基于无标定视觉伺服的核燃料棒组装关键技术研究

发布时间：2023-04-12 00:43

　　作为基础能源的核电事业在燃料棒组件的生产水平和装备上相对落后,燃料棒在组装时会因其细长的结构特征导致组装任务难以完成,自动组装的重要方向就是基于视觉对机器人进行优化控制,实现自动组装。机器人视觉伺服是机器人研究领域的一个重要部分,其主要核心是对视觉系统的反馈信息进行处理难点在于建立机器人和视觉系统之间的映射关系。本文以图像雅可比矩阵描述上述两者的映射关系,采用双目固定的相机布置方式,分别以点和角度为图像特征,组成图像雅可比矩阵。采用鲁棒信息滤波递推估计算法进行图像雅可比矩阵的在线辨识更新,主要工作如下:针对燃料棒细长易变形的结构特性,利用Ansys软件对其进行力学分析,确定最佳夹持位置,设计了一款气动柔性专用机械手爪及气动控制回路来实现其抓取任务及装配作业,避免由于位置坐标误差、指令出错等导致装配任务失败或引起巨大应力对机器人造成损坏。图像处理提取点与角度特征时,针对Canny算子的适应性缺陷,无法取得高斯滤波器平滑参数和高低阈值的兼顾问题,采用双边滤波代替高斯滤波以增强保边功能,结合小波变换增强边缘信息。优化的Canny算子在图像的均值、方差、熵及平均梯度值参数方面加大的改善了图片质...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
        1.1.1 课题背景
        1.1.2 课题研究的目的和意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 基于视觉的机器人装配系统研究现状
        1.2.2 视觉伺服技术的国内外研究现状
        1.2.3 机器人无标定视觉伺服的国内外研究现状
        1.2.4 软件监控平台的研究现状
    1.3 国内外文献综述的简析
        1.3.1 基于视觉伺服的装配机器人控制技术的研究成果
        1.3.2 基于视觉伺服的装配机器人控制技术存在的问题
    1.4 本文主要研究内容
第2章 核燃料棒组装系统分析设计
    2.1 引言
    2.2 视觉伺服系统任务描述
    2.3 核燃料棒抓取过程受力分析与仿真
    2.4 手爪功能分析设计与选型
    2.5 气爪控制回路设计
    2.6 本章小结
第3章 机器人无标定视觉伺服系统的建模与分析
    3.1 引言
    3.2 无标定视觉伺服系统的建模
        3.2.1 图像雅克比矩阵的模型
        3.2.2 图像雅克比矩阵的解析表达
        3.2.3 机器人运动模型
    3.3 相机景深与成像精度分析
    3.4 图像特征的选择与提取
        3.4.1 点与角度特征的选择
        3.4.2 图像特征提取
        3.4.3 图像处理效果评价
    3.5 本章小结
第4章 基于图像的机械手无标定视觉伺服控制
    4.1 引言
    4.2 基于鲁棒信息滤波的图像雅克比矩阵实时估计
        4.2.1 标准信息滤波器
        4.2.2 鲁棒信息滤波器
    4.3 视觉控制器
    4.4 基于图像的机械手无标定视觉伺服仿真
        4.4.1 无标定视觉伺服参数准备
        4.4.2 仿真平台设计
        4.4.3 特征点定位仿真
        4.4.4 角度特征定位仿真
        4.4.5 不同图像雅克比矩阵估计算法仿真对比
        4.4.6 综合性能仿真对比实验
    4.5 本章小结
第5章 无标定视觉伺服平台开发及系统精度分析
    5.1 引言
    5.2 无标定视觉伺服软件平台的设计实现
    5.3 基于无标定的视觉伺服装配系统精度分析
        5.3.1 核燃料棒位置检测精度分析
        5.3.2 核燃料棒姿态检测精度分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3790080