基于机器视觉的机器人自动喷胶系统的研制与应用

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1、工程硕士学位论文基于机器视觉的机器人自动喷胶系统的研制与应用作者姓名贾明峰工程领域机械工程校内指导教师胡国清校外指导教师张聪所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年04月ResearchandApplicationofRobotAutomaticSprayingSystemBasedonMachineVisionADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：JiaMingfengSupervisor：Prof.HuGuoqingSeniorEngineerZhangCongSouthCh

2、inaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TP271学校代号：10561学号：201521002188华南理工大学硕士学位论文基于机器视觉的机器人自动喷胶系统的研制与应用作者姓名：贾明峰指导教师姓名、职称：胡国清（教授）、张聪（高级工程师）申请学位级别：工程硕士工程领域名称：机械工程论文形式：□产品研发□工程设计☑应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：图像处理及机器人运动研究论文提交日期：2018年04月12日论文答辩日期：2018年05月28日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会

3、成员：主席：黄汉雄委员：胡国清王喜顺李开林张林泉摘要制鞋喷胶工艺是鞋类生产过程中最重要的关键工艺之一，目前，一些中小型制鞋企业仍以手工涂胶为主。为了提高上胶质量与效率，同时降低企业生产成本，本课题对基于机器视觉的自动化喷胶系统进行了研制。机器视觉技术的应用能够实现鞋底自动识别与定位、智能化喷胶轨迹提取、自动完成喷胶作业等功能，不仅能提升企业自动化水平，还能带来一定的经济效益。在研究过程中，首先根据系统技术要求，通过理论分析与计算对系统关键设备进行了选型设计；分析了视觉系统坐标转换原理，完成像素坐标到机器人世界坐标的转换；建立胶膜生长速率模型，通过实验确

4、定了喷枪的最佳工作距离与条件；设计了喷胶轨迹提取相关的图像处理算法与流程，对不同的图像处理方法进行分析比较，对比处理所得结果，最终选择中值滤波进行图像预处理，选择改进型Canny边缘检测算子进行边缘检测；采用NURBS曲线插值算法对偏置得到的喷胶轨迹离散点进行插值处理，得到了连续且平滑的喷胶轨迹；对喷胶机器人的正逆运动学进行了分析，根据各关节的运动范围约束确定了机器人的工作空间；分别采用三次样条插值法、三次准均匀B样条插值法和三次三角贝塞尔样条插值法对各关节的关节角进行了轨迹规划，对三次样条插值法和三次三角贝塞尔样条插值法的加速度突变问题进行了改进，并

5、对不同算法的规划效果进行对比分析，选择了适合于本课题的改进型三次三角贝塞尔样条插值法。设计并搭建了系统硬件平台，完成了主要模块的控制程序设计并开发了人机交互界面；基于所研发的自动化喷胶系统进行了性能验证实验。现场测试与实验证明：喷胶轨迹提取相关算法设计合理，系统能够准确提取到喷胶轨迹；采用的轨迹规划算法性能较好，机器人运行平稳无冲击，喷出的胶线均匀且达到技术要求，可以满足企业工程应用的需要。关键词：机器视觉；曲线插值；自动化喷胶；轨迹规划IAbstractThesolesprayingprocessisoneofthemostimportantproc

6、essesinfootwearproduction,atpresent,thegluingprocessofmostcompaniesisstilldonemanually.Inordertoimprovethequalityandefficiencyofsolegluingandreducethecostofproduction,theautomaticsprayingsystembasedonmachinevisionisdeveloped.Theapplicationofmachinevisiontechnologycanachievethefo

7、llowingfunctions:automaticidentificationandpositioningofsoles,automaticextractionofspraytrajectoryandcompletesolespraying.Researchonautomaticsprayingsystemnotonlycanimprovethelevelofautomation,butalsobringeconomicbenefitstothecompany.Inthecourseofresearch,accordingtothetechnical

8、requirementsofthesystem,throughtheoreticalanaly