基于机器视觉的飞航弹装填定位总体技术研究

以飞航弹装填技术为研究对象,采用机器视觉技术对飞航弹进行定位,并将飞航弹空间位置信息反馈给控制系统,由受控机械臂和机械手共同完成飞航弹的抓取、放置动作,研究的设备亦可用于其它大型工程机械,提高设备安装进度和效率。     

基于机器视觉的电视机背板检测及自适应抓取研究

机器视觉广泛应用于装配、制造和加工等工业领域,用来保证产品质量,控制生产流程。将图像处理技术应用于自动化装配生产线,对电视机背板质量进行在线检测。为了实现对不同型号和尺寸的电视机背板的抓取,使用图像模板匹配方法确定当前背板的型号和检测当前背板的品质,并开发基于采集图像的视觉伺服自适应控制系统,该控制系统以西门子 PLC（programmable logic controller,可编程逻辑控制器）作为控制核心,通过串口通信实现PLC与Halcon软件的数据对接。使用Halcon中的工具箱对电视机背板采集图像进行运算以抽取目标的特征,并分析出抓取过程的坐标值,进而根据判别的位置坐标误差结果来控制步进电机调节偏移量以实现自适应抓取过程。针对图像处理后产生的电视机背板位姿累计误差,设计了一种标准模板中心参数值与增量误差值求差的方法,对背板位姿视觉定位误差进行补偿。通过抓取实验验证了视觉伺服自适应控制系统的可靠性较高,能满足自动化装配的工业生产需求。在生产实际中,电视机背板自动检测及抓取平台的应用能极大地提高电视机生产效率、节约人工成本、降低劳动强度和提高生产精度,该平台具有很好的应用前景。     

基于视觉反馈的包装机械手定位控制

目的 为了解决全自动食品包装机的块状食品抓取问题,以拾放并联机械手为研究对象,结合视觉反馈和预测控制,提出一种机械手定位控制方法。方法 给出了视觉反馈机械手总体设计方案,包括机械手本体、双目视觉系统和控制系统。研究输送带上运动食品的机器视觉定位算法。在考虑目标可见性约束和机械手执行器约束的前提下,将预测控制算法引入机械手的视觉伺服控制中,用于实现机械手末端位姿控制。最后,通过实验验证机械手的定位精度。结果 结果表明,平均误差可控制在0.7%,符合运动拾取精度要求。结论 所述控制方法可满足包装工艺要求,提高了包装过程自动化程度。     

基于砝码手柄识别及抓放控制系统的研制

为提高公斤砝码自动检测系统的机器人抓取公斤砝码的准确率以及防止抓取过程中损坏抓手及砝码的问题,本系统利用基于机器视觉的砝码手柄检测识别,结合切换控制策略的变滑模柔性控制算法,根据机器视觉采集图像处理后得到砝码的类型、空间位置以及位姿等信息,输出控制算法控制抓手抓取砝码以及减缓砝码抓放、搬运过程中的抖摆现象。实验表明,本设计可有效提高砝码搬运效率、降低对比较仪测试重复性测试稳定性的影响。     

基于机器视觉的方便面包装品质检测系统设计

目的设计一套基于机器视觉的方便面包装品质检测系统,以解决人工检测人眼易产生疲劳和不稳定的问题,提高包装品质在线检测效率。方法给出方便面包装品质检测系统的整体设计方案,阐述硬件设计结构和软件设计流程,分析机器视觉检测系统的原理和过程。结果采用机器视觉的方便面包装品质检测系统具有较高的生产工艺识别率。结论该检测系统具有较低的过检率、漏检率,以及较高的检测效率,能够满足生产需求。     

玻璃量器机器视觉自动校准装置

提出一种玻璃量器机器视觉自动检测方法和装置,能够实现机器视觉抓取与移动玻璃量器、机器视觉控制注水过程、采集测量数据等功能,以及玻璃量器检测过程自动化.文中介绍了该装置的主要组成部分及其功能与原理,以及自动检测的方法与过程.通过1000ml容量瓶检测实验,验证了该装置的测量重复性优于0.02 ml.     

齿轮油泵柔性制造生产线设计-必要部件设计

在本设计中,螺栓柔性装配系统设计了一个抓取螺栓垫片的机械手．和一个螺栓拧紧装置。机械手和螺栓装置安装在一个可以横向和纵向移动的机械手臂上,用步进电机驱动同步齿形带带动机械臂运动。机械手移动到供料区,夹取倒放的螺栓并提升一定高度后,水平翻转180°,再移动到指定泵盖的一个螺检孔上方,机械手下降,将螺栓插到螺栓孔中,机械手移走,螺栓拧紧装置移到放好的螺栓上方来拧紧螺栓,之后用同样的方法机械手和螺栓拧紧装置配合再装配剩下5个螺栓。本设计完成了机械部分的装配图设计和主零件的零件图设计。     

