基于机器视觉的移罐机械手柔性控制系统研究
发布时间：2022-08-04 16:24
金属罐体通常是在流水线上冲压而成,而随着工业自动化的推进,越来越多的工厂在罐体冲压流水线上引入了机械手。而传统的机械手控制自适应能力差,当目标工件位置产生未知偏移时,无法自主及时调整。为了改善这种情况,引入了机器视觉,对工位上的罐体、夹具位置进行视觉识别,很大程度地增加了整个移送系统的控制柔性。在此基础上,将视觉识别系统、PLC控制系统以及移动网络控制系统三者相结合,联合开发了基于机器视觉的移罐机械手控制系统。论文开展了以下工作:（1）整体柔性控制系统方案的设计。搭建以PLC、PC、工业相机三者为核心硬件的全反馈控制系统,实现罐体在一定范围内任意放置而机械手能够通过实时改变路径完成抓取。该系统与传统的罐体移送流水线相比,具有高度的控制柔性。（2）视觉反馈系统的设计。以霍夫圆变换作为核心算法,结合相机标定技术,实现由罐体、夹具二维坐标向三维坐标的重构。并且结合机械手逆运动学,推导罐体、夹具坐标与机械手关节电机转动角之间的关系,从而从拍摄的图像推导出机械手的正确运动参数。（3）利用MATLAB Robotic Toolbox进行机械手路径仿真,为机械手的路径规划提供仿真支持。并在指数型电机...
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 机器视觉国内外研究现状
1.3 移动网络在工业中运用现状
1.4 机械手控制研究现状
1.4.1 机械手驱动与控制方式现状
1.4.2 步进电机控制算法研究现状
1.4.3 柔性控制技术研究现状
1.5 课题的研究内容
1.6 论文总体结构
第2章 罐体移送机械手的运动学分析
2.1 机械手结构设计
2.2 移送系统控制目标
2.3 机械手位姿简述
2.4 机械手运动学分析
2.5 机械手路径仿真验证
2.6 本章小结
第3章 视觉柔性控制系统总体设计
3.1 控制系统硬件平台搭建
3.1.1 控制器的选择
3.1.2 工业相机的选择
3.1.3 安卓手机和PC机的选择
3.2 视觉反馈柔性控制系统软件框架
3.2.1 系统模块组成与软件框架
3.2.2 各软件模块之间的通讯方式
3.3 本章小结
第4章 视觉识别系统研究
4.1 视觉识别系统设计目标
4.2 视频图像预处理
4.2.1 灰度化处理
4.2.2 降噪处理
4.2.3 二值化处理
4.3 基于Hough变换的罐体/夹具定位方法
4.3.1 Hough圆变换的原理
4.3.2 Houh圆变换识别罐体/夹具
4.4 相机模型的建立
4.4.1 像素坐标系与世界坐标系之间的转换
4.4.2 相机标定确定相机内参数
4.5 视觉反馈流程设计
4.5.1 一次夹取的流程设计
4.5.2 周向进给临界参数
4.5.3 径向进给临界参数
4.6 本章小结
第5章 上、下位机通讯与控制研究
5.1 本地控制模块
5.1.1 Modbus协议
5.1.2 PLC程序设计
5.1.3 PC上位机设计
5.1.4 二段指数型加减速控制算法研究
5.2 远程控制模块
5.2.1 Socket网络编程
5.2.2 安卓客户端设计
5.2.3 PC服务器设计
5.3 本章小结
第6章 罐体移送机械手控制系统测试
6.1 机械手控制系统硬件系统
6.2 机械手系统单元模块测试
6.2.1 PC与PLC的通讯测试
6.2.2 安卓客户端与PC服务端通讯测试
6.2.3 二段指数型加速算法测试
6.3 移罐机械手整体系统测试
6.4 本章小结
第7章 结论和展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于单片机控制的姿控发动机电弧点火系统[J]. 伍鹏,卢洪义,王玉峰,张宗伟. 兵工自动化. 2017(05)
[2]基于OpenCV人脸检测的室内照明自动控制系统[J]. 夏雪婷,胡正飞,潘玲云. 计算机技术与发展. 2017(04)
[3]基于运动模糊图像的车载视觉测速方法[J]. 金守峰,范荻,田明锐. 中国工程机械学报. 2017(01)
[4]机械手控制系统设计[J]. 张琪,梁晨. 技术与市场. 2016(11)
[5]柔性控制技术在包装机械中的应用[J]. 李宗晟. 科技资讯. 2015(31)
[6]气动控制技术展望[J]. 李凌峰. 电子测试. 2015(11)
