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智能激光切割机控制算法研究

作 者: 饶华铭
导 师: 柳宁
学 校: 暨南大学
专 业: 信号与信息处理
关键词: 智能激光切割机 智能相机 圆投影匹配 HPGL 运动控制
分类号: TP391.41
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 63次
引 用: 1次
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内容摘要


目前,激光切割机加工过程中工件的定位多采用机械式的人工定位,这种定位方式自动化程度不高,定位精度和加工效率受人为因素的影响很大。本文将智能相机系统应用于激光切割机中,利用图像处理算法,自动识别与定位工件,生成切割轨迹,由运动控制系统完成工件切割,形成智能激光切割机。本文详细讨论了智能激光切割机系统结构和设计方案,分析了各个子系统的硬件结构和软件功能。针对自动识别与定位工件问题,提出了双相机定位方法,全局相机负责目标识别与粗定位,局部相机负责精定位,利用改进的圆投影匹配算法和BLOB分析算法,实现多目标的识别与定位,并讨论了DSP平台算法移植问题。应用HPGL语言描述工件边缘信息,生成PLT格式的切割轨迹文件,讨论了切割路径优化方法。根据工件的定位结果,将切割轨迹文件译码为运动控制指令,控制激光切割机完成切割任务。设计了开放式数控系统的插补算法,包括插补速度规划和插补运动计算。通过一系列实验测试了本文的方法和系统。图像匹配算法实验证明了改进的匹配算法准确性高、速度快;目标识别与定位实验证明了系统的定位精度高,稳定性好;工件切割实验证明了系统功能已经达到设计要求,有很好的应用前景。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
1 绪论  8-15
  1.1 研究背景  8-9
  1.2 研究现状和发展趋势  9-13
  1.3 课题来源  13-14
  1.4 论文结构和主要内容  14-15
2 系统结构与方案设计  15-24
  2.1 智能激光切割机系统结构  15-18
  2.2 智能相机设计概要  18-21
  2.3 运动控制系统介绍  21-24
    2.3.1 运动控制卡  21-22
    2.3.2 开放式数控系统  22-24
3 目标识别与定位  24-40
  3.1 图像匹配算法研究  24-25
  3.2 圆投影匹配算法改进  25-27
    3.2.1 圆投影原理  25-26
    3.2.2 圆投影算法改进  26-27
    3.2.3 旋转角度计算  27
  3.3 双相机定位方法  27-31
    3.3.1 定位平台  27-28
    3.3.2 全局相机粗定位  28-29
    3.3.3 局部相机精定位  29-31
  3.4 BLOB分析算法和多目标识别定位  31-36
    3.4.1 BLOB分析算法原理  31-33
    3.4.2 多目标识别与定位  33-36
  3.5 DSP平台算法移植  36-40
    3.5.1 算法移植问题  36-38
    3.5.2 算法测试  38-40
4 轨迹描述与生成  40-50
  4.1 图像边缘检测  40-41
  4.2 HPGL语言描述切割轨迹  41-48
    4.2.1 HPGL语言和指令  41-42
    4.2.2 切割轨迹提取与生成  42-48
  4.3 切割路径优化  48-50
5 切割运动控制  50-63
  5.1 运动平台测试  50-51
  5.2 运动控制卡研究  51-55
    5.2.1 运动控制卡连接  51-52
    5.2.2 轨迹译码与执行  52-55
  5.3 开放式数控系统研究  55-63
    5.3.1 二进制文件编译码  56-58
    5.3.2 插补速度规划和插补运动计算  58-63
6 实验  63-71
  6.1 图像匹配算法实验  63-65
  6.2 目标识别与定位实验  65-69
    6.2.1 单目标识别与定位实验  66
    6.2.2 多目标识别与定位实验  66-68
    6.2.3 重复定位实验  68-69
  6.3 工件切割实验  69-71
7 总结与展望  71-73
  7.1 论文总结  71-72
  7.2 展望  72-73
参考文献  73-76
在学期间发表论文清单  76-77
致谢  77

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理(信息加工) > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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