基于視覺引導的電容裝盤機器人軌跡規(guī)劃研究

發(fā)布時間：2020-10-18 06:14

　　電容器是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的電子元件,其中的鋁電解電容產(chǎn)量占比達到50%。鋁電解電容采用自動化的生產(chǎn)模式,但由于引線易彎折以及出現(xiàn)其它新增缺陷,后期裝盤、裝箱一般采用人工作業(yè)方式。針對人工裝盤、裝箱自動化程度低、生產(chǎn)效率差以及作業(yè)質(zhì)量不一等問題,本文提出了一種自動化的電解電容裝盤、裝箱生產(chǎn)線解決方案,其中電解電容裝盤耗時最長且為后續(xù)工序的基礎。為此,本文進行了基于機器視覺引導的電容裝盤機器人軌跡規(guī)劃的研究,實現(xiàn)了散亂電容的識別以及快速、準確地裝盤過程。首先,利用張正友標定法完成攝像機的標定,得到了其內(nèi)部參數(shù),在此基礎上對需要識別的電容圖進行圖像預處理,包括:灰度圖轉(zhuǎn)換、中值濾波、最大類間方差法圖像分割;Canny算子檢測得到電容邊緣。運用一階、二階矩理論將電容最小外接矩形與電容本體旋轉(zhuǎn)至水平后比較兩者列像素的坐標值,得到了待吸取裝盤電容本體中心點坐標和所需旋轉(zhuǎn)的角度值信息,并在Halcon中仿真實現(xiàn)其特征識別過程。其次,運用D-H參數(shù)法建立了四自由度電容裝盤SCARA型機器人模型,并對其進行了正、逆運動學分析,在MATLAB中利用Robotics Toolbox驗證了機器人連桿模型運動學仿真結(jié)果的正確性。研究了電容裝盤機器人關節(jié)空間的軌跡規(guī)劃問題,得到了三次、五次多項式軌跡規(guī)劃曲線并在MATLAB中仿真,但由于在規(guī)劃的曲線上改變一點就會對整個軌跡造成影響,這對于機器人的控制是不利的,故進一步利用帶有局部可控性的非均勻五次B樣條曲線實現(xiàn)其軌跡的構(gòu)造。最后,研究帶懲罰函數(shù)的遺傳算法,結(jié)合非均勻五次B樣條曲線實現(xiàn)時間最優(yōu)的電容裝盤機器人的軌跡規(guī)劃,將帶懲罰因子的函數(shù)結(jié)合組成新的適應度函數(shù),在滿足相應的速度、加速度以及加加速度約束條件下,利用MATLAB仿真得到電容裝盤的最優(yōu)時間為1.325s/個,且運動平滑無沖擊,與人工電容裝盤2s/個的速度相比,每盤電容的裝盤時間大大減少,有效提高了其作業(yè)效率以及作業(yè)精度。
【學位單位】：湖北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TP242;TF821
【部分圖文】：

機器人

承受負載的研制方面，日本 EPSON 的 G20 機器人（如圖 1.4 所示）通過提系統(tǒng)從而使得移動的有效負載變大，此種機器人是當前常用 SCARA 型中負的，可以達到 20kg[19]；在安裝方式上，除了傳統(tǒng)的地面安裝方式外，多家公司 SCARA 型機器人均可壁掛式安裝，消除了作業(yè)環(huán)境的限制所帶來的在控制系統(tǒng)的研究方面，大量使用集成的元器件從而使得最新研制的 SCA器人的控制更加簡便，為前期的設計以及后期的維護帶來了便利，具體地器件集成排列從而減少了控制柜所占空間，統(tǒng)一完成同一類型控制系統(tǒng)的制作，提高了控制系統(tǒng)的適應性以及穩(wěn)定性。

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