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《东华大学》 2017年
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基于视觉的鞋面补强生产线系统中的机械手设计与开发

王玉涵  
【摘要】:随着制鞋业和制造业的不断发展,鞋产品的自动化生产已成为一种必然的趋势。鞋面补强是制鞋工艺的一个重要步骤,鞋面补强能够有效提高鞋产品的耐穿性和实用性。为提高生产率,提高制鞋质量,增强企业竞争力。本文基于机器视觉,对鞋面补强生产线中的机械手设计与开发展开研究,设计了一套用于自动化鞋面补强的生产线系统,包括鞋面补强生产线系统设计,基于视觉的补强姿态检测,机械手运动分析及机械手轨迹规划。本文主要研究内容如下:(1)鞋面补强生产线系统设计:鞋面补强生产线系统主要包括机械手、补料箱及补料、视觉系统和传送系统,通过PC控制使得各部分相互配合。利用视觉系统获取补料箱中补料图像,经过图像处理后获取补料具体位姿,并驱动机械手进行吸取并传送到指定位置。(2)基于视觉的补强姿态检测:通过设计补强视觉检测系统,分析摄像机成像过程并进行相机标定,从而设计鞋面补强定位孔圆心检测系统,在分析鞋面及补料几何特性的基础上,提取补料图像背景,并对图像进行二值化、预处理、形态学组合处理、减运算完成定位孔的检测;设计了鞋面补强定位孔视觉检测系统,在MATLAB环境下编程和调试,并通过质心算法求解补料定位孔中心坐标。(3)机械手运动学分析:根据机械手参数运用D-H法建立数学模型,计算并推导出机械手的正运动学公式;再根据正运动方程联立解耦得出机械手的逆运动学解。运用MATLAB对机械手进行模拟,对机械手的运动学进行分析,并基于MATLAB计算出机械手在路径点处的位姿,编辑逆运动解得函数从而可以使MATLAB对机械手位姿进行反解,再根据实际环境中的位置参数求得机械手在起始点,提升点,下放点,终止点的位姿。(4)机械手轨迹规划:结合正逆解模型,对机械手进行轨迹规划,并基于MATLAB计算出机械手在路径点处的位姿。采用两种多项式插值的轨迹规划的方法,通过使用MATLAB进行分析和比较,并从中选取出对系统适用的方法。基于运动学模型的轨迹算法模拟实现,并根据模拟的结果得出结论,使选用的规划方法可以很好解决机械臂在工作过程中的平稳性问题。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TS943.5

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