基于视觉引导的电容装盘机器人轨迹规划研究

发布时间：2020-10-18 06:14

　　电容器是现代化工业生产中必不可少的电子元件,其中的铝电解电容产量占比达到50%。铝电解电容采用自动化的生产模式,但由于引线易弯折以及出现其它新增缺陷,后期装盘、装箱一般采用人工作业方式。针对人工装盘、装箱自动化程度低、生产效率差以及作业质量不一等问题,本文提出了一种自动化的电解电容装盘、装箱生产线解决方案,其中电解电容装盘耗时最长且为后续工序的基础。为此,本文进行了基于机器视觉引导的电容装盘机器人轨迹规划的研究,实现了散乱电容的识别以及快速、准确地装盘过程。首先,利用张正友标定法完成摄像机的标定,得到了其内部参数,在此基础上对需要识别的电容图进行图像预处理,包括:灰度图转换、中值滤波、最大类间方差法图像分割;Canny算子检测得到电容边缘。运用一阶、二阶矩理论将电容最小外接矩形与电容本体旋转至水平后比较两者列像素的坐标值,得到了待吸取装盘电容本体中心点坐标和所需旋转的角度值信息,并在Halcon中仿真实现其特征识别过程。其次,运用D-H参数法建立了四自由度电容装盘SCARA型机器人模型,并对其进行了正、逆运动学分析,在MATLAB中利用Robotics Toolbox验证了机器人连杆模型运动学仿真结果的正确性。研究了电容装盘机器人关节空间的轨迹规划问题,得到了三次、五次多项式轨迹规划曲线并在MATLAB中仿真,但由于在规划的曲线上改变一点就会对整个轨迹造成影响,这对于机器人的控制是不利的,故进一步利用带有局部可控性的非均匀五次B样条曲线实现其轨迹的构造。最后,研究带惩罚函数的遗传算法,结合非均匀五次B样条曲线实现时间最优的电容装盘机器人的轨迹规划,将带惩罚因子的函数结合组成新的适应度函数,在满足相应的速度、加速度以及加加速度约束条件下,利用MATLAB仿真得到电容装盘的最优时间为1.325s/个,且运动平滑无冲击,与人工电容装盘2s/个的速度相比,每盘电容的装盘时间大大减少,有效提高了其作业效率以及作业精度。
【学位单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP242;TF821
【部分图文】：

机器人

承受负载的研制方面，日本 EPSON 的 G20 机器人（如图 1.4 所示）通过提系统从而使得移动的有效负载变大，此种机器人是当前常用 SCARA 型中负的，可以达到 20kg[19]；在安装方式上，除了传统的地面安装方式外，多家公司 SCARA 型机器人均可壁挂式安装，消除了作业环境的限制所带来的在控制系统的研究方面，大量使用集成的元器件从而使得最新研制的 SCA器人的控制更加简便，为前期的设计以及后期的维护带来了便利，具体地器件集成排列从而减少了控制柜所占空间，统一完成同一类型控制系统的制作，提高了控制系统的适应性以及稳定性。

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