视觉定位系统及其在玻璃雕铣机中的应用

摘要

视觉定位系统是一种非接触式的光学传感系统，集软、硬件为一体，能够自动从所采集到的图像中获取信息或者产生控制动作。视觉定位较传统的人工定位、机械定位、激光定位等定位方式，适用范围更广，操作更简便，定位精度更高。视觉定位系统在快速获取大量信息的同时，易于自动化处理，易于同设计信息以及加工控制信息集成，使得生产线的柔性和自动化程度得到很大提高，是实现计算机集成制造的基础技术之一。　　本文针对手机电容屏生产工艺，即根据事先丝印的Mark点来定位进行外形加工，设计了一套针对Mark点的视觉定位与检测系统，并且搭建了数控玻璃雕铣机实验平台。设计的视觉定位系统与CNC运动控制相结合的方案，使用视觉检测与定位系统来设置CNC加工中的零点偏移和路径转角的偏移。主要研究目的在于为数控玻璃雕铣机加工提供非接触式高精度定位，进一步提高整个雕铣机系统的高速高精度化。本文的研究内容主要为以下几个方面:　　1.在介绍机器视觉检测系统的组成结构和原理的基础上，针对Mark点检测的特点设计一个视觉定位系统，搭建了一套实验平台。　　2.对视觉定位中常用的图像采集处理技术如灰度处理、滤波去噪、阈值分割和边缘检测等，结合实例进行了比较和分析。并对十字Mark定位方法进行了研究。　　3.分析相机标定的几种方法，重点介绍了HALCON软件标定的过程，通过实验得到相机内、外参数的标定结果。　　4.通过定位原理的分析，采用VisualBasic6.0开发定位系统与控制系统集成的应用程序。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 视觉检测与定位系统

1．1．1 视觉检测与定位系统的研究现状

1．1．2 视觉检测与定位系统的特点和发展趋势

1．2 课题概论

1．2．1 选题背景

1．2．2 课题的工作进程

1．2．3 论文的全文组织

第二章 实验平台的设计与搭建

2．1 定位和识别系统总体结构设计

2．1．1 系统模块组成

2．1．2 系统方案设计

2．2 工件定位系统的硬件构建

2．2．1 系统的工作原理及结构布局

2．2．2 系统的关键技术

2．3 工件定位系统的软件支持

2．3．1 图像处理软件

2．3．2 程序封装软件

2．4 工件定位执行机构和控制系统

2．4．1 执行机构

2．4．2 控制系统

2．5 本章小结

第三章 视觉信息的处理与目标的检测

3．1 BMP位图文件

3．1．1 位图文件与调色板的概念

3．1．2 BMP位图的文件结构

3．1．3 位图数据的读取

3．2 图像处理

3．2．1 图像的灰度化

3．2．2 滤波去噪

3．2．3 阈值分割

3．2．4 边缘提取

3．3 十字Mark定位

3．3．1 形心法

3．3．2 中心线提取方法

3．4 本章小结

第四章 相机的标定

4．1 相机成像模型

4．1．1 相机标定的理想几何模型

4．1．2 相机标定的实际几何模型

4．1．3 需要标定的参数

4．2 传统标定方法

4．3 基于HALCON的标定方法

4．3．1 相机标定过程

4．3．2 相机标定流程

4．3．3 标定结果分析

4．4 本章小结

第五章 视觉系统与控制系统的集成

5．1 系统定位与加工原理

5．1．1 坐标系变换

5．1．2 工件定位

5．2 定位系统与数控系统的通讯方案

5．2．1 EtherCAT通讯平台

5．2．2 相机RJ45通讯接口搭建

5．3 人机交互界面HMI开发

5．4 本章小结

第六章 结论和展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及专利

致谢