基于机器视觉的全自动微点焊系统研发

摘要

焊接技术在工业生产中应用广泛，是现代产品制造中的重要加工手段。近年来，随着电子产品微型化、高性能化的发展和，各种微型件的焊接质量和性能要求也越来越高，如何提高焊接精度已是一些微小产品制造成功的关键，但目前将机器视觉应用到微点焊系统的研究还是为之甚少。全自动微点焊系统将逐渐取代人工或半自动系统，这是一个不断增长的趋势，主要原因是全自动微点焊系统具有精度高、效率高等优点。
　　本文提出基于机器视觉的全自动微点焊系统，该系统主要是将广泛使用的机器视觉技术与微点焊系统结合，实现图像的采集、图像处理以及待焊工件的中心定位，并通过PLC控制器接收工件位置信息，进而控制带焊枪的二维平台的运动，从而实现焊枪的运动及其位置的调整，并给出焊接动作命令。
　　本文的主要研发内容如下:
　　(1)全自动微点焊系统的体系结构设计
　　首先介绍了基于机器视觉的全自动微点焊系统的工作原理，然后根据系统的功能要求和性能指标确定系统的体系结构和各个功能模块。
　　(2)全自动微点焊系统的硬件设计
　　根据全自动微点焊系统体系结构、功能要求及性能指标确定系统的硬件选型与设计，同时对各功能模块工作方式进行简要阐述，内容包括视觉子系统与运动控制系统的硬件选型。
　　(3)全自动微点焊系统的软件设计
　　首先介绍了系统的软件设计要求、开发环境与开发流程。然后根据系统功能要求对系统的软件设计流程进行详细介绍，主要介绍了机器视觉子系统的图像预处理与焊点检测的流程及其所采用的算法，并阐述了运动控制系统中PLC对二维运动平台中步进电机的控制，从而实现对焊枪运动的控制。
　　(4)全自动微点焊系统的调试
　　主要对视觉子系统的图像处理过程进行调试，包括待焊工件的图像显示、滤波、二值化以及定位。通过具体实验，测试系统的焊接效果，并分析结果。
　　最后本文做出了总结，说明了本研究的研究成果以及创新点，同时指出了本课题的不足与可改进之处。本研究有效地提高了微点焊的生产质量与效率，可推广到其他类似产品的生产上。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 国内外相关的研究现状及分析

1．3 本文主要的研究内容和章节安排

1．3．1 本文主要的研究内容

1．3．2 章节安排

第二章 全自动微点焊系统的体系结构设计

2．1 全自动微点焊系统的工作原理

2．2 全自动微点焊系统的设计要求

2．2．1 系统功能要求

2．2．2 系统性能要求

2．3 全自动微点焊系统的体系结构设计

2．4 小结

第三章 全自动微点焊系统的硬件设计

3．1 硬件设计要求

3．2 机器视觉子系统硬件设计

3．2．1 光源的选取

3．2．2 CCD镜头的选取

3．2．3 图像采集卡的选取

3．3 运动控制系统的硬件设计

3．3．1 控制器选型

3．3．2 二维运动平台的选取

3．4 小结

第四章 全自动微点焊系统的软件设计

4．1 软件设计的要求及开发环境

4．1．1 软件设计要求

4．1．2 软件开发工具与环境

4．2 全自动微点焊系统主程序设计

4．3 系统初始化

4．3．1 机器视觉子系统初始化

4．3．2 运动控制子系统初始化

4．4 图像采集

4．5 图像预处理

4．5．1 图像平滑滤波

4．5．2 图像二值化

4．5．3 图像边缘检测

4．6 待焊工件焊点检测

4．7 PLC控制焊枪运动

4．7．1 焊枪定位控制

4．7．2 电机停止控制

4．8 小结

第五章 全自动微点焊系统的软件调试及结果

5．1 图像采集及实时显示

5．2 图像预处理

5．2．1 平滑滤波处理

5．2．2 图像二值化

5．2．3 图像边缘检测

5．3 焊点检测效果

5．4 运动控制系统调试

5．5 小结

总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

声明

致谢