智能获取装箱管状工件抓取位置的研究

机械手智能抓取工件时,工件抓取位置的获取是基于机器视觉精确装配的重点。针对环境较复杂的装箱管状工件的装配抓取环节,建立合理的机器视觉系统,利用正向照明系统对工件表面产生的反光直光条特征,提出了一种Gaussian拟合与Hough变换相结合的拟合算法。首先利用Gaussian拟合提取各光条法向上的中心坐标,然后将获取的坐标点集运用Hough变换进行拟合,最后根据获取的各光条中心线计算各工件的抓取位置。实验结果表明该方法能同时实现多条光条直线的拟合,又能抑制干扰点或噪声的影响,有效实现装箱工件抓取位置的智能获取。     

基于机器视觉的轴承盖外形轮廓分类方法

目的 为提高花卉类包装的自动化程度,解决运动冲击、低执行率等问题,以包装机械手为研究对象,设计一种花卉包装机械手时间和冲击最优轨迹规划方法。方法 采用5次B样条插值函数实现关节曲线构建。采用改进遗传算法实现机械手运动过程优化,不仅可以提高机械手执行效率,而且能够确保其运行过程中不会出现冲击问题。通过改进罚函数和自适应交叉变异概率来解决不等式约束和局部最优问题。另外,设计花卉包装机械手的运动控制系统,包括基于STM32芯片的控制器以及触摸屏控制界面。结果 通过仿真和实验验证了所述方法的有效性,结果表明包装机械手执行效率大约提高了10%,抓取速度可以达到60次/min;机械手抓取迅速、运转平稳,并没有出现明显的冲击问题。结论 所述轨迹规划方法和控制系统可以提高包装机械手控制性能,能够满足花卉包装、分拣要求。     

瓦楞纸箱板自动码垛机机械手设计初探

目的研究高效的、可集成于瓦楞纸箱生产线终端的瓦楞纸箱板自动码垛装置。方法通过对六自由度码垛机器人和机械式码垛装置进行研究,在分析其优缺点的基础上,结合企业的技术要求设计瓦楞纸箱板自动码垛装置。在设计方案中采用AHP法,结合企业的要求和生产现场的状况,选择机械式码垛设计方案。结果确定了新型瓦楞纸板箱码垛成套装置设计方案,论述了其工作原理并讨论了关键装置的设计要点,对抓取机械手的结构和运动轨迹进行了分析与优化。结论该设计方案采用2个机械手分别完成单层码垛和整层抓取操作,设计合理,满足企业的使用要求。     

基于PLC的相框组装包装控制系统设计

目的 为了解决相框组装包装控制系统中工业机器人、机器视觉检测系统、MES系统、触控一体机之间等通信及数据交换的难题,实现MES系统对底层设备的直接控制。方法 进行结构设计,包括相纸组装、logo组装、视觉检测、包装盒组装等装置。以台达PLC AS228P为主控器,进行通信网络架构及相关算法软件的设计,利用Modbus TCP协议通过以太网实现与不同智能设备间通信。结果 组装包装系统运行稳定,成功率达到99.5%,产品合格率达到99.2%,数据通信稳定和可靠,符合工业应用要求。结论 该控制系统很好地满足了企业对智能制造的需求,解决了不同设备之间数据通信的难题。     

包装生产线视觉上料控制系统研究

目的 为提高包装生产线中上料、送料过程的自动化程度,基于机器视觉设计一种视觉上料系统。方法 介绍摄像机成像原理。在此基础上,详细论述视觉标定过程,包括刚体变换、透视投影、图像离散化等。论述视觉上料控制系统结构,主要由工控机、软件平台、人机交互界面组成。工控机可实现视觉采集模块、机器人控制模块、传感器信号采集模块的分布控制和集中管理。通过实验验证所述控制系统的有效性。结果 实验结果表明,最大定位误差只有0.7 mm,定位精度较高;填料成功率可以达到99.5%以上,基本不会出现误抓、漏抓等情况;系统响应速度快。结论 包装生产线视觉上料控制系统具有响应速度快、定位精度高、填料成功率高等优点,可满足包装过程高速、高精度要求。     

基于Sobel算法的塑料袋边缘位置标定

目的 对现有塑料袋装容器的外边缘轮廓进行精确定位,保证透明包装容器的外边缘轮廓在日常生产中可应用.方法 机器视觉塑料袋装容器检测系统依据图像信息收集、识别算法、sobel算法、位置标定、SVM结果对比等部分,确定透明包装边缘标定核心算法要点,在传统频域变换的基础上,进行sobel算法改进算法分析,有效提高对塑料袋装容器的外边缘轮廓识别率,明确该类包装的检测要点.以实际的液体透明医用包装袋为例,论证该类包装外边缘的特征提取方法,并且强化该包装边缘的视觉特征,最后进行SVM结果对照实验.结果 对照结果表明,该视觉方式可以实现对机器视觉的塑料袋装容器标定,精准率可以达到94％,对于机械手10％的边缘标定精确度是可以适用的.结论 基于该sobel算法以及优化措施,确定了机器视觉塑料袋装容器标定方式,满足了塑料袋装容器生产的有效定位要求.     

