基于视觉定位的换向器刻槽关键技术研究

论文摘要

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。

论文目录

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