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1、word某某大学本科学生毕业设计论文机器视觉平台的结构设计与动态仿真学 生：袁沙学 号：20073062指导教师：廖强专 业：机械电子工程某某大学机械工程学院二O一一年六月Graduation Design(Thesis) of Chongqing UniversityMachine vision platform structure design and dynamic simulationUndergraduate: Yuan ShaSupervisor: Prof. Liao QiangMajor: Mechatronics EngineeringCollege of Mechanica
2、l EngineeringChongqing UniversityJune 2011 / 摘 要近年来，视觉测量技术开展迅速，应用领域不断扩展，测量精度日益提高，但尚不能满足高科技开展，精细细微加工，在线检测等方面的要求。而传统的测量仪器只能在操作人员的牵引下完成对被测外表的测量，测量效率已经跟不上科研实验、生产加工的节奏。因而，研究人员不断寻求新的途径和手段，基于机器视觉的测量平台将机器视觉技术引入测量平台的测量过程中，通过处理采集到的视场图像，得到相机与被测外表的准确位置，被引导测量系统完成自动测量。该系统将测量平台的高精度特点与机器视觉技术的柔性相结合，可以提高机器视觉测量平台的工作效率
3、。本文从机器视觉技术出发，详细阐述了基于主动视觉的二维精细检测技术的根本原理、根本方法和在工程中的成功应用。并在平面二维检测的根底上，通过对主动视觉技术的研究，设计了一套主动视觉二维精细检测系统。该系统通过对目标边缘自动跟踪来计算目标的几何特征参数如长度、直径、角度等，具有较高的测量精细。本文侧重于基于主动视觉的二维精细检测系统的机器视觉平台的结构设计与动态仿真。主要研究内容与结论如下：在二维精细检测根本原理的根底上，研究分析主动视觉系统在工程实践中的应用，提出基于主动视觉精细检测的整体方案。完成主要完成摄像机伺服移动平台、系统光学平台的设计、照明系统的设计。搭建主动视觉精细检测平台，建立了一
4、个全新的视觉测量空间坐标体系。实验证明，本文所完成的基于主动视觉的自准直跟踪系统的方案是可行的，有较高的检测和定位精度，位置精度为，角度精度达到。关键词：主动视觉，伺服移动平台，光学平台，三维测量ABSTRACT In recent years, the rapid development of the visual measurement techniques, applications continue to expand, increasing accuracy, but still can not meet the high-tech development, precision fi
5、ne processing, and online testing and other requirements.The traditional measuring instruments can only be done under the traction operator on the measured surface measurement, measurement of efficiency has not keep up with scientific experiments, production and processing of rhythm.Thus, researcher
6、s continue to seek new ways and means of measurement based on machine vision machine vision technology into the platform will be measured during the measurement platform, by processing the collected field image, get the camera and measured the exact location of the surface was measurement system to
7、plete the automatic measurement guide.The system features high-precision measurement platform with the flexibility of machine vision technology bined with machine vision measurement platform can improve the work efficiency.This departure from the machine vision technology, detailed two-dimensional a
8、ctive vision based detection technology, the basic principles of precision, the basic methods and success in engineering applications.Detected in the two-dimensional, based on active vision technology through research, design a set of precise two-dimensional active vision inspection system.The syste
9、m automatically tracks the target edge of the target to calculate geometric parameters (such as length, diameter, angle, etc.), with a higher measurement precision.This paper focuses on two-dimensional active vision-based precision machine vision inspection system platform design and dynamic simulat
10、ion. Main contents and conclusions are as follows:The basic principles of two-dimensional precision inspection, based on active vision system research and analysis in engineering practice in the application of active vision based precision testing proposed overall program.pletion of the camera serve
11、r to plete the major mobile platform, the system optical platform design, lighting design.Active vision to build sophisticated detection platform, the establishment of a new coordinate system for visual measurement space. Experimental results show that the pletion of this active vision-based trackin
12、g system of self-alignment scheme is feasible, a higher accuracy of detection and location, location accuracy, precision angle.Keywords：Active Vision, Servo mobile platform,Optical bench, Three-dimensional measurement目 录中文摘要ABSTRACT1绪论11223342机器视觉平台伺服移动单元结构设计52. 1 机器视觉平台的组成与原理6 2. 2 三维伺服移动单元67791214
13、15 2. 3 系统光学平台16 2. 4 三维伺服平台和光学平台检测报告16 2.5 本章小结173机器视觉平台光学照明系统设计18 3. 1光源18 3. 2照明系统18 3. 3成像系统远心光路的应用19 3. 5本章小结234机器视觉平台的搭建与三维仿真24机器视觉三维伺服移动单元24机器视觉照明系统27本章小结275机器视觉平台系统误差分析28各轴垂直度误差分析296总结33参考文献351 绪 论1.1 机器视觉概述 用机器人代替人类去工作，让人类从枯燥冗繁的工作中解放出来一直是人类的梦想。虽然有许多工业机器人已经成功地应用于汽车、机械、电工电子、橡胶、食品、木材等诸多领域，但只能局
14、限于做一些简单的、重复性的工作，究其开展与应用受限制的原因，主要是机器人智能程度不高，不能完全根据现场情况自主地进展工作。机器视觉技术最早起源于上世纪50年代的统计模式，虽然机器视觉技术相对其它技术，起步教晚，但其开展速度很快。由于机器视觉技术用摄像机与计算机模拟人类的眼睛与大脑，很大程度上提高了机器人的智能识别系统。把计算机的高速性、可重复性与机器视觉的柔性相结合，可以大大提高机器人的柔性和自动化程度。通过摄像头采集被测工件的形状等轮廓参数(也可以采集色彩、纹理等信息)，通过图像处理得到被测工件的特征参数，用这些特征参数与预存的标准参数进展比拟，判断被测工件是否合格，通过控制执行机构，带动传
15、送平台上的被测工件移动到对应产品区域;通过这种机器视觉的检测方法，不仅测量效率比人工测量快，而且测量准确，因此类似的以机器视觉技术为根底的工件检测已经在很多工厂应用。在这一领域，主要有两类方法：一类是仿生学的方法，参照人类视觉系统的结构原理，建立相应的处理模块，完成类似的功能和工作；另一类是工程的方法，从分析人类视觉过程的功能着手，并不去刻意模拟人类视觉系统内部结构，而仅考虑系统的输入和输出，并采用任何现有的可行手段实现系统功能。它主要具有以下几个特点： 1精度高；作为一个准确的测量仪器，设计优秀的视觉系统能够对一千个或更多部件的一个进展空间测量。因为此种测量不需要接触，所以对脆弱部件没有磨损和危险。 2连续性；视觉系统可以使人们免受疲劳之苦。因为没有人工操作者，也就没有了人为造成的操作变化。多个系统可以设定单独运行。 3本钱
