基于机器视觉的绳轮升降器滑轮总成装配线设计

摘要

检测及装配是汽车玻璃升降器生产过程中非常重要的工序，尤其是随着汽车行业自动化水平的不断提高，单纯依靠人工视觉检测并进行装配很显然不能满足当今汽车行业的发展要求。在汽车玻璃升降器的生产装配过程中，需要对滑轮位置和尺寸进行检测，并根据检测结果进行装配。传统的检测方法如光电传感器只可以检测升降器滑轮及其它部件的漏装，无法检测到升降器部件的尺寸和部件间相对距离等详细情况，无法适应玻璃升降器快速和可靠制造的需求。尤其是滑轮总成的检测与装配很大程度上影响了绳轮升降器的使用性能和寿命，为此本文提出了一种基于机器视觉的绳轮升降器滑轮总成装配线，旨在克服目前绳轮升降器滑轮总成的人工检测及装配方法的低效率、高成本、精确度差等缺陷，实现滑轮总成自动化检测与装配的目的。
　　本文首先设计了基于机器视觉嵌入式检测系统的总体方案，分析了滑轮检测图像处理算法，特别是对于滑轮表面的正反面检测方法，着重分析了边缘检测算法。为了提高检测效率，对连续检测算法进行了研究。
　　其次，在装配线的布置方面，设计了滑轮总成装配线的机械结构，采用ABAQUS软件进行了仿真，验证了滑轮总成与导轨旋铆过程中卡紧力与铆头速度和摩擦系数的关系。
　　最后，采用PLC与ARM设计了整套设备的控制系统。基于Qt平台上设计了用户操作界面具有视觉系统控制、检测数据显示、实时监控、模式切换等功能，实现了对生产过程进行实时监控。在工厂实际装配线上进行了长时间连续测试，测试结果表明，本文所开发的装置降低了滑轮总成误装率及错装率数据，完全可以替代现有的人工检测环节以及装配环节，降低了企业的用工成本，提高了产品可靠性（误检率0.7‰）。本检测系统也可以满足其它行业的表面质量检测需求，具有重要的理论意义和实际应用价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 机器视觉技术的理论及发展

1．3 国内外的研究现状及发展趋势

1．3．1 机器视觉的研究现状及发展趋势

1．3．2 升降器装配线的研究现状及发展趋势

1．4 论文的研究内容

第二章 滑轮总成装配线总体结构设计

2．1 滑轮总成装配线总体结构设计

2．2 滑轮总成装配线翻转装置机械结构设计

2．3 滑轮总成装配线链轮机构机械结构设计

2．4 本章小结

第三章 滑轮总成铆合过程仿真分析

3．1 有限元技术基础

3．1．1 CAE技术

3．1．2 有限元分析方法

3．1．3 质量缩放

3．1．4 接触算法

3．1．5 自适应网格划分

3．2 材料参数

3．3 滑轮总成模型建立与装配

3．4 动态接触条件与约束加载

3．5 划分网格与质量缩放设置

3．6 仿真结果与分析

3．6．1 旋铆变形前后

3．6．2 接触分析

3．7 旋铆过程受力分析与功能计算

3．8 本章小结

第四章 滑轮总成装配线视觉系统设计

4．1 视觉系统设计的硬件要求

4．2 视觉系统的搭建和选型

4．2．1 工业光源和照明方法

4．2．2 工业相机

4．2．3 工业镜头

4．2．4 图像采集模块和ARM处理器

4．3 视觉检测系统的工作原理

4．4 图像预处理

4．4．1 图像增强

4．4．2 图像去噪

4．4．3 形态学处理

4．5 图像分割和边缘检测

4．5．1 图像分割

4．5．2 边缘检测

4．5．3 轮廓匹配

4．6 基于Hough变换的圆检测和连续检测的实现

4．6．1 Hough变换原理

4．6．2 基于Hough变换的圆检测

4．6．3 连续检测的实现

4．7 本章小结

第五章 滑轮总成装配线控制系统设计

5．1 上位机软件界面设计

5．2 PLC控制流程

5．3 ARM与PLC的通信格式设置

5．3．1 ARM与PLC的物理连接

5．3．2 PLC通信格式设置

5．3．3 ARM通信格式设置

5．4 ARM对PLC的读写操作

5．4．1 通信协议

5．4．2 向PLC中写数据

5．4．3 读PLC中数据

5．4．4 现场测试分析

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士研究生期间的研究成果