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1、士学位论文基于CCD的安全气囊装配质量检测装置设计摘要随着自动化生产能力的提高，现代工厂中经常会出现需要机械自动检测的场合，那么就非常需要配合视觉系统的机器人来实现这项工作。用视觉检测用 X-Y直角坐标机器人是非常必要的。 本次设计主要包括两个重要的部分。一是对小型直角坐标机器人机械结构的设计，具体包括伺服电机，滚珠丝杠和导轨的选择，实现了 X-Y 直角坐标机器人的直线控制和操作过程；第二部分是对图像采集系统的设计，具体包括CCD摄像机和图像采集软件的设计，以及图像处理的方法和程序设计。本文主要借助于运用MATLAB实现图像的边缘提取，采用BP人工神经网络提高图形识别能力阐述了BP神经网络的基
2、本原理，建立了故障图形识别系统，并进行了实例仿真。 视觉检测用 X-Y直角坐标机器人能够根据其检测结果快速地显示图象,输出数据,发布指令,执行机构可以配合其完成位置调整,好坏筛选,数据统计等自动化流程。与人工视觉相比较,机器视觉的最大优点是精确,快速,可靠,以及信息数字化程度很高。 关键词视觉检测；直角坐标机器人；MATLAB；伺服电机Design of airbag assembly quality detection device based on CCDAbstractWith the automation to increase production capacity, modern
3、factory machinery often there is a need to automatically detect the occasion, then a great need for the robot with the visual system to achieve this task. Machine vision is to make the machine was part of eye and brain function, the geometry can be measured automatically, the printing quality of the
4、 appearance of defects and product identification, such as the quality of the work of identification. Machine vision systems are generally used in fully automated, reliable and efficient mass production of non-contact detection in the process of identification. Common vision systems typically includ
5、e: light source, lens, CCD camera, frame grabbers, image processing software, monitors, communication / input and output units, such as. Linear motion modules from the multi-axis motion system called the Cartesian coordinate robots, various sports-axis Cartesian coordinate system usually corresponds
6、 to the X axis, Y axis . Cartesian coordinate robot mainly by a number of linear motion units, drive motor, control system and the end of the composition operator. As a result of the community on the visual detection and rectangular coordinates the increasing demand for robots, it is necessary to th
7、e design of visual inspection with XY Cartesian coordinate robot. The design includes two important parts. First, the small rectangular coordinates of the robot mechanical structure design, including servo motor, ball screw and guide the choice of the realization of the XY rectangular coordinates of
8、 the straight-line robot control and operation; second part of the image acquisition system design, including CCD cameras and image acquisition software design, and image processing methods and procedures of design. Detection of which is a MATLAB as the main t, CCD cameras can be collected in accord
