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基于直线电机的机器视觉高速定位系统

作 者: 刘晓庆
导 师: 艾武;陈幼平
学 校: 华中科技大学
专 业: 机械电子工程
关键词: 直线电机 机器视觉 定位系统 数字PID控制 图像处理
分类号: TM33
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 61次
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内容摘要


工业生产中在电子制造装备、高速高精度机床行业等领域,定位系统作为重要的组成部分之一,对生产的效率、质量和精度等方面有着重要的影响。传统的定位系统驱动技术多采用旋转电机和滚珠丝杆副或者气、液等伺服驱动技术。直线电机驱动技术,真正实现了“零传动”,不仅提高了响应速度和生产效率,而且也提高了定位的精度,具有高效率、高精度的特点。机器视觉技术是一种复杂的检测技术,在定位系统中利用CCD(Charge-coupled Device)摄像机采集目标物体的图像,工控机进行数字图像处理和定位,这样更加有效的提高了定位系统的精度。因此融合直线电机驱动技术和机器视觉技术的定位系统是一种较好的方案。本文提出了一种新型的直线电机直驱式X-Y微动平台,融合了机器视觉系统,设计了一种基于直线电机的机器视觉高速定位系统。本文首先对定位系统的国内外的发展状况做了综述,对基于直线电机的机器视觉高速定位系统进行了总体设计。其次,在对直线电机机构和原理进行详细分析的基础上对直线电机进行了数学建模,并分析定位系统的结构与组成,对直线电机机器视觉定位系统建立了相关的数学模型。同时进行了定位系统运动结构的设计、定位系统控制系统软硬件的设计。根据直线电机和定位系统的数学模型,采用了数字PID控制策略。最后,搭建了基于直线电机的机器视觉高速定位系统的仿真和实验平台,对定位系统做了一系列的仿真和实验,根据实验得到的数据进行实验结果分析。实验结果表明了基于直线电机的机器视觉高速定位系统的可行性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 课题来源  8
  1.2 基于直线电机机器视觉高速定位系统的研究目的和意义  8-9
  1.3 国内外研究综述  9-13
  1.4 论文研究的主要内容和论文的组织结构图  13-15
2 基于直线电机的机器视觉高速定位系统的总体设计  15-23
  2.1 引言  15
  2.2 基于直线电机的机器视觉高速定位系统的总体方案  15-16
  2.3 基于直线电机的机器视觉高速定位系统的组成及特点  16-22
  2.4 本章小结  22-23
3 基于直线电机的机器视觉高速定位系统的建模  23-31
  3.1 引言  23
  3.2 直线电机的建模  23-26
  3.3 定位系统的建模  26-30
  3.4 本章小结  30-31
4 基于直线电机的机器视觉高速定位的机器视觉系统  31-41
  4.1 引言  31
  4.2 机器视觉系统的设计  31-33
  4.3 数字图像处理与摄像机标定  33-40
  4.4 本章小结  40-41
5 基于直线电机的机器视觉高速定位的控制系统  41-58
  5.1 引言  41
  5.2 定位系统控制策略与算法设计  41-45
  5.3 定位系统硬件电路设计  45-55
  5.4 定位系统软件程序设计  55-57
  5.5 本章小结  57-58
6 基于直线电机的机器视觉高速定位系统的仿真与实验  58-70
  6.1 引言  58
  6.2 实验准备  58-60
  6.3 定位系统开环控制的正负阶跃响应仿真与实验  60-61
  6.4 定位系统闭环控制的正负阶跃响应仿真与实验  61-63
  6.5 定位系统双闭环控制的仿真与实验  63-69
  6.6 本章小结  69-70
7 全文总结与展望  70-72
  7.1 全文总结  70-71
  7.2 后续工作展望  71-72
致谢  72-73
参考文献  73-76
附录 (攻读硕士学位期间发表论文与成果)  76

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 直流电机
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