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【6h】

一种陶瓷壳体自动上料装置的关键技术研究

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摘要

1 绪论

1.1 论文的研究背景及意义

1.2 国内外研究发展现状

1.2.1 自动上料装置研究与发展现状

1.2.2 视觉伺服机器人在自动上料中的应用

1.3 论文的主要研究内容及组织结构

2 自动上料系统的工作原理与方案设计

2.1 设计原则及模块划分

2.1.1 模块化设计原则

2.1.2 自动上料系统的功能划分

2.2 供料器结构设计

2.2.1 取料原理介绍

2.2.2 料斗和旋转架的设计

2.2.3 凸轮的设计

2.2.4 滑台的选型

2.3 机械手设计与选型

2.3.1 气爪选型

2.3.2 机械手腕部设计

2.3.3 抓取系统选型

2.4 本章小结

3 供料器的仿真分析

3.1 引言

3.1.1 ADAMS虚拟样机技术

3.1.2 ADAMS二次开发

3.2 凸轮机构仿真

3.2.1 凸轮机构的模型创建

3.2.2 凸轮机构的动力学分析

3.3 仿真实验前的准备

3.3.1 陶瓷壳体随机姿态的生成

3.3.2 添加接触的宏命令

3.3.3 位置参数化

3.4 单个陶瓷壳体取料分析

3.4.1 单个陶瓷壳体自由下落分析

3.4.2 单个陶瓷壳体取料分析

3.5 多个陶瓷壳体取料分析

3.5.1 仿真实验设计

3.5.2 仿真结果分析

3.6 本章小结

4 陶瓷壳体姿态图像识别程序设计

4.1 引言

4.1.1 图像识别的基本方法

4.1.2 陶瓷壳体姿态特征与识别方法

4.2 陶瓷壳体姿态的分类与判别

4.2.1 相关图像预处理技术

4.2.2 陶瓷壳体正立与侧立姿态的区分方法

4.3 陶瓷壳体正立姿态识别方法

4.3.1 Canny算子检测边缘

4.3.2 Hough变换与边缘特征提取

4.4 陶瓷壳体侧立姿态识别方法

4.5 程序运行测试

4.6 本章小结

5.供料器的取料实验

5.1 实验设计

5.1.1 实验装置介绍

5.1.2 实验方法

5.2 改进前取料实验

5.2.1 500个陶瓷壳体取料实验

5.2.2 150个陶瓷壳体取料实验

5.3 改进后取料实验

5.3.1 改进方法

5.3.2 实验结果分析

5.4 本章小结

6.总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

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摘要

突跳式温控器是小家电中用于温度控制和过热保护的关键部件,其性能稳定可靠,使用寿命长。突跳式温控器前装配线上,陶瓷壳体现采用振动上料盘上料,但带来的问题是:金属与陶瓷摩擦使壳体表面发黑;振动造成的粉尘导致产品导通不良;容易卡料和运行噪声大。这些问题已经成为提升产品质量的瓶颈,因而亟待研究开发一种无振动、壳体不发黑、无卡料的新型上料装置。
  本文设计开发了一种能够满足上述要求的自动上料系统,分为三个模块:供料器、图像识别系统以及取料机械手。其中,供料器完成陶瓷壳体的分离和初步定向,图像识别系统识别初步定向后的六种姿态,并发送指令控制取料机械手完成陶瓷壳体的最终定向和转移。对不同模块,分别阐述了实现其功能的关键技术。对供料器,从结构设计、仿真到实验验证进行了完整地分析,基于ADAMS对供料器的凸轮机构以及取料性能进行了仿真分析,利用ADAMS二次开发建立了取料仿真模型,并制作了样机进行取料实验,通过对实验结果的统计分析,改进了样机各部件的动作流程,进一步提高了取料成功率。对图像识别系统,开发了图像识别程序,对输入图像进行灰度化、中值滤波和二值化处理,计算二值图像的欧拉数将图像姿态分为了正立和侧立两类。对正立姿态图像提取了边缘,经过图像裁剪、Hough变换等方法提取了特征值,并根据大量样本的分析确定了判定阈值,将特征值与阈值比较即可区分两种正立姿态。对侧立姿态图像,从水平和竖直两个方向对二值图像进行扫描确定了四个特征值,找出最大的特征值即可区分四种侧立姿态。图像识别程序前期在MATLAB中设计实现,后期在VisualStudio开发环境下基于C语言编写,并对输入的72张测试图进行识别,无误判。对取料机械手,选型了Festo抓取系统,能够实现XY方向的移动,并设计了两个自由度的机械手腕部,能够根据陶瓷壳体的六种不同姿态调整抓取姿势,并将抓取的陶瓷壳体旋转至同一规定姿态。

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