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基于视觉定位的换向器刻槽关键技术研究

作　者: 尹志生
导　师: 曲东升
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 混合滤波自适应阈值分割图像雅可比矩阵微槽定位
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 26次
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内容摘要

随着直流电机精度、及安全性的提高,对换向过程中泄漏电流的要求越来越高,而换向器云母槽的尺寸精度作为影响中的关键一环,极大地限制了机械换向式直流电机的应用范围。因此,开展基于视觉定位的换向器刻槽关键技术研究,提高刻槽机的定位精度和定位速度,对换向器的批量制造、降低生产成本具有重要意义。为了满足刻槽机高定位精度( ?0 .05mm)、高定位速度(0.5s/线)要求,研制出一套基于视觉的换向器刻槽系统。本文就定位过程中涉及的视觉识别技术、视觉标定技术、视觉伺服技术等内容,展开了系统研究。首先,在分析了传统中值滤波算法和均值滤波算法的基础上,考虑目标图像的特性,适当地结合两种滤波器进行混合滤波,设计了基于形状特性的混合滤波算法,并进行了该滤波算法的有效性实验。其次,比较了传统图像分割算法的各自优势,结合边缘检测的精确性和阈值分割的高效性,设计了一种基于边缘检测的自适应阈值分割算法。然后,针对课题定位系统属图像中心定位的特点,建立了定位系统线性成像模型,采用透视变换法完成摄像机部分参数的标定。同时为了满足高定位精度、高定位速度的要求,构建了基于定常雅可比矩阵的视觉伺服系统模型,完成了定位算法仿真验证实验。最后,在论证了上述定位算法的可行性后,设计了定位系统硬件平台,完成了定位算法程序的编写,对实验过程中的定位时间和定位速度进行了统计分析。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-16
  1.1 课题背景及来源  8
  1.2 研究的目的和意义  8-9
  1.3 课题研究背景分析  9-11
    1.3.1 系统预定功能及特点  9-10
    1.3.2 技术参数要求  10
    1.3.3 系统组成  10-11
  1.4 课题涉及的关键技术研究现状  11-15
    1.4.1 视觉识别技术  11-13
    1.4.2 视觉定位技术  13
    1.4.3 视觉伺服技术  13-15
  1.5 课题主要研究内容  15-16
第2章换向器云母槽识别技术研究  16-28
  2.1 引言  16
  2.2 图像采集  16-17
  2.3 图像去噪与增强  17-21
    2.3.1 均值滤波算法分析  17-18
    2.3.2 中值滤波算法分析  18
    2.3.3 基于形状特性的混合滤波算法  18-20
    2.3.4 滤波算法实验分析  20-21
  2.4 图像分割  21-26
    2.4.1 阈值分割技术  21-22
    2.4.2 区域技术  22-23
    2.4.3 边缘检测技术  23-25
    2.4.4 基于边缘的阈值分割算法  25-26
  2.5 分割算法实验分析  26-27
  2.6 本章小结  27-28
第3章定位系统视觉标定技术研究  28-37
  3.1 引言  28
  3.2 定位系统模型  28-32
    3.2.1 定位系统物理模型简化  28-29
    3.2.2 摄像机成像原理  29-31
    3.2.3 定位系统成像模型  31-32
  3.3 摄像机内外参数标定  32-36
    3.3.1 摄像机标定方法  32-33
    3.3.2 线性模型摄像机标定  33-36
  3.4 标定实验分析  36
  3.5 本章小结  36-37
第4章定位系统视觉伺服技术研究  37-44
  4.1 引言  37
  4.2 基于图像的视觉伺服技术  37-42
    4.2.1 基于定常图像雅可比矩阵的视觉伺服系统建模  37-39
    4.2.2 视觉伺服系统稳定性分析  39-42
    4.2.3 视觉伺服算法分析  42
  4.3 控制算法仿真实验  42-43
  4.4 本章小结  43-44
第5章自动刻槽机定位系统设计  44-52
  5.1 自动刻槽机智能控制系统方案设计  44
  5.2 系统硬件电路设计  44-46
  5.3 系统软件设计  46-49
  5.4 实验结果分析  49-51
  5.5 本章小结  51-52
结论  52-53
参考文献  53-58
致谢  58

基于视觉定位的换向器刻槽关键技术研究

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