学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

自动上料机器人系统开发

作　者: 李昌辉
导　师: 诺威斯基；付宜利
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 气动机械手结构设计 PLC OpenCV 边缘检测椭圆检测
分类号: TP242.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 261次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

由于气动技术具有结构简单、价格低廉、无污染、易维修等一系列显著优点,在工业生产中得到越来越广泛的应用,己成为自动化不可缺少的重要手段,备受人们的重视。再加上近年来工业机械化和自动化的发展,基于气动技术的机器人系统也广泛应用在生产自动化的各个行业。本文基于气动技术对安全套检测自动上料机器人系统进行研究。首先,根据气动机械手的功能需求进行气动机械手的总体结构分析,提出总体结构设计方案,用Pro/E建立气动机械手的三维实体模型进行运动分析检查干涉情况,并用ANSYS软件建立典型零部件的有限元模型,进行应力分析并校核强度。根据计算所得参数进行具体零部件的结构、气动系统等的设计。然后,设计了气动机械手的控制系统,包括硬件设计、软件设计和通讯程序设计。硬件设计包括上下位机的控制结构设计、硬件配置选型及电路设计;软件设计部分通过梯形图语言编写控制程序,实现PLC对机械手动作的控制;通讯系统设计包括基于VC++实现上位机下位机之间的串口通信和上位机的人机界面。此外,为了能够实时地检测安全套在传送带上的具体位置,运用VC++开发了椭圆检测程序。在研究分析计算机视觉库OpenCV的基础上,编写函数实现摄像机标定、对采集来的图像进行高斯平滑处理、利用Canny算子进行边缘检测等预处理工作,提出Hough变换检测椭圆的简化算法,最后进行实验验证其可行性。最后,将上文涉及的气动机械手、控制系统和椭圆检测与机器人系统的其他部分进行了整合、调试,实现安全套检测的自动上料机器人系统,并通过实验验证所设计的系统满足安全套检测的自动上料功能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-16
  1.1 课题来源及研究目的和意义  9-10
    1.1.1 课题来源  9
    1.1.2 课题研究的目的  9
    1.1.3 课题研究的意义  9-10
  1.2 国内外研究现状及分析  10-15
    1.2.1 气动机械手的应用现状  10-13
    1.2.2 椭圆检测的研究现状  13-15
  1.3 本课题主要研究内容  15-16
第2章气动机械手系统设计  16-32
  2.1 气动机械手系统功能分析  16-17
  2.2 气动机械手总体结构设计  17-18
  2.3 气动机械手结构详细设计  18-23
    2.3.1 手部结构设计  18-19
    2.3.2 手臂结构设计  19-23
    2.3.3 基座结构设计  23
  2.4 气动机械手的运动分析  23-24
  2.5 关键零部件的应力分析  24-28
    2.5.1 有限元分析的步骤  24-26
    2.5.2 有限元分析的结果  26-28
  2.6 气动系统设计  28-31
    2.6.1 气动系统构成  28-29
    2.6.2 气动回路设计  29
    2.6.3 真空发生器应用  29-31
    2.6.4 气动辅助元件选取  31
  2.7 本章小结  31-32
第3章控制系统设计  32-44
  3.1 控制系统结构分析  32-33
  3.2 PLC选型及地址分配  33-35
    3.2.1 PLC系统组成及工作原理  33
    3.2.2 PLC选型及地址配置  33-35
  3.3 控制系统的硬件设计  35-36
  3.4 控制系统的软件设计  36-39
    3.4.1 控制系统软件的模块结构  36-38
    3.4.2 PLC控制程序及其编制  38-39
  3.5 PLC与计算机通讯及硬件接口  39-43
    3.5.1 PLC与计算机通讯的硬件设计  39-40
    3.5.2 PLC 与计算机通讯的软件设计  40-42
    3.5.3 总程序实现  42-43
  3.6 本章小结  43-44
第4章基于OpenCV的椭圆检测  44-56
  4.1 OpenCV库简介及选用  44-45
  4.2 图像采集卡简介与选型  45-46
    4.2.1 图像采集卡简介  45-46
    4.2.2 图像采集卡选型  46
  4.3 基于OpenCV的摄像机标定  46-48
    4.3.1 标定原理  47
    4.3.2 标定步骤  47-48
  4.4 图像预处理  48-49
  4.5 边缘检测算法分析  49-50
    4.5.1 Sobel算子  49-50
    4.5.2 Canny算子  50
    4.5.3 实验结果及分析  50
  4.6 椭圆检测算法分析  50-54
    4.6.1 Hough变换的基本原理  51-52
    4.6.2 三种改进椭圆算法的分析对比  52-54
  4.7 椭圆检测的具体实现  54-55
  4.8 本章小结  55-56
第5章自动上料机器人系统实现  56-64
  5.1 机器人系统整体结构设计  56-57
  5.2 各功能具体实现  57-62
    5.2.1 取料机构  57
    5.2.2 安全套位置检测系统  57-59
    5.2.3 组合气缸  59-60
    5.2.4 齿轮异形槽  60
    5.2.5 气动机械手  60-62
  5.3 控制系统实现  62
  5.4 自动上料机器人系统实现  62-63
  5.5 本章小结  63-64
结论  64-66
参考文献  66-69
附录  69-72
致谢  72

自动上料机器人系统开发

内容摘要

全文目录

相似论文