發(fā)布時間：2017-08-28 00:19

  本文關鍵詞：激光陀螺腔體抖動輪自動裝配系統關鍵技術研究

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【摘要】：激光陀螺作為現代最主要一類導航儀器已成為衡量國家光學技術水平的重要標志。振動系統作為激光陀螺的核心部件,其主體由陀螺腔體與抖動輪裝配而成,目前主要采用人工裝配方式,具有廢品率高、裝配效率低、涂膠不均等缺點。因此,本文提出了一種基于顯微圖像拼接的大尺寸高精度軸孔裝配方法,實現陀螺腔體與抖動輪的裝配,并研制陀螺腔體抖動輪自動裝配系統。自動裝配系統設計方面,由人工裝配特點,分析自動裝配系統功能需求,確定總體裝配方案�；谥贫ǖ难b配策略完成系統空間布局、結構設計及搭建,并分析陀螺腔體部件、抖動輪部件、顯微視覺檢測部件中夾具、操縱機構及相關功能機構的設計原理。同時,針對陀螺腔體夾緊力及裝配軸垂直度誤差進行設計計算,指導裝配進程中參數控制。顯微視覺檢測方面,以陀螺腔體為檢測對象,基于顯微視覺閉環(huán)系統,串聯Z向兩步長不同的運動平臺實現快速調焦,獲取清晰輪廓圖像。研究基于SURF與模板匹配的全景輪廓圖像拼接算法,完成陀螺腔體邊緣輪廓的拼接,為實驗分析奠定了理論基礎。通過中值濾波濾除了噪聲,且保留了完整的邊緣輪廓,并利用Canny算子提取完整圓輪廓。為去除全景輪廓圖像中的拼接痕跡與殘留噪聲,設計了興趣區(qū)域模板,并運用邏輯運算限定了圖像處理區(qū)域,根據輪廓長度閾值實現輪廓篩選,提高了處理效率。提取篩選后的輪廓點集,利用最小二乘法擬合橢圓,得到基于像素度量的輪廓特征。且為實現自動裝配系統的度量統一,通過標定得到脈沖、像素數、長度單位間的換算關系。控制系統設計與實驗方面,對陀螺腔體抖動輪硬件與軟件控制系統進行模塊化設計,便于系統的調試維護及模塊拓展,利用VC++編譯平臺建立人機交互二級界面,實現對電機驅動、I/O輸出、視覺檢測、圖像處理等功能模塊的上位機控制。針對圖像拼接關鍵技術,分別從拼接速度與算法適用性角度進行了SURF與模板匹配算子的對比實驗,同時對部分與完整輪廓圖像拼接結果進行對比分析,以獲取最佳拼接策略。最后利用自動裝配系統進行了陀螺腔體與抖動輪裝配實驗,對裝配時間記錄并對裝配結果進行檢測與誤差分析,結果表明,陀螺腔體抖動輪自動裝配系統能夠滿足裝配同心度精度要求,且相對手工裝配提高了裝配效率。
【關鍵詞】：陀螺腔體 抖動輪 自動裝配 顯微視覺 圖像配準
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN966
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題的研究背景及意義9-10
• 1.2 國內外研究現狀10-16
• 1.2.1 基于顯微視覺精密裝配技術研究現狀11-14
• 1.2.2 圖像配準技術研究現狀14-16
• 1.3 主要研究內容16-17
• 第2章 激光陀螺腔體抖動輪自動裝配系統建立17-28
• 2.1 引言17
• 2.2 陀螺腔體抖動輪裝配方案設計17-19
• 2.2.1 陀螺腔體抖動輪裝配的關鍵技術17-18
• 2.2.2 自動裝配方案設計18-19
• 2.3 陀螺腔體部件機構設計19-22
• 2.4 抖動輪部件機構設計22-26
• 2.5 顯微視覺檢測部件機構設計26-27
• 2.6 本章小結27-28
• 第3章 激光陀螺腔體抖動輪顯微視覺檢測技術28-45
• 3.1 引言28-29
• 3.2 清晰圖像的獲取29-30
• 3.3 陀螺腔體顯微輪廓圖像拼接30-37
• 3.3.1 基于SURF算法的顯微圖像配準30-34
• 3.3.2 基于模板匹配算法的顯微圖像配準34-37
• 3.4 圖像濾波37-38
• 3.5 陀螺腔體圓輪廓邊緣檢測38-40
• 3.6 興趣區(qū)域設計及輪廓拾取40-41
• 3.7 目標圓輪廓橢圓擬合41-42
• 3.8 尺寸標定42-44
• 3.9 本章小結44-45
• 第4章 激光陀螺腔體抖動輪控制系統設計與實驗45-60
• 4.1 引言45
• 4.2 控制系統設計45-49
• 4.2.1 控制系統功能分析45
• 4.2.2 硬件控制系統設計45-47
• 4.2.3 軟件控制系統設計47-49
• 4.3 SURF算子與模板匹配算子圖像拼接對比實驗49-52
• 4.3.1 拼接速度對比實驗49-50
• 4.3.2 拼接算法適用性對比實驗50-52
• 4.4 部分輪廓與完整輪廓圖像拼接結果對比實驗52-54
• 4.5 陀螺腔體抖動輪自動裝配實驗54-59
• 4.5.1 自動裝配實驗流程54-56
• 4.5.2 裝配結果精度檢測56-58
• 4.5.3 裝配結果誤差分析58-59
• 4.6 本章小結59-60
• 結論60-61
• 參考文獻61-65
• 致謝65

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本文編號：746485