本文關鍵詞：激光陀螺腔體抖動輪自動裝配系統(tǒng)關鍵技術(shù)研究

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【摘要】：激光陀螺作為現(xiàn)代最主要一類導航儀器已成為衡量國家光學技術(shù)水平的重要標志。振動系統(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)。自動裝配系統(tǒng)設計方面,由人工裝配特點,分析自動裝配系統(tǒng)功能需求,確定總體裝配方案�；谥贫ǖ难b配策略完成系統(tǒng)空間布局、結(jié)構(gòu)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(gòu)及相關功能機構(gòu)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(shù)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(tǒng),串聯(lián)Z向兩步長不同的運動平臺實現(xiàn)快速調(diào)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(jù)輪廓長度閾值實現(xiàn)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(xiàn)自動裝配系統(tǒng)的度量統(tǒng)一,通過標定得到脈沖、像素數(shù)、長度單位間的換算關系。控制系統(tǒng)設計與實驗方面,對陀螺腔體抖動輪硬件與軟件控制系統(tǒng)進行模塊化設計,便于系統(tǒng)的調(diào)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(xiàn)對電機驅(qū)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(shù),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(jié)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(tǒng)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(jié)果進行檢測與誤差分析,結(jié)果表明,陀螺腔體抖動輪自動裝配系統(tǒng)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(nèi)外研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 基于顯微視覺精密裝配技術(shù)研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 圖像配準技術(shù)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 主要研究內(nèi)容16-17
• 第2章 激光陀螺腔體抖動輪自動裝配系統(tǒng)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(shù)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(gòu)設計19-22
• 2.4 抖動輪部件機構(gòu)設計22-26
• 2.5 顯微視覺檢測部件機構(gòu)設計26-27
• 2.6 本章小結(jié)27-28
• 第3章 激光陀螺腔體抖動輪顯微視覺檢測技術(shù)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(jié)44-45
• 第4章 激光陀螺腔體抖動輪控制系統(tǒng)設計與實驗45-60
• 4.1 引言45
• 4.2 控制系統(tǒng)設計45-49
• 4.2.1 控制系統(tǒng)功能分析45
• 4.2.2 硬件控制系統(tǒng)設計45-47
• 4.2.3 軟件控制系統(tǒng)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(jié)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(jié)果精度檢測56-58
• 4.5.3 裝配結(jié)果誤差分析58-59
• 4.6 本章小結(jié)59-60
• 結(jié)論60-61
• 參考文獻61-65
• 致謝65

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