基于视觉的机器人废金属分拣系统研究

发布时间：2016-12-17 01:15

  本文关键词：基于视觉的机器人废金属分拣系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

《中国农业大学》 2015年

基于视觉的机器人废金属分拣系统研究

张朝阳  

【摘要】：随着汽车、机电、家电等报废数量的不断增加,社会回收的废旧金属成分更加混杂,其中包含了黑色金属、有色金属、非金属等。对废旧金属进行回收有利于环境保护：继而分选归类,则是进一步提高其经济价值的有效手段,是发展物循环经济的重要内容。分拣是实现废旧金属有效利用的重要手段。本文结合国家智能化节能环保型废金属破碎分选生产线研制项目,开发和研究一台基于机器视觉的智能分拣机器人,实现对非铁物质中铜、铝等目标有色金属物块进行自动分拣处理。所做的主要工作和研究内容如下： 1.对中外基于视觉的机器人分选技术进行了大量的调查研究,结合项目的实际要求,设计了针对废旧金属物块进行基于机器视觉+传送带定位的动态抓取方案；比较和分析了开放式运动控制和实时以太网通信的最新发展,搭建了基于EtherCAT技术的开放式机器人运动挖制软、硬件平台。 2.分析了利用单目视觉进行目标检测和动态定位的理论知识,在VC6.0框架下,利用OpenCV开源视觉函数库,进行了机器视觉的标定实验,并编制出一个对物体位置和角度进行测量的程序框架,为下一步的机械手动态抓取目标提供了基础。 3.着重对自动化分选生产线中传送带动态抓取技术进行了研究,运用基于金字塔形寻优的迭代算法来进行运动目标的动态最优抓取；针对目标分布随机的状况,为了避免漏拣情况的发生,又利用了一种基于可变抓取极限的传送带动态抓取技术,来有效地协调机器手抓取动作和传送带上物料的运动速度,提高了在实际工况中的动态抓取效率。 4.针对非理想正弦波反电动势电机,采用类Park矢量变换模型,对非标准正弦波永磁同步电机的瞬时推力进行了数学分析,设计了先离线计算出不同速度下的优化电流值,然后用在线查表的方法来产生最优驱动电流的控制方案,来产生无纹波的电磁转矩,促使传送带的运行速度更加平稳,以提高对目标的抓取精度。 5.研究借鉴电子凸轮的运动轨迹设计方法,用Matlab比较分析了三种曲线的特征参数,选择五次多项式曲线为机械手速度规划曲线,对传送带上运动目标进行动态抓取用；并给出了基于电子凸轮动态抓取的实现步骤和模块说明。 6.尝试研究了导弹拦截系统中的比例导引法,对此技术进行了适当改造,应用于机械手对传送带上的移动物料进行动态抓取操作,使机械手沿着一条最短的平滑路径逼近运动目标,并对比例导引法进行直线追踪拦截目标方法进行了Matlab模拟仿真实验。同时也对平行接近法的应用进行了一些探讨。

【关键词】：
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.41;TP242
【目录】：

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