9、ance with the digital image, and then through MATLAB . Visual inspection with X-Y Cartesian coordinate robot in accordance with its test results can be quickly displayed images, output data, issued an order, the executing agency can adjust the completion of its location, quality of screening data an
10、d other automated processes. Compared with the artificial vision, machine vision is the greatest advantage of accurate, fast, reliable, and high degree of digital information. Keywords Visual Inspection；Cartesian coordinates robot; MATLAB; Servo motor不要删除行尾的分节符，此行不会被打印- IV -目录摘要IAbstractII第1章 绪论1第2章
11、 基于PC的数字控制系统42.1 微型计算机与数字控制技术42.2 开放式数控系统5第3章 X-Y直角坐标机器人结构设计73.1 滚珠丝杠副的选择73.2 滚动轴承选择113.3 线性导轨的选择12第4章 交流伺服电机与驱动器154.1 交流伺服电机与驱动器154.1.1 伺服驱动器的概述154.1.2 伺服驱动器外观和接线图164.1.3 SINAMICS V80 输入输出接线184.1.4 伺服驱动器选择194.2 本章小结21第5章 控制系统设计225.1 位置控制单元 FX2N-20GM 及FX2N-1PG 概述225.2 位置控制单元 FX2N -20GM 安装和接线225.2.1
12、FX2N-20GM 的安装225.2.2 外部输入输出电路235.3 PLC 控制系统设计235.3.1 测试机器人的工作过程235.3.2 测试机器人控制方式265.3.3 控制系统的构成和 PLC 的选型265.3.4 测试机器人控制程序设计285.4 本章小结28第6章 CCD成像及图像采集296.1 CCD成像概念296.2 系统方案设计306.2.1 图像采集卡的选择306.2.2 CCD摄像机的选择346.2.3 图像采集及控制系统示意图35第7章 基于MATLAB视觉检测377.1 安全气囊卡扣图形的数字化及前处理377.2 Hough直线特征提取387.3 本章小结40结论41
13、致谢42参考文献43附录A44千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行- 15 -第1章 绪论机器视觉检测系统通常采用CCD(Charge Coupled Device)照相机摄取检测图像,将其转化为数字信号,再采用先进的计算机硬件与软件技术对图像数字信号进行处理,从而得到所需要的各种目标图像特征值,并在此基础上实现模式识别,坐标计算,灰度分布图等多种功能。机器视觉检测系统能够根据其检测结果快速地显示图象,输出数据,发布指令,执行机构可以配合其完成位置调整,好坏筛选,数据统计等自动化流程
14、。与人工视觉相比较,机器视觉的最大优点是精确,快速,可靠,以及信息数字化。 本设计主要内容是设计小型精密 X-Y直角坐标机器人的机械结构，用它来驱动 CCD摄像机移动。主要针对在校学生对数控 X-Y工作台的深入和全面的了解掌握，在硬件和软件上都作了全面的陈述。目的在于通过对 X-Y工作台的构造和原理特点进一步加深学生对 X-Y工作台的理解，以至于更深的研究和开发。在硬件设计中，机械结构部分由于与其它设计环节联系不大而作为独立部分在最后一章中介绍。电路部分因为与软件设计联系较为紧密而与之一同介绍，并对电路特点和功能作简单的分析和研究。由于涉及较多数控知识，本文对其中许多基本原理及定义都作了较详细
15、的解释。近年来，随着生产工艺日益完善，液晶显示器在包括笔记本电脑、监视器、桌上电脑、数码照像机和数码摄像机在内的所有显示器领域中都得到了迅速的普及和应用。 本项目采用直角坐标机器人移动摄像机逐个采集安全气囊的气体发生器支架和饰盖间卡扣连接的视觉图像，以提高单个视图的图像分辨率，并运用MATLAB实现图像的边缘提取，采用人工神经网络提高图形识别能力，解决人工检测费时和可靠性差的问题，为提高安全气囊自动装配线自动化检测水平提供一定的基础研究。另外，还可以加强研究小组的同学的科学研究水平，使同学了解工厂实际情况和技术需求，扩展同学自动控制和图像处理等研究方向的知识。因此，项目在教学和科研方面都具有一
16、定的作用和意义在我国，随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车的行驶速度越来越快，特别是由于汽车拥有量的迅速增加，交通越来越拥挤等诸多因素导致近年来汽车安全事故的损失逐年上升。所以，汽车的安全性就变得尤为重要。安全气囊主要是为了防止汽车碰撞时车内乘员和车内部件间发生碰撞而造成的伤害，它通常是作为安全带的辅助安全装置出现，二者共同作用。安全气囊的保护原理是：当汽车遭受一定碰撞力量以后，气囊系统就会引发某种类似微量炸药爆炸的化学反应，隐藏在车内的安全气囊就在瞬间充气弹出，在乘员的身体与车内零部件碰撞之前能及时到位，在人体接触到安全气囊时，安全气囊通过气囊表面的气孔开始排气，从而起到铺垫作用，减轻身体所受冲击力，最终达到
