基于机器视觉的铅锌电池银网激光焊接定位与缺陷检测技术研究
发布时间：2021-05-06 14:57
银网焊接工序是铅锌电池制作工艺过程中的一道必备工序,目前仍由焊接工艺人员采用手工电烙铁完成焊接。这种焊接方式不仅存在肉眼识别不准确、出错率高的问题,而且劳动强度大,效率低下。随着焊接行业对智能化装备需求的日益强烈,焊接机器人也越来越受到欢迎,而将机器视觉技术引入焊点识别与缺陷检测领域,相当于赋予了焊接设备眼睛,在焊接机器人领域得到了广泛的研究。因此将机器视觉技术引入到锡焊工艺里,能够代替人眼实现银网待焊点的快速准确的识别定位,同时实现对焊接缺陷的检测,实现加工效率和质量的双达标。针对此银网锡焊工艺,提出了基于机器视觉的定位焊接和缺陷检测方案。系统以机器人搭载自动化焊接设备对待焊点精确定位并焊接,通过理论分析及实验确定了系统的主要硬件型号和焊接工艺参数;采用畸变校正和机器人手眼标定完成了图像坐标系到机器人坐标系之间的精确位置变换;运用Blob分析粗定位和基于形状的模板匹配精定位相结合的算法,有效地解决了严重暗纹干扰、光照变化干扰及银网局部变形引起的识别定位障碍,达到焊点识别定位精度高、生产效率高的目标;利用C++与机器视觉库联合编程开发了上位机界面软件,软件具备图像处理、坐标转换、通信等...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 固定点与焊缝定位算法研究现状
1.2.2 焊接缺陷检测算法研究现状
1.3 课题的主要研究内容
1.4 本章小结
第二章 系统总体设计
2.1 系统要求与总体方案设计
2.2 机器视觉模块硬件选型
2.2.1 工业相机选型
2.2.2 镜头选型
2.2.3 光源选型与打光方案设计
2.3 焊接设备选型与焊接工艺参数确定
2.3.1 主要工艺参数分析与设备选型
2.3.2 激光焊接实验
2.4 本章小结
第三章 待焊点定位图像算法设计
3.1 待焊点定位方案与流程设计
3.1.1 几种主要定位算法对比
3.1.2 待焊点定位算法方案设计
3.2 Blob算法粗定位
3.2.1 阈值分割与形态学运算
3.2.2 连通分量提取
3.2.3 边缘检测
3.2.4 标准圆拟合与中心坐标提取
3.3 模板匹配算法精定位
3.3.1 模板创建
3.3.2 匹配算法主要参数确定
3.4 待焊点像素坐标筛选提取
3.5 算法优化设计
3.6 算法实验分析
3.6.1 匹配算法抗干扰实验
3.6.2 待焊点定位图像算法验证实验
3.6.3 优化算法运行效率对比实验
3.7 本章小结
第四章 机器人视觉定位与上位机软件开发
4.1 机器人视觉系统手眼标定
4.1.1 相机标定
4.1.2 视觉系统手眼标定
4.2 上位机软件开发
4.2.1 软件整体架构与功能
4.2.2 软件主要模块
4.3 上位机软件功能测试
4.4 定位系统平台搭建与视觉定位实验
4.5 本章小结
第五章 焊点缺陷检测算法设计
5.1 焊点主要缺陷分析
5.2 焊点缺陷检测算法总体方案与流程
5.2.1 位置缺陷检测方案
5.2.2 形态缺陷检测方案
5.3 焊点ROI提取算法设计
5.3.1 焊点定位
5.3.2 ROI提取
5.4 位置缺陷检测算法设计
5.4.1 重心提取
5.4.2 偏移量计算
5.5 SVM与模板匹配结合的形态缺陷检测算法设计
5.5.1 SVM算法
5.5.2 分类器特征向量求取
5.6 缺陷检测实验
5.7 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于TCP Socket和HTTP POST的现代有轨电车定位系统[J]. 陈荣超,杨厅. 计算机应用与软件. 2016(10)
[2]PCB焊点的机器视觉精密定位系统[J]. 周军,许烁,屠大维. 机械制造与自动化. 2016(03)
[3]基于Windows下Qt与脉冲发生器的串口通讯实现[J]. 李鹏军,兰殿星,宁文斌,袁攀,宋军伟. 计算机测量与控制. 2016(04)
[4]基于改进圆拟合算法的激光光斑中心检测[J]. 吴泽楷,李恭强,王文涛,杨雪,唐晓军,姜东升. 激光与红外. 2016(03)
[5]基于Blob原理的手机触摸屏测试仪的目标检测[J]. 乔伟哲,范兆周,金永. 科技创新与应用. 2016(04)
[6]PCB锡焊机器人技术综述[J]. 孙中琪. 电气自动化. 2016(01)
[7]基于小波特征与支持向量机的焊点缺陷识别方法的研究[J]. 周颖,王雪,刘坤,李明旭. 河北工业大学学报. 2015(01)
[8]基于计算机视觉的焊点缺陷检测系统的设计[J]. 韦玉科,陈玉,田洪金. 测控技术. 2015(01)
[9]热丝填充激光焊接光斑直径与对接间隙裕度研究[J]. 张书权,吴杰峰,方超,吴维越,卫靖. 中国激光. 2014(10)
[10]机器视觉系统中光源的选择[J]. 侯远韶. 洛阳师范学院学报. 2014(08)
博士论文
[1]薄材焊缝自动化超声TOFD成像检测关键技术研究[D]. 周红明.浙江大学 2014
硕士论文
[1]基于机器人的自动锡焊控制技术研究[D]. 苏赞.机械科学研究总院 2016
[2]锡焊机器人加热技术研究[D]. 张焕良.哈尔滨工业大学 2013
[3]激光焊接关键技术的研究[D]. 陈辉.山东大学 2012
[4]图像识别在激光焊接定位系统中的研究与应用[D]. 张赛楠.长春理工大学 2011
[5]基于机器视觉的钢板表面缺陷检测技术研究[D]. 郭平.南昌大学 2010
