多目标视觉伺服分离控制策略和容错策略

论文摘要

随着工业流水线生产的发展,工业分拣系统基本实现了自动化。但是在复杂多目标分离系统中,由于目标分布状态存在多样性,相互之间存在复杂的相互作用和约束,分离结果经常出错,需要人工进行干预。为满足多目标分离系统实时性、提高系统鲁棒性的要求,研究了分离控制策略和容错策略。主要内容有:轨迹规划。检测出目标的分布状态,结合分离任务规划分离轨迹,提出由粗到精的轨迹规划策略,即先得到初始分离线,再选择分离过程需考虑的对象,提出邻域搜索法和应用三角剖分法分别细化分离路径,最后评价这两种方法并优化分离轨迹。位置控制。以视觉反馈的方式控制执行机构沿着分离轨迹运动。针对在分离过程中执行机构不能精确移动到轨迹控制点的问题,采用基于电信息反馈方式位置视觉伺服控制,结合模糊PID控制,以达到位置控制效果。分离策略。由于目标物体之间存在相互作用,目标分布状态复杂,难以实现快速分离。对目标的分布状态制定难度级别,通过不断降低难度级别实现目标快速分离。容错策略。针对目标受到分离器的作用产生剧烈扰动容易造成分离错误的问题,根据分离过程灰度统计值具有稳定性的特点,提出投影积分容错方法。为了评价分离效果、提高系统的鲁棒性,在复杂多目标分离系统中,提出多次分离-多次校正-实时轨迹规划的策略。在济南钢铁厂的应用表明分离控制策略和容错策略是有效的,能够满足实际工业生产中流水线作业的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 视觉伺服控制
• 1.2.2 工业视觉伺服控制系统
• 1.2.3 工业视觉分拣系统
• 1.2.4 工业分拣系统中多目标分离相关研究
• 1.3 论文研究思路和主要内容
• 1.4 章节安排
• 第二章 复杂多目标分离系统
• 2.1 多目标分离系统
• 2.1.1 系统描述
• 2.1.2 分离器的工作特点
• 2.1.3 楔尖视觉位置控制
• 2.2 复杂多目标分离系统分析
• 2.2.1 系统的特点
• 2.2.2 系统的基本任务
• 2.2.3 系统控制结构
• 2.2.4 系统的软件模块结构图
• 2.3 本章小结
• 第三章 轨迹规划和位置视觉伺服控制
• 3.1 分布状态检测
• 3.1.1 图像预处理
• 3.1.2 目标检测
• 3.2 轨迹规划
• 3.2.1 特定分离轨迹
• 3.2.2 折线分离轨迹
• 3.2.3 评价与优化
• 3.3 分离器的识别
• 3.4 位置视觉伺服控制
• 3.4.1 位置反馈方案
• 3.4.2 视觉位置反馈误差判断
• 3.4.3 视觉反馈轨迹跟踪控制
• 3.4.4 定标问题
• 3.6 本章小结
• 第四章 分离过程中的容错以及规划调整
• 4.1 分离过程中快速性与准确性的矛盾
• 4.2 分离过程中图像信息分析
• 4.3 容错策略
• 4.3.1 K级容错策略的不足
• 4.3.2 投影积分策略
• 4.4 分离控制及规划调整
• 4.5 实验分析
• 4.6 本章总结
• 第五章 视觉伺服棒材计数分离系统
• 5.1 棒材计数分离系统的结构
• 5.1.1 系统的硬件组成
• 5.1.2 系统的软件构成
• 5.2 棒材分离控制策略及纠错策略
• 5.2.1 分离控制策略
• 5.2.2 容错策略
• 5.3 现场调试
• 5.3.1 现场存在的问题
• 5.3.2 现场问题的解决
• 5.4 本章总结
• 第六章 结论
• 6.1 工作总结
• 6.2 存在的不足及进一步的工作
• 参考文献
• 致谢
• 作者攻读硕士学位期间的主要研究成果