基于LabVIEW的粘接机械手视觉系统研究

论文摘要

随着科学技术的进步,卫生陶瓷生产逐步实现了自动化,如坐便器的高压成型、施釉、干燥和烧成等工序都能够自动完成。坐便器高压成型生成上圈和下体两部分,把两部分粘接在一起的涂泥和粘坯操作一直由人工完成,其作业环境恶劣,生产效率低,产品质量不稳定。用机械手代替人工实现坐便器的自动涂泥和粘坯,能够促进卫生陶瓷自动化生产线的建立,是卫生陶瓷生产的发展方向。以唐山惠达陶瓷集团生产现场为背景,针对坐便器上圈和下体面积大、形状不规则、无明显定位面的特点和用机械手实现涂泥和粘坯的实际需要,构建了基于LabVIEW的粘接机械手视觉定位系统,以实现涂泥机械手的涂泥轨迹定位和抓放机械手的抓取对准定位。通过分析机械手定位需求,用2个摄像头分别获取上圈和下体定位信息,再将定位坐标传给PLC,由PLC作为控制器控制2个机械手分别实现涂泥和粘接操作,其中上圈和下体分别位于2个链传送带上;进行了视觉采集系统硬件选型,包括CCD相机、工业定焦镜头、图像采集卡、光源和电缆,并开发了图像采集程序。针对坐便器粘接现场环境恶劣,会造成图像干扰噪声较多的实际情况,为了坐便器下体和上圈图像能达到较高的定位精度和处理速度,在对比分析各种算法优缺点的基础上,对各种边缘检测算法进行试验、研究;小波多尺度分析的边缘检测算法可以利用各个分辨率级上的边缘信息,大尺度上确定边缘,小尺度上细化边缘,能达到良好的边缘检测性能。并利用LabVIEW设计了小波函数,确定了阈值及尺度,并对各尺度下边缘图像进行融合,实现了对坐便器上圈和下体的边缘检测。对视觉分析处理软件进行了具体设计,包括图像预处理、多尺度小波边缘检测、目标边缘提取、提取涂泥轨迹坐标、确定重心和主轴方向等,得到机械手定位坐标信息,并将其传给PLC进行控制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 机器视觉研究概况
• 1.1.1 机器视觉的发展
• 1.1.2 机器视觉关键技术现状
• 1.1.3 机器视觉的研究现状及工业应用
• 1.2 软件开发平台
• 1.2.1 LabVIEW 集成开发环境
• 1.2.2 视觉开发模块IMAQ Vision
• 1.3 主要研究内容
• 1.3.1 视觉系统总体方案
• 1.3.2 主要研究内容
• 2 图像采集系统设计
• 2.1 图像采集系统硬件选型
• 2.2 图像采集系统软件设计
• 2.2.1 LabVIEW 图像采集函数
• 2.2.2 图像采集程序
• 2.3 本章小结
• 3 边缘检测方案研究
• 3.1 边缘检测方法
• 3.1.1 传统边缘检测方法
• 3.1.2 传统边缘检测效果分析
• 3.1.3 几种新的边缘检测方法
• 3.2 小波多尺度边缘检测
• 3.2.1 小波边缘检测和传统的边缘检测
• 3.2.2 小波理论分析
• 3.2.3 小波变换信号的奇异性检测
• 3.2.4 基于小波多尺度变换的图像边缘检测
• 3.3 本章小结
• 4 视觉定位及其软件实现
• 4.1 软件设计总体方案
• 4.2 图像预处理
• 4.2.1 图像平滑
• 4.2.2 图像增强
• 4.3 图像分析
• 4.3.1 坐便器下体边缘坐标提取
• 4.3.2 坐便器下体重心及主轴方向
• 4.3.3 坐便器上圈重心及主轴方向
• 4.4 应用VISA 进行串行通讯
• 4.4.1 虚拟仪器软件架构VISA
• 4.4.2 运用VISA 开发串口通信程序
• 4.5 用户界面及模块化设计
• 4.5.1 用户操作界面设计
• 4.5.2 程序模块化设计
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 传统边缘检测方法对比程序
• 附录B 多尺度小波边缘检测效果程序
• 致谢
• 导师简介
• 作者简介
• 学位论文数据集