[6]ECM-FPC锡焊机器人系统开发及基础理论研究[D]. 王鸿博.清华大学 2009
[7]基于机器视觉的SMT焊点自动光学检测系统研究[D]. 王小彬.苏州大学 2009
[8]基于PLC的高速自动装配焊接机控制系统的应用研究[D]. 刘长清.上海交通大学 2008
[9]模糊神经网络学习算法研究及在焊点质量评估中的应用[D]. 张坤.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3172123
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 固定点与焊缝定位算法研究现状
1.2.2 焊接缺陷检测算法研究现状
1.3 课题的主要研究内容
1.4 本章小结
第二章 系统总体设计
2.1 系统要求与总体方案设计
2.2 机器视觉模块硬件选型
2.2.1 工业相机选型
2.2.2 镜头选型
2.2.3 光源选型与打光方案设计
2.3 焊接设备选型与焊接工艺参数确定
2.3.1 主要工艺参数分析与设备选型
2.3.2 激光焊接实验
2.4 本章小结
第三章 待焊点定位图像算法设计
3.1 待焊点定位方案与流程设计
3.1.1 几种主要定位算法对比
3.1.2 待焊点定位算法方案设计
3.2 Blob算法粗定位
3.2.1 阈值分割与形态学运算
3.2.2 连通分量提取
3.2.3 边缘检测
3.2.4 标准圆拟合与中心坐标提取
3.3 模板匹配算法精定位
3.3.1 模板创建
3.3.2 匹配算法主要参数确定
3.4 待焊点像素坐标筛选提取
3.5 算法优化设计
3.6 算法实验分析
3.6.1 匹配算法抗干扰实验
3.6.2 待焊点定位图像算法验证实验
3.6.3 优化算法运行效率对比实验
3.7 本章小结
第四章 机器人视觉定位与上位机软件开发
4.1 机器人视觉系统手眼标定
4.1.1 相机标定
4.1.2 视觉系统手眼标定
4.2 上位机软件开发
4.2.1 软件整体架构与功能
4.2.2 软件主要模块
4.3 上位机软件功能测试
4.4 定位系统平台搭建与视觉定位实验
4.5 本章小结
第五章 焊点缺陷检测算法设计
5.1 焊点主要缺陷分析
5.2 焊点缺陷检测算法总体方案与流程
5.2.1 位置缺陷检测方案
5.2.2 形态缺陷检测方案
5.3 焊点ROI提取算法设计
5.3.1 焊点定位
5.3.2 ROI提取
5.4 位置缺陷检测算法设计
5.4.1 重心提取
5.4.2 偏移量计算
5.5 SVM与模板匹配结合的形态缺陷检测算法设计
5.5.1 SVM算法
5.5.2 分类器特征向量求取
5.6 缺陷检测实验
5.7 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于TCP Socket和HTTP POST的现代有轨电车定位系统[J]. 陈荣超,杨厅. 计算机应用与软件. 2016(10)
[2]PCB焊点的机器视觉精密定位系统[J]. 周军,许烁,屠大维. 机械制造与自动化. 2016(03)
[3]基于Windows下Qt与脉冲发生器的串口通讯实现[J]. 李鹏军,兰殿星,宁文斌,袁攀,宋军伟. 计算机测量与控制. 2016(04)
[4]基于改进圆拟合算法的激光光斑中心检测[J]. 吴泽楷,李恭强,王文涛,杨雪,唐晓军,姜东升. 激光与红外. 2016(03)
[5]基于Blob原理的手机触摸屏测试仪的目标检测[J]. 乔伟哲,范兆周,金永. 科技创新与应用. 2016(04)
[6]PCB锡焊机器人技术综述[J]. 孙中琪. 电气自动化. 2016(01)
[7]基于小波特征与支持向量机的焊点缺陷识别方法的研究[J]. 周颖,王雪,刘坤,李明旭. 河北工业大学学报. 2015(01)
[8]基于计算机视觉的焊点缺陷检测系统的设计[J]. 韦玉科,陈玉,田洪金. 测控技术. 2015(01)
[9]热丝填充激光焊接光斑直径与对接间隙裕度研究[J]. 张书权,吴杰峰,方超,吴维越,卫靖. 中国激光. 2014(10)
[10]机器视觉系统中光源的选择[J]. 侯远韶. 洛阳师范学院学报. 2014(08)
博士论文
[1]薄材焊缝自动化超声TOFD成像检测关键技术研究[D]. 周红明.浙江大学 2014
硕士论文
[1]基于机器人的自动锡焊控制技术研究[D]. 苏赞.机械科学研究总院 2016
[2]锡焊机器人加热技术研究[D]. 张焕良.哈尔滨工业大学 2013
[3]激光焊接关键技术的研究[D]. 陈辉.山东大学 2012
[4]图像识别在激光焊接定位系统中的研究与应用[D]. 张赛楠.长春理工大学 2011
[5]基于机器视觉的钢板表面缺陷检测技术研究[D]. 郭平.南昌大学 2010
[6]ECM-FPC锡焊机器人系统开发及基础理论研究[D]. 王鸿博.清华大学 2009
[7]基于机器视觉的SMT焊点自动光学检测系统研究[D]. 王小彬.苏州大学 2009
[8]基于PLC的高速自动装配焊接机控制系统的应用研究[D]. 刘长清.上海交通大学 2008
[9]模糊神经网络学习算法研究及在焊点质量评估中的应用[D]. 张坤.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3172123
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3172123.html
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