基于机器视觉的光学玻璃高精度切割技术研究
发布时间：2022-02-08 14:53
光学玻璃块料经过模压成型工序形成达标的光学玻璃元件,常被广泛应用于军事和民用等领域,其重量是影响压型后元件尺寸的关键因素。因此,提高光学玻璃条料的切割精度成为光学玻璃元件制造中的一个关键因素,也是本文研究的出发点和落脚点。目前,国内外学者对于光学玻璃的研究还主要集中于光学玻璃机理、表面形貌及切割辅助等方面,对光学玻璃切割重量精度的研究较少。本文以光学玻璃高精度定重切割设备的研制为基础,重点研究了基于光切法的重量实时累加式的视觉定重方法。论文主要完成以下工作:1.完成了设备硬件平台的搭建,主要包括控制机构的布线、硬件和执行机构的搭建,实现了以工控机为主的控制部件和各执行部件之间的协同运行,达到了工件流转和切割的目标。2.引入线结构光模式获取了光学玻璃条料横截面轮廓图像,并对图像作了去噪预处理。分别利用Sobel、Roberts等五种传统算法对图像进行了边缘提取,发现这些算法在解决边缘线型连续性和去噪等问题上效果不是很理想。在此基础上,本文引入了数学形态学理论,对图像依次进行了闭合运算、Otsu阈值处理、轮廓提取,从而获得了连续、平滑、无噪点的光学玻璃切割轮廓曲线图,且峰值信噪比相对较高,...
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光学玻璃切割机整体结构设计图
第二章基于机器视觉的光学玻璃切割机结构及工作原理23图2.8光学玻璃切割机切割流程图2.5本章小结本章介绍了基于机器视觉的光学玻璃切割机的基本组成结构，通过设计技术指标及设备指标要求，确定了设计工艺流程及总体结构方案。简要介绍了机械系统主要构件组成及工作流程；确定伺服控制系统整体方案，介绍了设备采用以太网、CAN总线通讯及CANopen通讯协议的通讯机构设计并对伺服驱动器控制和视觉伺服控制做了详细叙述。
第三章基于线结构光的光学玻璃智能定重切割系统31图3.4直射式光学三角测量3.3.2定重系统组成光学玻璃定重智能切割系统主要由机械部分和控制部分构成，如图3.5所示。其中，机械部分包含了顶升模块、推料模块和切割模块等，完成上料、推料、切割和称重分选；控制部分由视觉模块、工控机模块和运动控制模块组成。图3.5光学玻璃智能定重切割系统在切割系统中，顶升模块的主要执行件为气缸，推料模块的实现是通过伺服电机、轨道和传送带来完成的，切割模块则包含了激光氮气切割器、玻璃加紧装置和高精度称重装置，在运动控制模块中主要的执行件为PLC和伺服电机。此外，对于机器视觉技术的应用主要体现在了视觉模块和工控机模块中，视觉模块包含了工业相机、线激光光源和低频带通滤光片，工控机模块则由研华工控机、触摸显示屏和图像采集卡构成。该系统主要执行件的具体参数指标如表3.1所示。系统上电后，顶升气缸配合滑轨完成光学玻璃条的自动取料，伺服电机接收PLC指令带动滑轨推动玻璃条侧面沿其轨道方向平稳推送，直至玻璃条触碰到激光激光氮气切割器滑轨伺服电机气缸CCD相机激光器
【参考文献】：
期刊论文
[1]光学玻璃进展（10）（续）——近10年光学玻璃发展[J]. 蒋亚丝. 玻璃与搪瓷. 2019(04)
[2]机器视觉研究与发展综述[J]. 宋春华,彭泫知. 装备制造技术. 2019(06)
[3]光学玻璃的高效精密划切工艺研究[J]. 尹韶辉,曹俊明,龚胜,梁振廷,胡天,陈逢军,黄帅. 金刚石与磨料磨具工程. 2019(01)
[4]基于线结构光的角钢截面几何参数三维测量[J]. 陈至坤,邸跃,曾凯,王福斌. 中国测试. 2019(02)
[5]大尺寸液晶玻璃切割技术研究[J]. 曹力宁,蔡克新. 电子工艺技术. 2018(04)
[6]基于不同结构元素的地物边界提取对比实验研究[J]. 李帅,郭力娜,曹应举,王奉林,王文佩. 唐山学院学报. 2018(03)
[7]光伏玻璃横切机控制系统设计[J]. 邵帅帅,张宏伟,解应博,陈凯彬. 测控技术. 2018(05)
[8]一种即时平面标定的二维视觉测量方法[J]. 柴兴华,高峰,楚博策,王敏. 光学学报. 2018(07)
[9]基于机器视觉的线缆截面积测量方法分析[J]. 吴杰,方温至,庞达. 中国测试. 2016(S2)
[10]基于激光传感器的玻璃切割控制系统的设计[J]. 朱剑,舒志兵,郑之开. 仪表技术与传感器. 2016(02)
博士论文
[1]基于结构光投影的钢轨廓形动态测量方法研究及应用[D]. 王昊.中国铁道科学研究院 2018
[2]基于激光视觉传感的CO2横焊焊缝图像处理研究[D]. 申俊琦.天津大学 2010
[3]机器视觉技术在弹药测试设备中的应用研究[D]. 韦宏强.长春理工大学 2009
硕士论文
[1]基于图像的插件机自动定位研究[D]. 王思鑫.哈尔滨理工大学 2019
[2]基于机器视觉的简支梁挠度检测方法研究[D]. 张帅.中北大学 2019
[3]基于机器视觉的路面裂缝及附属物检测研究[D]. 王创.西安理工大学 2018
[4]图像区域分割算法的研究与应用[D]. 党文静.安徽理工大学 2018
[5]基于线结构光的三维测量系统研究[D]. 朱禄.广东工业大学 2018
