面向精密涂膠機的視覺引導定位系統(tǒng)的研究.pdf

1、微小零件精密涂膠一直是工藝過程中的主要成本來源，當前微小零件精密涂膠大多采用手工完成，涂膠的位置精度、邊緣質(zhì)量、生產(chǎn)效率等難以達到現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)需求，特別是復雜的微小零件精密涂膠對質(zhì)量有著更嚴格的要求。采用智能化設備取代人工涂膠成為企業(yè)迫切需要解決的問題。本文搭建實驗平臺并開展金屬表鏈涂膠視覺系統(tǒng)的研究。
　　設計并搭建了表鏈視覺定位系統(tǒng)。首先由表鏈涂膠的特點設計了視覺涂膠硬件的基本構(gòu)成方案，分析并確立了表鏈涂膠中視覺定位誤差的主

2、要來源及主要誤差，并提出采用相機標定和圖像處理來減小誤差的解決辦法，并且涂膠路徑的設計也是涂膠質(zhì)量的影響因素之一。對視覺定位系統(tǒng)的關(guān)鍵硬件進行選型設計及較詳細的選型過程分析，包括光源、相機、鏡頭。在基于 MFC平臺上開發(fā)的人機交互界面上進行軟件系統(tǒng)控制并在VS2013的環(huán)境中采用VC++語言結(jié)合Halcon軟件的算子開發(fā)了視覺定位系統(tǒng)，通過人機交互界面完成圖像采取與圖像處理、運動系統(tǒng)控制和氣壓涂膠控制，實現(xiàn)視覺精密涂膠運動的功能。

3、>　　通過相機標定的方法補償光學誤差以及相機安裝模型誤差。采用數(shù)學方法研究相機模型的坐標系及其相互之間的關(guān)系，深入了解相機標定原理以及內(nèi)部參數(shù)之間的關(guān)系。描述了三種不同精度等級的相機標定方法以及各方法的特點。借助Halcon標定助手選擇與Tsai兩步法相似的方法進行本文的標定，并且采用手眼標定法建立了從像素坐標系到運動平臺坐標系之間的數(shù)學聯(lián)系。標定的像素精度是3.7um，小于定位精度要求0.05mm。同時根據(jù)相機標定精度評估的兩種常見方

4、法的思路提出了標準參照物評估方法。
　　針對表鏈涂膠所涉及到的圖像處理算法進行了相關(guān)的理論分析與實驗研究。通過一張圖像提取表鏈的角點精度較差，利用同軸光源得到的圖像與背光源圖像進行圖像融合。闡述了圖像二值化分割的三種典型方法及其應用特點，圖像處理結(jié)果表明雙峰法可以有效地將表鏈圖像從背景與目標分離開。詳細分析了二值數(shù)學形態(tài)學的原理并經(jīng)過閉運算處理較好的恢復表鏈縫隙實際的結(jié)構(gòu)形狀。接著用Harris方法與最小矩形擬合方法分別識別出表鏈

5、兩側(cè)關(guān)鍵點與內(nèi)部縫隙點，最后使用 K-means聚類將角點分類并擬合表鏈各顆粒形狀與位置，圖像處理結(jié)果與實際吻合滿足精度要求。
　　最后文章介紹了整個表鏈涂膠的處理步驟及其對應的圖像處理效果。采用標準參照物評估方法實驗測試相機標定方法精度大小，分析實驗20組數(shù)據(jù)，求出定位誤差的最大絕對誤差為4.1um，與前文標定精度3.7um相比滿足定位誤差的要求。采用兩組方案研究區(qū)域內(nèi)涂膠的軌跡設計，對比分析螺旋收縮軌跡法是較好的涂膠方法。本文