基于机器视觉的智能制造实践平台应用研究

随着信息技术和数字技术的快速发展,新一轮的工业科技革命蓬勃兴起。多年来,我国一直被誉为“世界工厂”,制造业稳居世界第一。然而,随着经济结构转型和产业结构不断深化调整,我国的经济逐渐朝着多元结构、多重挑战、高中速增长的方向发展。智能制造成为制造业发展的新方向,特别是《中国制造2025》制造强国战略的推行实施后,坚持创新驱动、智能化转型已经成为我国制造业发展的主要目标,该文结合机器视觉技术的概念及系统组成,阐述基于机器视觉的智能制造实践平台的应用设计,分析基于机器视觉的智能制造系统的优势,并探讨未来的发展趋势,旨在为相关人士提供借鉴和参考。

基于机器视觉的注塑件缺陷检测系统研究

提出并设计了一种基于机器视觉的注塑件焦料杂质缺陷检测系统,通过对多光源非线性自动调光算法的研究,提高了复杂生产环境下注塑件图像采集质量,并经高斯滤波、灰度图像、自适应阈值处理、Canny边缘检测等图像处理技术,可实现注塑件不同检测精度下缺陷检测。经现场测试证明,在1 mm以上缺陷检测精度下,杂质缺陷的召回率为0.918,误检率为0.046,识别速度为每秒30帧,图像处理算法性能稳定,解决了复杂注塑件生产环境下检测精度低、检测效率低的问题。

智能视觉检测平台的控制系统研究与开发

产品质量检测是工业自动化生产线上的重要环节,基于机器视觉的智能检测的是产品质量检测的重要方法。文中介绍了多功能、通用型的智能视觉检测平台的控制系统策略,提出了一种PC+运动控制卡+数据I/O卡的控制方式,分析了各控制单元的软硬件结构和基本工作原理。并以VC++为工具,开发了具有良好的通用性、移植性和可扩展性的控制系统软件。

复杂系统控制中的相关技术讨论

针对复杂系统控制实现中存在的问题,在研究对象特性基础上,对控制策略作了分析对比,并指出仿人智 能控制策略是明智的选择.重点讨论了控制操作平台的选取问题.工程实践说明,控制策略和监控信息平台的选 取是复杂系统控制实现的关键所在.

精密数控产品质量的数字化检测实验教学创新平台设计

利用数字化测试技术,研究构建了精密数控加工产品质量检测的创新教学实验室,分析了数字化测试技术在数控产品检测中的应用,提出了全新的基于数字化测试技术的数控产品质量检测评价模式。教学及实验结果表明,学生通过该实验教学创新平台的学习,增强了对实验数据论证、检测优化、质量评价分析、反馈控制的能力。

基于PC的运动视觉一体化开放控制平台设计

为了更方便地在运动控制系统中集成机器视觉,简化系统复杂程度,节约控制系统成本,借助Windows操作系统的实时拓展套件KRTS(Kithara real-time suite),在一台多核PC上,建立运行实时任务的实时子系统.该系统能够与运行非实时任务的Windows系统并行运行.使用通用的以太网卡进行运动控制数据与图像数据的传输,取代了运动控制卡、图像采集卡等专用硬件.开发了运动控制与机器视觉一体化解决方案,实现了控制平台的标准化、通用性和网络化,系统最大实时响应时间为36.96μs.基于该平台,开发了视觉引导的DELTA高速分拣系统.

基于四轴运动控制教学平台的多元实践体系改革

针对高等教育教学中重理论、轻实践,未注重学生创新能力以及综合能力培养等问题,设计了一款可模拟实际工业检测分类装置的运动控制教学平台。该平台不但能够很好地模拟实际的工业场景,实现基本的运动控制功能,还具有很好的开放性和可扩展性。运动控制教学平台既可用于随堂常规实践,也可用于注重学生创新能力及综合思维能力培养的课程设计和毕业设计,形成多元化的实践教学体系。在加深学生对所学知识理解的基础上,充分锻炼他们的创新能力、解决问题的能力以及工程实践能力,培养真正适应于社会的工程应用型人才。

