对象，采用模块化方法将微装配控制系统分为五个子模块。对微装配控制系统的视觉布局方案、控制策略与解决方法进行深入分析。提出了“鼠标滚轮定点”装配策略，有效的提高了装配精度。再次，分析了微装配控制系统各模块的功能实现和控制流程，给出了系统开发关键技术的解决方法；控制系统将示教编程引用到微装配系统中，分析了示教编程路径规划；针对机器视觉的开发，分析了相机标定与模式识别策略；基于宏动运动台的控制，建立了软件控制评价函数。最后，分析了控制系统的相机标定和视觉系统像素当量标定技术，对图像处理基本算法、视觉伺服控制技术、亚像素定位技术、模板匹配进行深入分析，提出了基于主动视觉和人工智能的像素当量标定方法。针对微小件装配系统，提出了像素当量标定误差模型，并推导了像素当量标定误差算法。根据微小件装配精度的要求，提出了形状匹配的装配精度测量方法。通过7个实验分析，证明了微小件装配控制系统的可行性。本文针对微小件的控制系统进行研究，对各种关键技术进行深入分析，论文中提出的理论与算法对微装配控制系统的自动化具有深远意义。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-13
第1章绪论  13-23
  1.1 课题背景及研究目的和意义  13-14
  1.2 微装配的国内外研究概况  14-18
    1.2.1 国外的研究现状  14-17
    1.2.2 国内的研究现状  17-18
  1.3 微装配技术研究  18-21
    1.3.1 微装配的关键技术  19-20
    1.3.2 机器视觉在微装配中的应用  20-21
  1.4 本文主要的研究内容与方法  21-23
第2章微小件装配系统的组成与功能实现  23-33
  2.1 微装配系统的分析  23-28
    2.1.1 微装配方案  24-25
    2.1.2 微装配的视觉布局方案  25-26
    2.1.3 微装配策略  26-28
  2.2 微装配的总体设计  28-29
  2.3 微装配的硬件组成  29-30
  2.4 微装配的软件设计  30-32
  2.5 本章小结  32-33
第3章微装配的控制系统设计  33-49
  3.1 宏/微运动台子模块  33-38
    3.1.1 宏运动台软件设计  33-37
    3.1.2 微运动台软件设计  37-38
  3.2 图像采集子模块  38-40
  3.3 微夹持器控制子模块  40-42
    3.3.1 吸附式夹持器软件设计  40-42
    3.3.2 钳式夹持器软件设计  42
  3.4 示教编程子模块  42-46
    3.4.1 示教编程软件设计  42-44
    3.4.2 示教编程路径规划  44-46
  3.5 相机标定与模式识别子模块  46-48
  3.6 本章小结  48-49
第4章视觉系统的标定  49-67
  4.1 相机标定原理  49-55
    4.1.1 工业相机成像模型  49-51
    4.1.2 工业相机坐标转换  51-52
    4.1.3 工业相机标定物  52-54
    4.1.4 视觉系统的误差  54-55
  4.2 相机标定算法  55-57
  4.3 视觉系统像素当量的标定  57-63
  4.4 标定实验及结果分析  63-66
    4.4.1 工业相机的标定  63-65
    4.4.2 像素当量的标定  65-66
  4.5 本章小结  66-67
第5章微小件的位姿识别与方法  67-87
  5.1 数字图像处理概述  67-75
    5.1.1 图像的数据类型  67-69
    5.1.2 图像的颜色空间  69-70
    5.1.3 图像处理的基本算法  70-75
  5.2 基于视觉的控制  75-77
  5.3 亚像素定位算法  77-79
  5.4 模板匹配算法  79-86
    5.4.1 基于灰度值的模板匹配  80-82
    5.4.2 基于形状的模板匹配  82-85
    5.4.3 基于神经网络和遗传算法的模板匹配  85-86
  5.5 本章小结  86-87
第6章微小件的装配与调试  87-98
  6.1 宏运动台的定位精度测量  87-88
  6.2 宏运动台的重复定位精度测量  88-90
  6.3 微小件识别率的测量  90-91
  6.4 噪声对微小件识别的影响  91-94
  6.5 微小件的装配精度测量  94-96
  6.6 本章小结  96-98
结论  98-100
参考文献  100-109
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果  109-110
致谢  110-111

微装配系统控制技术研究

内容摘要

全文目录

相似论文