【摘 要】
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手机作为我国消费类电子产品最典型代表,其需求量逐年增加。近年来,手机制造行业存在人工装配方式速度慢、生产效率低、产品质量标准不一致等问题,不能满足日渐繁琐的装配工艺要求。而基于视觉引导的装配机器人系统能够有效的解决人工装配的弊端,实现对零部件自动装配,对降低生产成本、提高生产力和实现智能化生产具有重要的意义。本文以手机装配中的摄像头和闪光灯为研究对象,结合国内外自动装配系统的发展现状,根据装配需求
【基金项目】
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国家自然科学基金重点项目“高端智能制造的机器人视觉感知与灵巧作业控制”; “机器人视觉感知与控制技术国家工程实验室项目”;
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手机作为我国消费类电子产品最典型代表,其需求量逐年增加。近年来,手机制造行业存在人工装配方式速度慢、生产效率低、产品质量标准不一致等问题,不能满足日渐繁琐的装配工艺要求。而基于视觉引导的装配机器人系统能够有效的解决人工装配的弊端,实现对零部件自动装配,对降低生产成本、提高生产力和实现智能化生产具有重要的意义。本文以手机装配中的摄像头和闪光灯为研究对象,结合国内外自动装配系统的发展现状,根据装配需求研究和设计了一种视觉引导装配系统,并重点对系统中视觉定位和标定方法进行研究,实现手机中的摄像头和闪光灯自动装配。本文主要研究工作如下:(1)视觉引导手机零部件装配系统平台设计,针对手机零部件装配需求,从机械结构、机器人组装系统结构和视觉引导方案三个方面展开了详细说明,并根据装配任务介绍了装配流程。(2)研究手机零部件视觉定位方法,根据手机外壳、摄像头、闪光灯的图像特征,在图像预处理中,分析了图像去噪和增强原理,并实现一种基于LC算法用于手机零部件的显著性检测;在图像分割中,研究并实现一种基于遗传算法的直方图熵分割方法;在目标轮廓提取中,研究并实现一种基于Moore边界追踪方法,并根据圆形度、面积两个轮廓尺寸特征筛选出目标轮廓;在手机零部件中心定位中,针对常用圆检测方法定位精度不足、鲁棒性差、受噪声影响大等问题,提出一种改进的基于弧线段检测圆拟合方法,由对比实验结果可知,本文视觉定位方法重复定位误差小于0.44个像素、运行时间小于0.172s,可以准确的定位手机零部件。(3)研究手机零部件装配系统标定方法,针对相机镜头引起图像产生畸变现象,对相机标定进行研究,矫正畸变图像;针对现有手眼标定方法过程繁琐,标定精度低的问题,提出一种改进的基于空间点坐标转换的手眼标定方法,实验结果表明,标定精度误差小于0.178mm,机器人能够精准的吸取与装配手机零部件。(4)设计手机零部件装配软件系统,首先根据论文装配对象和系统需求,设计了软件系统整体结构,然后对软件界面功能进行介绍,最后对整个系统进行装配测试,由测试结果可知,系统装配成功率高于99.3%,满足系统装配要求。
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