冲床上料机械手视觉处理与控制系统研究

发布时间：2017-08-12 08:31

  本文关键词：冲床上料机械手视觉处理与控制系统研究

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【摘要】：在制造领域,冲压产品的生产与应用变得日益广泛,现有的数控冲床对规整板材的加工操作技术已经十分完善,但现实生产中基于成本考虑,生产如垫片、合页等小型五金件仍大量使用人工操作普通冲床加工板材下脚料的方式来实现,因为所操作的下脚料板材的形状是不确定的,这对于传统数控冲床的自动夹持提出挑战。为改善上述落后的生产方式,提高生产的安全性和自动化水平,提出了对冲床上料过程进行视觉处理与控制的研究。前期通过剪板机将板材下脚料简单切割成普通的四边形,通过图像处理获得待加工的下脚料板材的尺寸参数、空间中的位置坐标和空间中摆放姿态等基本信息,并将其输入机械手运动控制器中从而实现对上料过程的自动的、准确的控制,本文主要研究内容如下：首先,对冲压加工及机器视觉技术的发展现状进行综合分析,明确在该领域生产中存在的相关问题,针对问题并结合当前制造业发展要求,提出相应的改进方案,引入机器视觉技术,对方案的构成和实施方法进行概述,明确研究的内容和方向。其次,对机器视觉处理中图像处理与相关信息提取的方法进行设计与研究,针对本课题研究对像确定具体的处理方案和处理流程,包括了图像采集、图像处理、图像特征提取、尺寸测量等关键处理内容,对各处理阶段所选用的算法进行选择和优化。对视觉处理与控制系统中不可缺少的上料辅助装置进行了设计,完善视觉检测的重要辅助硬件。对机器视觉控制系统进行了设计,通过相机标定和上料辅助装置、相机、板材、机械手、冲床工作台间的坐标变换,建立了以机械手基座为世界坐标系原点的统一坐标系,将图像处理及标定后的结果和统一坐标结合,确定最终的运动控制程序,并将程序生成、输出、保存。最后,对冲床上料机械手视觉处理与控制系统进行了硬件和软件两个方面的调试,通过完成了功能和性能测试,并对相关设计进行优化,提高系统的稳定性,降低执行周期。
【关键词】：冲床上料 机器视觉 图像处理 控制
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG385.1;TP391.41
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.3 课题拟解决的问题14-17
• 1.3.1 课题设计内容及要求15
• 1.3.2 课题总体方案的组成及实现流程15-17
• 1.4 本章小结17-18
• 第二章 机器视觉处理系统设计18-38
• 2.1 图像采集18-23
• 2.1.1 光源选型设计18-20
• 2.1.2 相机及图像采集卡的选择20-22
• 2.1.3 光源与相机的空间布局设计22-23
• 2.2 机器视觉图像处理23-35
• 2.2.1 图像增强24-27
• 2.2.2 图像分割27-30
• 2.2.3 边缘与轮廓提取30-31
• 2.2.4 图像特征提取31-35
• 2.3 尺寸测量35-37
• 2.4 本章小结37-38
• 第三章 系统机械部分设计38-48
• 3.1 上料辅助装置设计38-43
• 3.1.1 板材提升方案的选择38-40
• 3.1.2 物料摆放平台40-43
• 3.2 工业机械手的选型43-46
• 3.2.1 机械手本体部分43-44
• 3.2.2 机械手运动控制器部分44-46
• 3.3 本章小结46-48
• 第四章 机器视觉控制系统设计48-60
• 4.1 相机标定48-51
• 4.2 统一坐标系的建立51-55
• 4.2.1 板材重心坐标的确定51-53
• 4.2.2 板材位姿调整角度的确定53-54
• 4.2.3 统一坐标系54-55
• 4.3 运动控制指令的生成与输出55-58
• 4.4 本章小结58-60
• 第五章 系统调试与分析60-70
• 5.1 硬件部分调试与分析60-63
• 5.1.1 保证图像质量的硬件部分调试与分析60-62
• 5.1.2 保证测量质量的硬件部分调试与分析62-63
• 5.2 软件部分调试与分析63-68
• 5.2.1 视觉图像处理部分64-67
• 5.2.2 控制程序生成与输出部分67-68
• 5.3 本章小结68-70
• 第六章 结论与展望70-72
• 6.1 结论70
• 6.2 创新点70-71
• 6.3 问题与展望71-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-78
• 附录78
• 一、在校期间参与项目78
• 二、在校期间获奖情况78

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本文编号：660686