【摘要】：科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步,人類(lèi)對(duì)微觀領(lǐng)域的研究不斷深入,微操作系統(tǒng)作為一種重要的研究工具越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于該領(lǐng)域的研究中。所謂微操作,即通過(guò)某種控制手段對(duì)微米級(jí)以及更小尺寸量級(jí)的目標(biāo)微物體進(jìn)行移動(dòng),裝配,定位等一系列操作的行為,而完成整套操作任務(wù)的設(shè)備統(tǒng)稱(chēng)為微操作系統(tǒng)�，F(xiàn)如今,隨著生物醫(yī)學(xué)、微電子、納米科技等領(lǐng)域地發(fā)展日漸成熟,對(duì)微操作系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。為了滿足需求,將微操作平臺(tái)與機(jī)器視覺(jué)結(jié)合構(gòu)成了基于雙目視覺(jué)的微操作伺服控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)擁有完善的自動(dòng)控制反饋環(huán)節(jié)并可以與外界環(huán)境進(jìn)行智能的信息交換,是如今微操作領(lǐng)域研究的重點(diǎn)課題。本文圍繞微操作系統(tǒng)的伺服控制問(wèn)題進(jìn)行了整體系統(tǒng)規(guī)劃,主要包括:顯微視覺(jué)模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊,并針對(duì)這兩大模塊進(jìn)行了重點(diǎn)研究�；隗w式微操作系統(tǒng)伺服控制主要包括:顯微系統(tǒng)下雙目攝像機(jī)標(biāo)定、微操作系統(tǒng)的全局標(biāo)定、圖像校正與立體匹配、伺服定位與控制。首先,針對(duì)顯微系統(tǒng)復(fù)雜的光路關(guān)系,本文分析了光學(xué)顯微鏡的成像模型,并提出了一種適用于體視顯微鏡的攝像機(jī)標(biāo)定模型。并推導(dǎo)出顯微下雙目攝像機(jī)標(biāo)定的內(nèi)外參數(shù)及畸變參數(shù)的求解方法,提出了優(yōu)化模型。在VS2010編譯環(huán)境下調(diào)用OpenCV相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了所提模型算法的實(shí)用性。然后,針對(duì)在微操作系統(tǒng)復(fù)雜環(huán)境下如何準(zhǔn)確獲取目標(biāo)微物體位置信息的問(wèn)題,在完成顯微系統(tǒng)雙目視覺(jué)標(biāo)定的前提下,結(jié)合宏觀機(jī)械手Eye-in-Hand系統(tǒng)理論,提出了微操作系統(tǒng)的全局標(biāo)定策略,并對(duì)目標(biāo)進(jìn)行立體匹配獲取目標(biāo)的特征信息。然后設(shè)計(jì)了伺服控制器并用李雅普諾夫方法驗(yàn)證了控制器的穩(wěn)定性。最后搭建了微動(dòng)平臺(tái),分別完成了微操作系統(tǒng)全局標(biāo)定實(shí)驗(yàn)與極限校正實(shí)驗(yàn)。然后在VC++編譯環(huán)境中編寫(xiě)了MFC控制界面,讀取之前實(shí)驗(yàn)獲得的參數(shù)信息(包括:攝像機(jī)標(biāo)定參數(shù)、系統(tǒng)標(biāo)定參數(shù)、微物體特征信息和位置信息等)完成對(duì)微物體的伺服定位及控制實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明,體式微操作伺服控制系統(tǒng)具有精度高,對(duì)環(huán)境具有較強(qiáng)適應(yīng)力等優(yōu)點(diǎn),能夠滿足微操作領(lǐng)域研究的需要,有很好的實(shí)用性。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41;TH742
【圖文】：

微零件裝配系統(tǒng)

- 4-圖 1-2 20 自由度微操作系統(tǒng)大多倫多大學(xué)的Nikolai Dechev等人將機(jī)械手系統(tǒng)中的Eye-to-Hand系作系統(tǒng)中，搭建了一個(gè)擁有五個(gè)自由度的微操作平臺(tái)[18-21]。如圖 1-3 所目標(biāo)圖像信息由上位機(jī)完成對(duì)機(jī)械手和工作臺(tái)的控制，完成裝配任務(wù)自由裝備 3D 彈簧微圈，裝備結(jié)果如圖 1-4 所示。1-6 是日本東京大學(xué)研發(fā)的用于細(xì)胞操作的三自由度微操作系統(tǒng)[22-24]。個(gè)上位機(jī)分別用于微操作平臺(tái)的伺服控制和圖像信息的處理。顯微鏡體式顯微鏡。在該系統(tǒng)下，可完成對(duì)運(yùn)動(dòng)細(xì)胞的追蹤和聚焦任務(wù)。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號(hào)：2732821