基于机器视觉的机构运动学和动力学分析系统研究

摘要

在机器工业中，机构是组成各种机械系统的基础，因此机构学的研究一直是机械领域中的研究重点。机构的运动分析，就是对机构的位移、速度和加速度进行分析。无论是分析研究现有机械的工作性能，还是优化设计新机构，机构运动分析都是十分重要的。 基于机器视觉的检测技术以其快速、精确、柔性高等特点在国外得到了深入研究和广泛应用，在国内也越来越受到重视。 本文提出了基于机器视觉的机构运动学和动力学的分析系统，根据实际工程的需要，选择了合适的硬件，搭建了机器视觉系统，并给出了系统软件的结构及其工作流程。在先进的开发平台上，利用现有的软件，配置相关的硬件，采用固定时间拍摄机构运动的图像，通过数字图像处理技术，实现对机构运动学和动力学相关参数的检测，为企业提供准确机构运动和动力学参数。 由于机构工作环境的影响以及成像系统的自身限制，所获取的图像会存在一定的噪声，影响图像分析的结果，所以必需进行图像的预处理。图像的预处理是图像处理的关键步骤，它直接关系到图像处理后续环节中的准确性以及正确率。所以研究图像预处理的根本目的在于提取信息，将有用的部分作为前景与背景进行有效的区分开来。 本文首先介绍最新的优化算法．竞选算法的基本思想，实现过程和特点，并使用验证函数对竞选算法进行验证。 其次，概述了图像增强和图像分割的定义和意义以及其发展现状和趋势，并在此基础上提出了基于竞选算法的自适应图像增强和图像分割的设想，经实验证明，取得良好的效果。 再次，本文采用基于竞选算法的自适应图像增强和图像分割方法，作为基于机器视觉的机构运动学和动力学的分析验证系统的图像预处理算法，并设计出该验证系统，能准确提供机构运动学和动力学的相关参数，本程序采用VC++6.0在WinXP环境下编译，完成实现了上述的各种算法。为了验证各种算法的性能和效果，本文对系统进行了实验。实验结果表明，该系统达到了预期目标。 在论文最后，对整个论文的工作进行了总结，并指出了进一步研究探索的方向。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1概述

1.2机构运动分析

1.3机构的运动分析方法

1.4机器视觉简介

1.4.1机器视觉检测

1.5优化算法应用于图像处理

1.6论文选题的目的与意义

1.7文章的主要研究内容

第二章竞选算法

2.1引言

2.2竞选算法的基本原理

2.3竞选算法

2.4竞选算法的计算流程

2.5竞选算法的检验

2.6小结

第三章竞选算法应用于图像处理

3.1引言

3.2图像增强概述

3.2.1图像增强的算法

3.3竞选算法应用于图像增强

3.3.1引言

3.3.2基于竞选算法的自适应图像增强方法的具体步骤

3.3.3实验结果分析

3.3.4实验结论

3.4图像分割概述

3.4.1引言

3.4.2阈值的图像分割算法

3.5竞选算法应用于图像分割

3.5.1引言

3.5.2基于竞选算法的Otsu图像分割方法的具体步骤

3.5.3实验结果分析

3.5.4实验结论

3.6结论

第四章基于机器视觉的机构运动学和动力学分析系统的研究

4.1简介

4.1.1系统的开发环境

4.1.2开发工具的选择

4.1.3系统实现功能

4.2系统具体步骤

4.3系统的实现

4.3.1图片(视频)数据获取

4.3.2图片的预处理

4.3.3基于竞选算法的图像预处理

4.3.4 Blob分析

4.3.5结果存储

4.3.6结果显示

4.4系统硬件

4.4.1机器视觉系统的基本结构

4.4.2相机

4.4.3光源

4.4.4镜头

4.5系统的工作过程

4.5.1系统的工作界面

4.5.2系统操作

4.6系统结果显示

4.6.1节点的X坐标

4.6.2节点的Y坐标

4.6.3节点的角速度

4.6.3节点的角加速度

4.6.3节点的动量矩

4.7结论

结论与展望

1.全文工作总结

2.展望

参考文献

学位期间发表的论文

致谢