[7]德国“工业4.0”与“中国制造2025”[J]. 贺正楚,潘红玉. 长沙理工大学学报(社会科学版). 2015(03)
[8]FANUC多路径控制技术在柔性制造系统中的应用[J]. 赵小玲,王智. 金属加工(冷加工). 2014(21)
[9]基于直线位移传感器的机械手柔性控制[J]. 马宁强,张琦. 仪表技术与传感器. 2013(09)
[10]步进电机加减速曲线的算法研究[J]. 崔洁,杨凯,肖雅静,颜向乙. 电子工业专用设备. 2013(08)
本文编号：3669875
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 机器视觉国内外研究现状
1.3 移动网络在工业中运用现状
1.4 机械手控制研究现状
1.4.1 机械手驱动与控制方式现状
1.4.2 步进电机控制算法研究现状
1.4.3 柔性控制技术研究现状
1.5 课题的研究内容
1.6 论文总体结构
第2章 罐体移送机械手的运动学分析
2.1 机械手结构设计
2.2 移送系统控制目标
2.3 机械手位姿简述
2.4 机械手运动学分析
2.5 机械手路径仿真验证
2.6 本章小结
第3章 视觉柔性控制系统总体设计
3.1 控制系统硬件平台搭建
3.1.1 控制器的选择
3.1.2 工业相机的选择
3.1.3 安卓手机和PC机的选择
3.2 视觉反馈柔性控制系统软件框架
3.2.1 系统模块组成与软件框架
3.2.2 各软件模块之间的通讯方式
3.3 本章小结
第4章 视觉识别系统研究
4.1 视觉识别系统设计目标
4.2 视频图像预处理
4.2.1 灰度化处理
4.2.2 降噪处理
4.2.3 二值化处理
4.3 基于Hough变换的罐体/夹具定位方法
4.3.1 Hough圆变换的原理
4.3.2 Houh圆变换识别罐体/夹具
4.4 相机模型的建立
4.4.1 像素坐标系与世界坐标系之间的转换
4.4.2 相机标定确定相机内参数
4.5 视觉反馈流程设计
4.5.1 一次夹取的流程设计
4.5.2 周向进给临界参数
4.5.3 径向进给临界参数
4.6 本章小结
第5章 上、下位机通讯与控制研究
5.1 本地控制模块
5.1.1 Modbus协议
5.1.2 PLC程序设计
5.1.3 PC上位机设计
5.1.4 二段指数型加减速控制算法研究
5.2 远程控制模块
5.2.1 Socket网络编程
5.2.2 安卓客户端设计
5.2.3 PC服务器设计
5.3 本章小结
第6章 罐体移送机械手控制系统测试
6.1 机械手控制系统硬件系统
6.2 机械手系统单元模块测试
6.2.1 PC与PLC的通讯测试
6.2.2 安卓客户端与PC服务端通讯测试
6.2.3 二段指数型加速算法测试
6.3 移罐机械手整体系统测试
6.4 本章小结
第7章 结论和展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于单片机控制的姿控发动机电弧点火系统[J]. 伍鹏,卢洪义,王玉峰,张宗伟. 兵工自动化. 2017(05)
[2]基于OpenCV人脸检测的室内照明自动控制系统[J]. 夏雪婷,胡正飞,潘玲云. 计算机技术与发展. 2017(04)
[3]基于运动模糊图像的车载视觉测速方法[J]. 金守峰,范荻,田明锐. 中国工程机械学报. 2017(01)
[4]机械手控制系统设计[J]. 张琪,梁晨. 技术与市场. 2016(11)
[5]柔性控制技术在包装机械中的应用[J]. 李宗晟. 科技资讯. 2015(31)
[6]气动控制技术展望[J]. 李凌峰. 电子测试. 2015(11)
[7]德国“工业4.0”与“中国制造2025”[J]. 贺正楚,潘红玉. 长沙理工大学学报(社会科学版). 2015(03)
[8]FANUC多路径控制技术在柔性制造系统中的应用[J]. 赵小玲,王智. 金属加工(冷加工). 2014(21)
[9]基于直线位移传感器的机械手柔性控制[J]. 马宁强,张琦. 仪表技术与传感器. 2013(09)
[10]步进电机加减速曲线的算法研究[J]. 崔洁,杨凯,肖雅静,颜向乙. 电子工业专用设备. 2013(08)
本文编号：3669875
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3669875.html