基于机器视觉的模拟电磁曲射炮实验平台开发与应用

针对自动控制系统实践教学的需求,开发一套基于机器视觉系统的模拟电磁曲射炮实验平台,该平台由主控模块、机器视觉模块、传动模块以及供电模块等模块组合而成,主体框架包含上位机、炮架以及机器视觉模块固定支架。该实验平台可开展测控实验、角度测控实验、图像识别与定位实验等实验项目,具有开放性、层次性以及实现方式多样化等特点。通过实验平台的学习不仅可加深学生对自动控制系统的理论课知识理解,还可提升实践动手能力、综合设计能力以及创新能力。

工业互联网智能型自动生产线实训平台设计

为适应产业转型升级对高技能人才的要求,解决现有实训教仪控制对象单一、综合训练设备少等问题,校企合作开发了“智能型自动生产线”实训平台,将自动控制、机器人及其视觉控制、计算机网络等技术有机结合,实现智能生产的控制与管理。平台以实际毛坯工件为加工载体,以机器视觉为定位引导,进行了任务输入与供料加工站、装配站、分拣站和远程监控服务与信息管理站等产线控制的系统设计,并用于实训项目教学的运行。运行测试表明,平台系统安全可靠,适合新工科高技能人才综合技能的培养。

电子战仿真训练设备的教练控制系统设计

电子战装备在现代战争中扮演着越来越重要的角色,其复杂的技术和昂贵的费用使得与之配套的仿真训练设备成为整个装备系统的重要组成部分,是整个装备系统能够形成战斗力的关键。仿真训练设备的教练控制部分用来控制训练的进程,监视训练运行状况,记录在训练中发生的事件和产生的各种信息,采用智能评估方法对训练记录进行分析评估,判断参加训练的电子战指控员完成训练任务的得失,是整个仿真训练设备的核心。该文研究了电子战仿真训练设备中教练控制系统的设计和实现,并在实际中得到了应用。

基于Stewart平台的大柔性空间桁架结构振动控制

针对大柔性空间桁架结构的振动主动控制问题,提出一种根部测控一体化方案,即采用CCD相机在桁架根部对桁架振动进行非接触式测量和采用Stewart六杆并联平台固连在柔性桁架根部作为主动设备进行振动控制。采用ADC自适应控制算法,并基于dSPACE实时仿真系统,搭建了振动控制实验平台。使用音圈电机激振器分别作为外扰和内扰,激发柔性桁架的低阶模态,通过视觉测量系统测得振动信号,采用Stewart平台在桁架根部对振动进行抑制。低频外扰谐振实验,桁架振动振幅衰减87.7%;低频内扰谐振实验,桁架振动振幅衰减91.8%。实验结果证明所提出的桁架振动根部测控一体化方案的有效性,尤其适用于空间可展开结构的振动控制。

计算机视觉的桌面型机械臂实验平台设计

为了提升机器人实训教学水平,设计了一种基于计算机视觉的桌面型机械臂实验平台。该平台由执行系统、控制系统及软件系统组成。执行系统(机械臂本体)包括3个自由度的机械臂、吸盘、机械夹爪及画笔,可根据实验平台多种控制方式自由搭配末端执行器;控制系统由STM32控制器及其驱动板等硬件组成,采用串口通信方式,接收上位机控制指令,实现机械臂各关节的运动控制功能;软件系统是基于计算机视觉技术,利用Python语言工具,将摄像头采集到的目标物体位置信息转换成坐标控制指令,从而实现机械臂关节坐标控制、捕捉手势移动控制以及依据鼠标的移动轨迹进行示教复演等控制方式。实验结果表明,该实验平台能有效完成多种控制功能,且有结构简单、搭建方便、可操作性强、易于学习理解的优点。

基于LADRC的车用三轴增稳云台姿态控制方法研究

车载增稳视觉云台是自动驾驶车辆的重要组成部分,可实现稳定的路况图像识别。以三轴云台永磁伺服电机为研究对象,提出一种基于线性自抗扰算法的姿态稳定控制策略。基于永磁同步电机矢量控制和空间坐标姿态解算方法,建立三轴增稳云台结构模型和永磁同步电机数学模型,并获取云台空间角度信息。在云台电机姿态控制中引入线性自抗扰控制器,实现对车辆震动干扰的在线辨识与自稳调节。仿真试验结果表明,云台系统中加入线性自抗扰控制方法可有效提高系统的响应速度并减少调节时间,较之常规的PI控制具有更强的抗干扰性,因此该方法对车用三轴增稳云台姿态控制具有一定参考价值。

