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涂胶机器人控制系统研制及其视觉定位系统研究

作　者: 栗海兵
导　师: 富历新
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 涂胶 机器人 控制系统 实时插补算法 视觉定位 扬声器
分类号: TP242.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 147次
引　用: 1次
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内容摘要


涂胶技术被广泛应用于电声领域扬声器膜片的粘接。随着电子产品尺寸的减小,涂胶工艺难度增大,采用涂胶机器人完成涂胶工艺成为提高涂胶质量和生产效率的有效途径。首先,针对铭赛机器人公司前期产品存在的问题制定了新的控制方案。该方案采用时间/压力型点胶技术,系统中控制器采用TMS320F2812作为核心控制芯片,由示教盒完成涂胶轨迹示教、工艺参数编辑、运动参数编辑等功能。涂胶机器人控制系统采用在线编程的方法,减少存储任务数据的数量。提出采用图点、图元和任务的概念去解析任务数据。其次,针对采用离线编程的方法会导致存储任务数据空间不足的问题,本文采用在线编程的方法。对三自由度涂胶机器人的轨迹规划和实时插补控制算法进行了深入研究,采用了前加减速控制方法,并且分析了圆弧插补误差的来源,提出了改进的方法。最终在该机器人上实现了空间直线和空间圆弧实时插补功能及U轴随动圆弧涂胶功能。然后,为适应微小工件的涂胶作业需求,论文构建了视觉定位系统并研究了能实现微小工件实时定位的图像处理算法。图像处理采用了图像分割、数学形态学、边缘检测等图像处理手段。提出了根据图像轮廓边缘的点的连续性提取轮廓边缘的方法。根据实际工件的特点,通过判断边缘点的个数、边缘含有的直线特征以及轮廓区域的长短轴的长度这些条件,提取感兴趣轮廓边缘点,提高了图像的信噪比。根据圆的几何特征,约束圆心范围,缩短了确定圆心的时间。该算法已在涂胶机器人上实现了精确定位。最后对系统进行了试验研究。实验结果证明了所研究内容的有效性。同时论文还分析了影响涂胶机器人运动精度的一些因素,并且提出了具体的解决办法。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章 绪论  7-12
  1.1 课题背景及选题意义  7
  1.2 国内外涂胶机器人现状  7-10
    1.2.1 涂胶技术的发展及现状  7-8
    1.2.2 涂胶机器人发展  8-10
  1.3 机器视觉在涂胶机器人中的应用  10-11
  1.4 本课题主要研究内容  11-12
第2章 涂胶机器人控制系统及软件设计  12-21
  2.1 引言  12
  2.2 三自由度涂胶机器人  12-13
  2.3 涂胶机器人控制系统  13-15
    2.3.1 涂胶机器人控制系统结构  13-14
    2.3.2 运动控制器资源分配  14-15
  2.4 运动控制器软件设计  15-20
    2.4.1 运动控制器软件总体设计  15-18
    2.4.2 控制器与示教盒通信协议的制定  18-19
    2.4.3 任务数据分析和存储  19-20
  2.5 本章小结  20-21
第3章 实时插补算法  21-31
  3.1 引言  21
  3.2 加减速控制方法  21-23
    3.2.1 加减速控制方式  21-22
    3.2.2 基于时间分割的前加减速控制算法  22-23
  3.3 基于时间分割的实时插补算法  23-30
    3.3.1 直线插补算法  23-24
    3.3.2 空间圆弧插补算法  24-27
    3.3.3 误差分析  27-28
    3.3.4 补偿脉冲取整引入的误差  28-29
    3.3.5 基于DSP 实时插补算法的实现  29-30
  3.4 本章小结  30-31
第4章 涂胶机器人视觉定位系统  31-47
  4.1 引言  31
  4.2 视觉定位系统及定位方案  31-33
    4.2.1 视觉定位系统  31-33
    4.2.2 视觉定位方案  33
  4.3 图像处理及实现  33-44
    4.3.1 图像平滑  33-34
    4.3.2 图像分割  34-35
    4.3.3 图像形态学  35-37
    4.3.4 边缘检测  37-39
    4.3.5 感兴趣轮廓边缘提取  39-41
    4.3.6 圆心求取  41-44
  4.4 摄像机标定与坐标转换  44-45
    4.4.1 摄像机标定  44-45
    4.4.2 图像坐标向电机坐标转换  45
  4.5 本章小结  45-47
第5章 实验  47-53
  5.1 引言  47
  5.2 涂胶机器人运动实验及仿真  47-48
  5.3 涂胶机器人视觉定位实验及数据  48-50
  5.4 影响涂胶机器人运动精度分析  50-52
  5.5 本章小结  52-53
结论  53-54
参考文献  54-58
致谢  58

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人 > 工业机器人
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