[6]基于XFEM的激光热裂法切割玻璃裂纹扩展研究[D]. 王凯旋.浙江工业大学 2018
[7]超声振动作用下玻璃材料磨削加工亚表面裂纹的研究[D]. 王志强.哈尔滨工业大学 2018
[8]钢轨轨形轮廓分类识别与磨耗检测技术研究[D]. 周志杰.西南交通大学 2018
[9]基于双目视觉检测的中厚板轮廓检测系统及远程监控平台开发[D]. 伍非凡.浙江理工大学 2018
[10]光学玻璃精密模压设备总体设计及加热系统研制[D]. 王小权.深圳大学 2017
本文编号：3615264
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光学玻璃切割机整体结构设计图
第二章基于机器视觉的光学玻璃切割机结构及工作原理23图2.8光学玻璃切割机切割流程图2.5本章小结本章介绍了基于机器视觉的光学玻璃切割机的基本组成结构，通过设计技术指标及设备指标要求，确定了设计工艺流程及总体结构方案。简要介绍了机械系统主要构件组成及工作流程；确定伺服控制系统整体方案，介绍了设备采用以太网、CAN总线通讯及CANopen通讯协议的通讯机构设计并对伺服驱动器控制和视觉伺服控制做了详细叙述。
第三章基于线结构光的光学玻璃智能定重切割系统31图3.4直射式光学三角测量3.3.2定重系统组成光学玻璃定重智能切割系统主要由机械部分和控制部分构成，如图3.5所示。其中，机械部分包含了顶升模块、推料模块和切割模块等，完成上料、推料、切割和称重分选；控制部分由视觉模块、工控机模块和运动控制模块组成。图3.5光学玻璃智能定重切割系统在切割系统中，顶升模块的主要执行件为气缸，推料模块的实现是通过伺服电机、轨道和传送带来完成的，切割模块则包含了激光氮气切割器、玻璃加紧装置和高精度称重装置，在运动控制模块中主要的执行件为PLC和伺服电机。此外，对于机器视觉技术的应用主要体现在了视觉模块和工控机模块中，视觉模块包含了工业相机、线激光光源和低频带通滤光片，工控机模块则由研华工控机、触摸显示屏和图像采集卡构成。该系统主要执行件的具体参数指标如表3.1所示。系统上电后，顶升气缸配合滑轨完成光学玻璃条的自动取料，伺服电机接收PLC指令带动滑轨推动玻璃条侧面沿其轨道方向平稳推送，直至玻璃条触碰到激光激光氮气切割器滑轨伺服电机气缸CCD相机激光器
【参考文献】：
期刊论文
[1]光学玻璃进展（10）（续）——近10年光学玻璃发展[J]. 蒋亚丝. 玻璃与搪瓷. 2019(04)
[2]机器视觉研究与发展综述[J]. 宋春华,彭泫知. 装备制造技术. 2019(06)
[3]光学玻璃的高效精密划切工艺研究[J]. 尹韶辉,曹俊明,龚胜,梁振廷,胡天,陈逢军,黄帅. 金刚石与磨料磨具工程. 2019(01)
[4]基于线结构光的角钢截面几何参数三维测量[J]. 陈至坤,邸跃,曾凯,王福斌. 中国测试. 2019(02)
[5]大尺寸液晶玻璃切割技术研究[J]. 曹力宁,蔡克新. 电子工艺技术. 2018(04)
[6]基于不同结构元素的地物边界提取对比实验研究[J]. 李帅,郭力娜,曹应举,王奉林,王文佩. 唐山学院学报. 2018(03)
[7]光伏玻璃横切机控制系统设计[J]. 邵帅帅,张宏伟,解应博,陈凯彬. 测控技术. 2018(05)
[8]一种即时平面标定的二维视觉测量方法[J]. 柴兴华,高峰,楚博策,王敏. 光学学报. 2018(07)
[9]基于机器视觉的线缆截面积测量方法分析[J]. 吴杰,方温至,庞达. 中国测试. 2016(S2)
[10]基于激光传感器的玻璃切割控制系统的设计[J]. 朱剑,舒志兵,郑之开. 仪表技术与传感器. 2016(02)
博士论文
[1]基于结构光投影的钢轨廓形动态测量方法研究及应用[D]. 王昊.中国铁道科学研究院 2018
[2]基于激光视觉传感的CO2横焊焊缝图像处理研究[D]. 申俊琦.天津大学 2010
[3]机器视觉技术在弹药测试设备中的应用研究[D]. 韦宏强.长春理工大学 2009
硕士论文
[1]基于图像的插件机自动定位研究[D]. 王思鑫.哈尔滨理工大学 2019
[2]基于机器视觉的简支梁挠度检测方法研究[D]. 张帅.中北大学 2019
[3]基于机器视觉的路面裂缝及附属物检测研究[D]. 王创.西安理工大学 2018
[4]图像区域分割算法的研究与应用[D]. 党文静.安徽理工大学 2018
[5]基于线结构光的三维测量系统研究[D]. 朱禄.广东工业大学 2018
[6]基于XFEM的激光热裂法切割玻璃裂纹扩展研究[D]. 王凯旋.浙江工业大学 2018
[7]超声振动作用下玻璃材料磨削加工亚表面裂纹的研究[D]. 王志强.哈尔滨工业大学 2018
[8]钢轨轨形轮廓分类识别与磨耗检测技术研究[D]. 周志杰.西南交通大学 2018
[9]基于双目视觉检测的中厚板轮廓检测系统及远程监控平台开发[D]. 伍非凡.浙江理工大学 2018
[10]光学玻璃精密模压设备总体设计及加热系统研制[D]. 王小权.深圳大学 2017
本文编号：3615264
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