基于视觉反馈的龙门式碳纤维预浸带铺放机运动控制研究
发布时间：2021-11-07 00:15
随着复合材料的飞速发展,碳纤维预浸带作为一种典型的复合材料,已经在国防建设和国民经济中扮演着不可或缺的角色。复合材料的大量应用,使得复合材料技术日趋成熟,自动铺放技术凭借其成型质量好和自动化程度高的优势,成为近年来常用的新型加工方法之一。国内自动铺放技术经过多年的不断努力取得了一定的成果,已经初步实现了自动铺放技术的应用,但与国外相比,在复合材料原材料的研制、自动化生产、装备技术、软件优化等方面依然有着很大差距。本文对龙门式碳纤维预浸带铺放机的运动控制进行了深入研究,主要研究了基于视觉反馈的运动控制理论,并对铺放机系统的硬件和软件分别进行了设计。具体如下:(1)分析了自动铺放技术与机器视觉技术的国内外发展状况,将机器视觉技术应用到自动铺放技术中,从而确定了基于视觉反馈的龙门式碳纤维预浸带铺放机运动控制方式。设计了铺放机的总体运动控制方案,包括了三大部分:铺放头视觉测量系统、基于视觉反馈的迭代学习控制系统和铺放机机械执行部分。研究了基于视觉反馈的运动控制理论,为铺放机系统的硬件和软件设计做准备。(2)实现了铺放机系统的相关硬件设计。研究了龙门式碳纤维预浸带铺放机的机械结构,并对铺放机总体...
【文章来源】： 武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 自动铺放技术国内外发展现状
1.3 机器视觉国内外发展状况
1.4 研究目的及意义
1.5 课题研究内容
第2章 基于视觉反馈的运动控制理论
2.1 铺放机系统总体结构构成
2.2 机器视觉原理
2.2.1 坐标系间转化
2.2.2 透镜畸变
2.3 三维重建原理
2.3.1 消除畸变
2.3.2 立体校正
2.3.3 立体匹配
2.3.4 三维重投影
2.4 视觉反馈原理
2.4.1 铺放头位姿误差
2.4.2 视觉伺服原理
2.5 迭代学习控制原理
2.6 本章小结
第3章 系统硬件设计
3.1 龙门式碳纤维预浸带铺放机
3.2 视觉测量系统硬件设计
3.2.1 视觉测量系统概述
3.2.2 光源
3.2.3 相机
3.2.4 镜头
3.2.5 图像采集模块硬件连接
3.3 控制系统硬件设计
3.3.1 控制系统硬件结构的总体设计
3.3.2 PMAC运动控制卡
3.3.3 DTC-8B转接板
3.3.4 伺服系统
3.4 本章小结
第4章系统软件设计
4.1 软件开发环境
4.2 系统软件结构的总体设计
4.3 上位机软件设计
4.3.1 相机标定模块
4.3.2 图像预处理模块
4.3.3 位姿获取模块
4.3.4 程序设置模块
4.3.5 手动控制模块
4.3.6 自动控制模块
4.4 下位机软件设计
4.4.1 PLC控制程序设计
4.4.2 运动控制程序设计
4.5 本章小结
第5章 铺放机运动控制实验及结果分析
5.1 实验设备搭建
5.2 视觉测量系统实验
5.2.1 靶板固定位置静态实验
5.2.2 靶板不同位置静态实验
5.2.3 靶板动态实验
5.2.4 误差分析
5.3 铺放机系统整体实验
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
附录:攻读硕士期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纤维复合材料在航空航天领域的应用研究 [J]. 王铭辉. 现代商贸工业. 2019(08)
[2]汽车碳纤维增强塑料翼子板的设计及性能研究 [J]. 马玲. 塑料工业. 2019(01)
[3]浅谈数字图像处理去噪技术 [J]. 马浩元. 通讯世界. 2019(01)
[4]机器人迭代学习控制与重复控制研究 [J]. 赵永永. 自动化应用. 2018(12)
[5]基于树脂基复合材料自动铺丝成型的铺放压力控制技术研究 [J]. 张洋,姚锋,郑广强,周晓芹,黄威. 科技与创新. 2018(23)
[6]永磁同步电机位置伺服系统迭代学习控制 [J]. 马冬麒,林辉. 微电机. 2018(11)
[7]解析CMOS图像传感器技术及未来发展 [J]. 电子元器件与信息技术. 2018(03)
[8]复合材料自动铺放技术的研究进展及其工艺特点分析 [J]. 徐志明. 电气自动化. 2018(01)
[9]汽车内饰用酚醛树脂/黄麻纤维复合材料的拉伸性能 [J]. 程遥辉,丁武学,孙宇. 工程塑料应用. 2016(12)
[10]机器视觉技术的发展现状与展望 [J]. 胥磊. 设备管理与维修. 2016(09)
硕士论文
[1]基于PMAC的四轴桁架机械手控制系统设计与研究[D]. 杨少锋.合肥工业大学 2018
[2]纤维铺放成型过程应力波传播特性及工艺优化研究[D]. 李文奇.哈尔滨工业大学 2017
[3]苹果套袋机器人视觉伺服技术研究[D]. 李卓.沈阳理工大学 2017
[4]基于PMAC的磨料水射流开放式数控系统的研究[D]. 强靖展.西华大学 2016
