基于机器视觉的双头点胶机的设计

发布时间：2017-05-26 21:24

  本文关键词：基于机器视觉的双头点胶机的设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：点胶机是一种对产品特定位置点涂胶液进行粘合封装的机器,在电子封装、零件固定和玻璃密封装等场合有着非常广泛的应用。近年来,随着我国工业水平的不断发展,尤其是高科技电子信息产业不断膨胀,对相关自动化点胶设备的需求也不断增大。然而,国内相关点胶技术研发能力相对不足,对于一些精度要求较高的点胶产品仍然采用传统的半自动化点胶设备,严重影响了点胶精度和生产效率,阻碍了我国电子高科技产业的可持续发展。因此,在当今高科技技术飞速发展的趋势下,迫切需求研制一套精度高稳定性好的全自动化点胶机来代替传统的半自动化设备,提高点胶效率。针对现今点胶技术的研究现状,本文将机器视觉技术应用在自动化点胶机的设计中,成功实现了对点胶胶量和点胶位置的精准控制。本文的主要研究工作如下:首先,确定了点胶系统的总体方案。分析了自动化点胶机控制点胶位置和点胶胶量的两项基本功能,并在此基础上确定了该点胶系统的整体设计方案,该方案包括机械结构单元的建模、视觉系统单元及控制系统单元的建立三个部分。其中,机械单元部分主要包括关键零部件的选型以及双头点胶装置的建模;控制系统单元主要包括运动控制模块和I/O通讯模块的硬件选型及软件开发;视觉系统单元主要包括相机、光源、镜头等视觉硬件的选型及Open eVision、C#等软件平台的搭建。其次,进行了整体机构的设计与建模。对该点胶机关键零部件滚珠丝杠副、电机进行了计算与选型;利用Solidworks三维实体建模技术完成了整机结构的装配建模。然后,对该系统中的图像处理技术进行了理论分析。分析了该系统中图像处理模块主要包括图像预处理及图像特征提取与识别两部分,其中,图像预处理主要由滤波增强、二值化分割以及形态学处理等组成,而特征提取主要是对直线特征的提取。根据这些理论,对不同图像处理方法进行实际的处理效果分析以确定适合本系统的图像处理方法。接下来,设计开发了点胶系统中的视觉系统模块。在了解设计要求的基础上进行了视觉平台的方案设计,该方案主要包括图像采集部分、图像处理部分、图像标定部分以及图像信息交互部分的设计。通过C#可视化界面将这些不同部分连接在一起,完成整个视觉系统的开发。最后,完成了该点胶机点胶性能的测试试验分析。本文通过对影响点胶量的多个因素进行正交试验分析,确定了胶液温度、流体压力、喷射压力、插补时间、插补速度的最佳参数配置。并在最佳参数配置的前提下完成了对点胶精度及点胶效率的试验分析,实验证明该点胶机实现了预期高精度、高效率的点胶性能要求。本文主要研究工作在于将机器视觉技术应用于点胶过程,通过图像处理采用运动控制器控制三坐标运动平台实现定位点胶,成功研制了一台全自动视觉点胶机,实现了对点胶量和点胶位置的精确控制。
【关键词】：点胶机 自动化 机器视觉 系统开发
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN05;TP391.41
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 本课题的研究背景及意义11-12
• 1.2 本课题国内外研究现状12-15
• 1.2.1 点胶机国内外研究现状12-14
• 1.2.2 机器视觉的发展现状与应用14-15
• 1.3 本课题研究的主要内容15-17
• 第二章 双头点胶机的总体方案设计17-25
• 2.1 点胶机功能分析17
• 2.2 自动化点胶机的总体方案17-18
• 2.3 机械结构单元18
• 2.4 控制系统单元18-19
• 2.5 视觉系统单元19-24
• 2.5.1 硬件系统20-23
• 2.5.2 软件系统23-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第三章 点胶机整体机构的设计25-37
• 3.1 概述25-26
• 3.2 点胶机关键部件的选型26-35
• 3.2.1 滚珠丝杠的选型及计算26-33
• 3.2.2 电机的选型和计算33-35
• 3.3 点胶机的整体机构建模35-36
• 3.3.1 丝杠的装配机构35-36
• 3.3.2 点胶头微调机构36
• 3.3.3 点胶机整体机构36
• 3.4 本章小结36-37
• 第四章 点胶系统的图像处理技术37-52
• 4.1 概述37
• 4.2 图像处理技术基础37-38
• 4.2.1 数字图像37
• 4.2.2 图像类型37-38
• 4.3 图像预处理38-47
• 4.3.1 图像滤波增强38-41
• 4.3.2 图像二值化分割41-47
• 4.4 区域特征提取47-51
• 4.4.1 Hough直线检测变换48-49
• 4.4.2 最小二乘法的直线特征拟合49-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 点胶机视觉系统平台的设计52-66
• 5.1 概述52
• 5.2 视觉系统的设计要求与设计方案52-53
• 5.2.1 设计要求52-53
• 5.2.2 设计方案53
• 5.3 图像采集53-55
• 5.3.1 相机连接53-54
• 5.3.2 采集图像54-55
• 5.4 图像处理与分析55-58
• 5.5 测量系统的标定58-60
• 5.6 控制与通信单元设计60-62
• 5.6.1 控制单元设计60-61
• 5.6.2 通信单元设计61-62
• 5.7 视觉系统程序设计62-65
• 5.7.1 系统界面设计62
• 5.7.2 控件设计62-65
• 5.8 本章小结65-66
• 第六章 基于机器视觉的点胶试验66-77
• 6.1 概述66
• 6.2 点胶机样机介绍66-67
• 6.3 影响点胶胶量的因素分析67-71
• 6.3.1 影响点胶胶量的因素67-70
• 6.3.2 点胶胶量正交试验方案分析70-71
• 6.4 系统精度试验分析71-75
• 6.4.1 图像处理精度试验72
• 6.4.2 模组精度72-73
• 6.4.3 设备振动引起的误差试验73-74
• 6.4.4 点胶机重复定位精度测量74-75
• 6.5 综合试验分析75-76
• 6.6 本章小结76-77
• 总结与展望77-79
• 参考文献79-83
• 致谢83-84
• 攻读硕士学位期间所取得的成果84-85
• 附录85-93

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