金屬罐體通常是在流水線上沖壓而成,而隨著工業(yè)自動化的推進,越來越多的工廠在罐體沖壓流水線上引入了機械手。而傳統(tǒng)的機械手控制自適應(yīng)能力差,當目標工件位置產(chǎn)生未知偏移時,無法自主及時調(diào)整。為了改善這種情況,引入了機器視覺,對工位上的罐體、夾具位置進行視覺識別,很大程度地增加了整個移送系統(tǒng)的控制柔性。在此基礎(chǔ)上,將視覺識別系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)以及移動網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)三者相結(jié)合,聯(lián)合開發(fā)了基于機器視覺的移罐機械手控制系統(tǒng)。論文開展了以下工作:（1）整體柔性控制系統(tǒng)方案的設(shè)計。搭建以PLC、PC、工業(yè)相機三者為核心硬件的全反饋控制系統(tǒng),實現(xiàn)罐體在一定范圍內(nèi)任意放置而機械手能夠通過實時改變路徑完成抓取。該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的罐體移送流水線相比,具有高度的控制柔性。（2）視覺反饋系統(tǒng)的設(shè)計。以霍夫圓變換作為核心算法,結(jié)合相機標定技術(shù),實現(xiàn)由罐體、夾具二維坐標向三維坐標的重構(gòu)。并且結(jié)合機械手逆運動學,推導罐體、夾具坐標與機械手關(guān)節(jié)電機轉(zhuǎn)動角之間的關(guān)系,從而從拍攝的圖像推導出機械手的正確運動參數(shù)。（3）利用MATLAB Robotic Toolbox進行機械手路徑仿真,為機械手的路徑規(guī)劃提供仿真支持。并在指數(shù)型電機... 

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 機器視覺國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 移動網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)中運用現(xiàn)狀
    1.4 機械手控制研究現(xiàn)狀
        1.4.1 機械手驅(qū)動與控制方式現(xiàn)狀
        1.4.2 步進電機控制算法研究現(xiàn)狀
        1.4.3 柔性控制技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.5 課題的研究內(nèi)容
    1.6 論文總體結(jié)構(gòu)
第2章 罐體移送機械手的運動學分析
    2.1 機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.2 移送系統(tǒng)控制目標
    2.3 機械手位姿簡述
    2.4 機械手運動學分析
    2.5 機械手路徑仿真驗證
    2.6 本章小結(jié)
第3章 視覺柔性控制系統(tǒng)總體設(shè)計
    3.1 控制系統(tǒng)硬件平臺搭建
        3.1.1 控制器的選擇
        3.1.2 工業(yè)相機的選擇
        3.1.3 安卓手機和PC機的選擇
    3.2 視覺反饋柔性控制系統(tǒng)軟件框架
        3.2.1 系統(tǒng)模塊組成與軟件框架
        3.2.2 各軟件模塊之間的通訊方式
    3.3 本章小結(jié)
第4章 視覺識別系統(tǒng)研究
    4.1 視覺識別系統(tǒng)設(shè)計目標
    4.2 視頻圖像預處理
        4.2.1 灰度化處理
        4.2.2 降噪處理
        4.2.3 二值化處理
    4.3 基于Hough變換的罐體/夾具定位方法
        4.3.1 Hough圓變換的原理
        4.3.2 Houh圓變換識別罐體/夾具
    4.4 相機模型的建立
        4.4.1 像素坐標系與世界坐標系之間的轉(zhuǎn)換
        4.4.2 相機標定確定相機內(nèi)參數(shù)
    4.5 視覺反饋流程設(shè)計
        4.5.1 一次夾取的流程設(shè)計
        4.5.2 周向進給臨界參數(shù)
        4.5.3 徑向進給臨界參數(shù)
    4.6 本章小結(jié)
第5章 上、下位機通訊與控制研究
    5.1 本地控制模塊
        5.1.1 Modbus協(xié)議
        5.1.2 PLC程序設(shè)計
        5.1.3 PC上位機設(shè)計
        5.1.4 二段指數(shù)型加減速控制算法研究
    5.2 遠程控制模塊
        5.2.1 Socket網(wǎng)絡(luò)編程
        5.2.2 安卓客戶端設(shè)計
        5.2.3 PC服務(wù)器設(shè)計
    5.3 本章小結(jié)
第6章 罐體移送機械手控制系統(tǒng)測試
    6.1 機械手控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)
    6.2 機械手系統(tǒng)單元模塊測試
        6.2.1 PC與PLC的通訊測試
        6.2.2 安卓客戶端與PC服務(wù)端通訊測試
        6.2.3 二段指數(shù)型加速算法測試
    6.3 移罐機械手整體系統(tǒng)測試
    6.4 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論和展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表的論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于單片機控制的姿控發(fā)動機電弧點火系統(tǒng)[J]. 伍鵬,盧洪義,王玉峰,張宗偉.  兵工自動化. 2017(05)
[2]基于OpenCV人臉檢測的室內(nèi)照明自動控制系統(tǒng)[J]. 夏雪婷,胡正飛,潘玲云.  計算機技術(shù)與發(fā)展. 2017(04)
[3]基于運動模糊圖像的車載視覺測速方法[J]. 金守峰,范荻,田明銳.  中國工程機械學報. 2017(01)
[4]機械手控制系統(tǒng)設(shè)計[J]. 張琪,梁晨.  技術(shù)與市場. 2016(11)
[5]柔性控制技術(shù)在包裝機械中的應(yīng)用[J]. 李宗晟.  科技資訊. 2015(31)
[6]氣動控制技術(shù)展望[J]. 李凌峰.  電子測試. 2015(11)
[7]德國“工業(yè)4.0”與“中國制造2025”[J]. 賀正楚,潘紅玉.  長沙理工大學學報(社會科學版). 2015(03)
[8]FANUC多路徑控制技術(shù)在柔性制造系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 趙小玲,王智.  金屬加工(冷加工). 2014(21)
[9]基于直線位移傳感器的機械手柔性控制[J]. 馬寧強,張琦.  儀表技術(shù)與傳感器. 2013(09)
[10]步進電機加減速曲線的算法研究[J]. 崔潔,楊凱,肖雅靜,顏向乙.  電子工業(yè)專用設(shè)備. 2013(08)



本文編號：3669875