[5]基于迭代学习的6-DOF机械臂轨迹跟踪控制研究[D]. 赵志超.沈阳大学 2013
[6]复合材料切割机械手控制系统的设计研究[D]. 曹改芳.武汉理工大学 2013
[7]大型数控龙门铣床的虚拟样机研究[D]. 陈旭.西安工程大学 2012
[8]基于OpenGL的虚拟铺放机建模研究[D]. 李东海.武汉理工大学 2010
[9]钢球表面缺陷视觉检测技术的研究[D]. 杨阳.华东交通大学 2009
[10]铺放头控制系统的研究[D]. 吴猛.武汉理工大学 2007
本文编号：3480789
【文章来源】： 武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 自动铺放技术国内外发展现状
1.3 机器视觉国内外发展状况
1.4 研究目的及意义
1.5 课题研究内容
第2章 基于视觉反馈的运动控制理论
2.1 铺放机系统总体结构构成
2.2 机器视觉原理
2.2.1 坐标系间转化
2.2.2 透镜畸变
2.3 三维重建原理
2.3.1 消除畸变
2.3.2 立体校正
2.3.3 立体匹配
2.3.4 三维重投影
2.4 视觉反馈原理
2.4.1 铺放头位姿误差
2.4.2 视觉伺服原理
2.5 迭代学习控制原理
2.6 本章小结
第3章 系统硬件设计
3.1 龙门式碳纤维预浸带铺放机
3.2 视觉测量系统硬件设计
3.2.1 视觉测量系统概述
3.2.2 光源
3.2.3 相机
3.2.4 镜头
3.2.5 图像采集模块硬件连接
3.3 控制系统硬件设计
3.3.1 控制系统硬件结构的总体设计
3.3.2 PMAC运动控制卡
3.3.3 DTC-8B转接板
3.3.4 伺服系统
3.4 本章小结
第4章系统软件设计
4.1 软件开发环境
4.2 系统软件结构的总体设计
4.3 上位机软件设计
4.3.1 相机标定模块
4.3.2 图像预处理模块
4.3.3 位姿获取模块
4.3.4 程序设置模块
4.3.5 手动控制模块
4.3.6 自动控制模块
4.4 下位机软件设计
4.4.1 PLC控制程序设计
4.4.2 运动控制程序设计
4.5 本章小结
第5章 铺放机运动控制实验及结果分析
5.1 实验设备搭建
5.2 视觉测量系统实验
5.2.1 靶板固定位置静态实验
5.2.2 靶板不同位置静态实验
5.2.3 靶板动态实验
5.2.4 误差分析
5.3 铺放机系统整体实验
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
附录:攻读硕士期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纤维复合材料在航空航天领域的应用研究 [J]. 王铭辉. 现代商贸工业. 2019(08)
[2]汽车碳纤维增强塑料翼子板的设计及性能研究 [J]. 马玲. 塑料工业. 2019(01)
[3]浅谈数字图像处理去噪技术 [J]. 马浩元. 通讯世界. 2019(01)
[4]机器人迭代学习控制与重复控制研究 [J]. 赵永永. 自动化应用. 2018(12)
[5]基于树脂基复合材料自动铺丝成型的铺放压力控制技术研究 [J]. 张洋,姚锋,郑广强,周晓芹,黄威. 科技与创新. 2018(23)
[6]永磁同步电机位置伺服系统迭代学习控制 [J]. 马冬麒,林辉. 微电机. 2018(11)
[7]解析CMOS图像传感器技术及未来发展 [J]. 电子元器件与信息技术. 2018(03)
[8]复合材料自动铺放技术的研究进展及其工艺特点分析 [J]. 徐志明. 电气自动化. 2018(01)
[9]汽车内饰用酚醛树脂/黄麻纤维复合材料的拉伸性能 [J]. 程遥辉,丁武学,孙宇. 工程塑料应用. 2016(12)
[10]机器视觉技术的发展现状与展望 [J]. 胥磊. 设备管理与维修. 2016(09)
硕士论文
[1]基于PMAC的四轴桁架机械手控制系统设计与研究[D]. 杨少锋.合肥工业大学 2018
[2]纤维铺放成型过程应力波传播特性及工艺优化研究[D]. 李文奇.哈尔滨工业大学 2017
[3]苹果套袋机器人视觉伺服技术研究[D]. 李卓.沈阳理工大学 2017
[4]基于PMAC的磨料水射流开放式数控系统的研究[D]. 强靖展.西华大学 2016
[5]基于迭代学习的6-DOF机械臂轨迹跟踪控制研究[D]. 赵志超.沈阳大学 2013
[6]复合材料切割机械手控制系统的设计研究[D]. 曹改芳.武汉理工大学 2013
[7]大型数控龙门铣床的虚拟样机研究[D]. 陈旭.西安工程大学 2012
[8]基于OpenGL的虚拟铺放机建模研究[D]. 李东海.武汉理工大学 2010
[9]钢球表面缺陷视觉检测技术的研究[D]. 杨阳.华东交通大学 2009
[10]铺放头控制系统的研究[D]. 吴猛.武汉理工大学 2007
本文编号：3480789
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