扣眼缝制机器人视觉引导系统研制

发布时间：2020-06-26 07:11

【摘要】：在国内纺织制造业中,企业期望朝着高效、优质和成本低的方向进行拓展,前提是在提高纺织业制造工艺的同时降低用工量。锁眼机的诞生大大提高了服装生产效率及质量,但其中仍存在许多非智能化的工序。譬如在工业扣眼缝制的过程中,仍需人工上下料,即将扣眼加工的裁片放置到工作台指定位置并搬入下一道工序,随着工作时间的延长,人工的效率极大降低,出错的概率也可能增加。为了解决纺织制造业中衣服裁片的扣眼缝制难以智能化的问题,加快纺织行业自动化进程,本文对扣眼缝制机器人视觉引导系统展开研制。主要进行了以下几点工作:(1)论文对相机的成像过程进行描述,搭建了视觉引导的扣眼缝制机器人硬件系统。采用一种根据传送带上扣眼轮廓成像像素误差的阈值进行标定步骤调整的闭环标定方法,考虑相机畸变、相机安装角度、拍照时的光照等外界因素对扣眼轮廓成像像素值带来的影响,对六自由度机器人及其视觉系统和传送带进行综合标定。相比于传统方法,该方法也更适合实际使用。利用论文提出的方法进行标定,提高了系统的精度和有效性。(2)论文研发了扣眼缝制机器人的智能视觉引导技术,让机器人对织物的扣眼位置实时跟踪,并后续由缝制系统的参数设置来完成扣眼缝制工作。该过程分为三个部分:(1)扣眼检测:使用AdaBoost构造分类器检测出扣眼区域;(2)扣眼识别:形态学滤波进行边缘检测;(3)扣眼定位:采用CamShift方法对于目前图像里面扣眼的坐标进行定位。(3)设计了引导机器人跟踪扣眼的整个框架。通过工业相机实时捕捉流水线上服装扣眼的图像坐标,利用传送带、相机、机器人这三者之间的坐标系转换矩阵,以及机器人的DH模型和固高机器人的运动学模型计算出机器人末端执行器到达扣眼位置时各个轴的运行轨迹、速度和加速度,最后控制机器人末端执行器到达扣眼实时位置,实现引导机器人缝制扣眼的目标。(4)分析了视觉引导的扣眼缝制机器人控制软件需求,用C++语言开发控制软件,设计并实现了软件的各个模块。通过实验验证了扣眼缝制机器人视觉引导系统的可行性。总结了当前已完成的研究工作并对课题未来的发展趋势进行展望。图51幅,表13个,参考文献71篇。
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.41;TP242;TS941.56
【图文】：

增长率,机器人,纺织设备

究背景及意义国的纺织业经济历经了四十年的快速发展，廉价的人力资源和丰富的自的显著优势，但是纺织设备未全自动化仍然是目前面临的重大难题。身济发展体的一份子，对于制造业的转型升级迫不可待。当前国内各纺织产成本增加、人口红利逐渐消失以及新时代农民工更加注重自身的权益织产业的发展面临着改革问题。前虽然中国已然以纺机制造大国的形象出现在世界舞台上，但是仍然面智能化纺织设备的能力不足的情况，所以国内各企业的转型必须坚决，好技术上的攻坚战，全力提高技术水平。诸如以前的这些：高成本的术含量低、产品附加产值低、较低的生产效率等现状早已不符合市场目不符合未来企业的发展要求，纺织设备的转型升级是大势所趋。合中国纺织产业目前的情况，其转型方向必须朝着技术层次上的进步和的职业素质这些方面努力，进而实现转型与升级。在企业中，需要通过和保证产品的质量来消减生产成本增加的态势，增加企业的利润空间，级方案存在的意义，因此“机器换人”就是一条必要途径。

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图 1-2 服装厂的扣眼加工国内服装生产的扣眼缝制工序中依旧采用的是传统的工业门襟扣眼缝纫机系统，它是由中央控制计算机、底层控制单元和操作人员组成，其中操作人员在操作台上固定布料位置和调节锁眼的样式，再由上位机通过 RS485 串口将数据传送下位机，然后引导锁眼机在工作台上动作。因此该系统的工业门襟扣眼技术只是实现了人工将服装裁片放置在锁眼机工作台上加工，并不能协调流水线上的全自动高效加工。这样就会增加企业成本，因此工业体系必须向智能化方向转变，“机器换人”将成为趋势。本课题为了实现纺织行业中服装的扣眼缝制工序全自动化目标，而研制视觉引导的缝制扣眼机器人系统。使上述扣眼的缝制流程更加完善和智能。1.3 国内外研究现状和发展情况自机器人诞生以来，机器人技术得到了巨大的发展，时至今日，机器人已经应用在生活的方方面面，成为制造业自动化、资源勘探开发、救灾排险、医疗服务、家庭娱乐、军事和航天等其他领域必不可少的生产和服务性设备[9,10]。而如何将机器人技术和其他各个学科相结合，应用在不同的生产和服务领域，是人们走向更智能、更高效生活的一个瓶颈，众多国内外的研究学者针对这一问题，创造出了各种各样难能可

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