基于机器视觉的空间组合体地面实验位姿测量技术研究

针对空间组合体如绳系系统在地面模拟实验时具有变化复杂和响应快等特点难以实时测量问题,对空间组合体地面模拟实验系统中物体位姿测量和控制方法进行了研究。将非接触式测量的机器视觉技术应用到了组合体地面测量系统中,并从减少图像搜索位置和每个位置处的计算量角度,提出了一种改进的多模板匹配算法配合刚体平面运动位姿算法组成测量系统,以实现运动目标物体图像的实时采集;获取了目标物体上标志点的坐标,再通过坐标变换等计算动态得到了平面刚体运动位姿;利用所研制的地面模拟检测系统进行了直线运动、旋转运动和刚体平面运动等实验测试。研究结果表明:位姿测量系统的最大测量误差不超过5%,采样时间为0.2 s,可满足绳系组合体等空间组合体的测量和控制要求。

新一代全自动视觉激光打标机的研究与开发

全自动视觉激光打标机以LabVIEW为软件开发平台,以PC机为控制主体,整合计算机硬件资源与激光器、工业相机、机械手等测控硬件资源,采用软硬件标准化、一体化、模块化设计,构建产品检测与标记系统,实现上料、检测、打标、下料等工序的一体化、流程化操作。且具备完善的保护报警功能及一定的错误自处理功能,具有自动化程度高、生产效率高、适用范围广等性能优势。

飞机大部件对接及精加工系统研究

飞机机身与机翼大部件对接及孔精加工任务,存在装配对象质量大、所需精加工孔数量多、需要在总装现场进行加工等难点。为解决上述问题,设计了一种飞机大部件对接及精加工系统。在数字化测量系统的定位下,AGV平台装载运输机翼大部件,配合位姿定位系统进行机翼与机身的调姿对接,由孔精加工系统完成孔的精加工。经试验验证,系统的定位误差小于行程的0.1%,精加工孔的尺寸精度满足IT7精度。大批量孔精加工试验中,对接与精加工150个孔用时总计36 h,验证了其部署于实际生产线中的可行性。

铁路货运生产作业与管控平台背景下装卸机械智能化发展探讨

铁路货运生产作业与管控平台的推出,为货运生产、安全、管理提供了信息共享和智能化发展的平台。在阐述目前智能装卸机械技术特点,分析铁路装卸机械智能化遇到的问题及管控平台带来的机遇的基础上,结合蚌埠货运中心装卸特点,探讨管控平台背景下装卸机械智能化发展新思路:依托管控平台搭建的网络体系,通过机器视觉和图像识别,构建以人为主的智能辅助系统,以较低的投入实现初级智能化,满足管控平台运行所需的硬件要求;开展技术迭代,在智能装卸机械的应用中不断优化标准,以便于利用先进技术和成熟产品进行更高水平的智能装卸机械研发;兼顾维保体系智能化建设,提高智能装卸机械系统可靠性和运行稳定性,推动装卸机械向更加安全和智能的自动化方向发展。

纯方位角目标跟踪及移动平台可观性控制方法

为了解决未知环境下的单目视觉移动机器人目标跟踪问题,提出了一种将目标状态估计与机器人可观性控制相结合的机器人同时定位、地图构建与目标跟踪方法。在状态估计方面,以机器人单目视觉同时定位与地图构建为基础,设计了扩展式卡尔曼滤波框架下的目标跟踪算法;在机器人可观性控制方面,设计了基于目标协方差阵更新最大化的优化控制方法。该方法能够实现机器人在单目视觉条件下对自身状态、环境状态、目标状态的同步估计以及目标跟随。仿真和原型样机实验验证了目标状态估计和机器人控制之间的耦合关系,证明了方法的准确性和有效性,结果表明:机器人将产生螺旋状机动运动轨迹,同时,目标跟踪和机器人定位精度与机器人机动能力成正比例关系。