袜子自动包装机的设计与分析

目的为了解决袜子生产后期包装问题,设计一种袜子自动包装机。方法针对袜子包装工艺要求,采用模块化设计思想对包装机关键机构进行设计,以此来实现袜钩自动输送,纸卡存取及自动弯折,袜子空间转运与缝订等功能。设计过程采用SolidWorks及其Motion插件进行结构建模、虚拟装配和运动仿真,采用Matlab以及Ansys的Workbench模块建立关键零部件力学模型,并进行有限元分析,最后通过与人工包装对比来分析包装机的性能。结果包装机各装置设计合理。经分析,无袜钩包装时,6.9 s可输出一件包装成品;有袜钩包装时,7.6 s可输出一件包装成品,在同等时间内相当于2~3名熟练包装工的工作量。结论所设计的袜子自动包装机结构合理,且满足袜子包装功能要求,为袜子自动包装提供了一种可行的解决方案。     

基于遗传算法的包装机械臂位置精度控制方法

目的为提高包装机械臂运行精度,解决视觉伺服控制系统中手眼标定问题,基于遗传算法设计一种机械臂运动学参数标定方法。方法在明确手眼视觉坐标的基础上,给出不同坐标系之间的变换关系。通过对比机械臂末端执行器理论位置和实际位置,确定其运动学参数标定误差模型。基于遗传算法基本原理,搭建了相关适应度函数,根据计算所得误差补偿量更新末端执行器位姿。最后,对机械臂运动控制系统进行联合调试以及实验分析。结果实际位置和理论位置之间偏差绝对值的平均值大约为0.8 mm,偏差最大值只有1.2 mm,精度比较高。结论所述手眼标定方法可以显著提高机械臂运动精度,可满足相关包装行业要求。     

基于RGB视觉的瓦楞包装褶皱标定收敛研究

目的 对瓦楞纸板包装的褶皱特征精确定位,保证瓦楞纸板包装容器的褶皱特征在生产中被及时检验。方法 机器视觉瓦楞纸板包装检测系统依据图像信息收集、识别算法、RGB视觉、位置标定、收敛性结果对比等部分,确定瓦楞纸板包装褶皱特征标定核心算法要点;在传统频域变换的基础上,进行RGB视觉改进算法分析,有效提高对瓦楞纸板包装的褶皱特征识别率,明确该类包装的检测要点。以实际的瓦楞纸板褶皱为例,论证该类包装褶皱特征的特征提取方法,并且强化研究对象的褶皱特征,最后对识别结果和实物结果进行对照分析。结果 通过设定阙值在90～120得到线性率为25%～80%,结果说明该视觉方式可以实现对机器视觉的瓦楞纸板包装标定,并且各特征的实际回归基准率为86%,验证了RGB视觉算法对褶皱特征标定的精确性。结论 基于该RGB视觉以及优化措施,确定了机器视觉瓦楞纸板包装标定方式,满足了瓦楞纸板包装生产的有效定位要求。     

基于位移传感器的包装机械手运动跟踪方法设计

目的为提高包装机械手末端执行器轨迹跟踪精度,提出一种三维运动轨迹跟踪方法。方法获取拉绳式位移传感器在预先建立的三维坐标系中坐标数据和拉线长度。利用坐标和拉线长度计算运动物体的三维坐标数据,进而形成所述运动物体的三维运动轨迹。同时,给出基于ARM的轨迹跟踪控制器结构以及软件实现方法。结果实验结果表明,与传统示教盒相比,该方法可将定位精度提高1倍,相关误差可控制在0.3 mm以内。该方法在执行效率方面大约能够提升33%,提高了包装机械手的执行速度和分拣效率。结论所述轨迹跟踪方法能够提高包装机械手末端执行器的定位精度和定位速度,符合包装、食品、化工等行业的工艺要求。     

食品包装日期喷码检测系统设计

目的为了提高食品包装过程中喷码检测的准确度,基于机器视觉提出一种喷码缺陷检测方法。方法分析自动喷码系统结构和工艺流程,包括搬运机械手、传送装置、喷码装置、检测装置等。以扫码检测为重点研究对象,利用机器视觉采集图像,通过图像处理算法实现喷码缺陷检测,包括模板匹配算法和垂直投影方法。同时给出缺陷检测流程,主要由图像分割、字符校正和分割、字符分割、缺陷检测等步骤组成。结果实验结果表明,所述喷码检测方法的识别成功率可以达到99%,识别成功率较高。结论该方法能够有效处理漏印等喷码缺陷,可以代替人工实现食品包装的自动化分拣。     

基于视觉标定的包装搬运机器人定位方法

目的为了提高包装搬运机器人的定位精度,提出一种基于机器视觉的末端执行器定位方法。方法基于OpenCV设计一种视觉标定算法,该算法包括摄像机标定和位姿标定,可实现待码放物体图像坐标和机械手坐标之间的变换。结合工控机和运动控制卡设计其控制系统,同时给出硬件设计和软件设计方法。最后进行实验研究,包括原点定位和重复定位。结果实验结果表明,所述控制方法能够提高搬运机器人的定位精度,原点定位误差约为0.14 mm,重复定位误差约为0.6 mm。结论该搬运机器人定位方法能够满足包装码垛要求。