基于机器视觉的辐射单元装配方法研究

作     者：隋裕阳 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王瑞

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：辐射单元 灰度差 模板匹配 装配精度 相机标定 

摘      要：机器视觉技术因其获取信息快、非接触、精度高的优点,已经广泛应用于目标定位、产品质量检测、物体识别等领域。为推进雷达装配的智能化发展,解决由人工装配带来的装配效率低、检测速度慢且精度低等问题,本文提出一套基于机器视觉引导机械手装配与检测辐射单元的方案,来替代目前纯人力的工作方式。主要工作如下:(1)进行相机标定。建立摄像机成像模型,并考虑相机畸变对成像的影响。采用张正友棋盘格标定法,计算相机的内外参数,确定图像像素坐标系与世界坐标系的旋转平移关系。(2)对辐射单元中心点提取算法进行研究设计。提取思路是通过定位辐射单元外轮廓直线位置来推算出其中心点位置。首先验证了Hough变换算法在工业环境噪声干扰的情况下,用于提取辐射单元外轮廓直线具有不稳定性;然后重新设计了一种基于灰度差的算法来精确拟合辐射单元轮廓线,为减少该算法的计算量和运行时间,结合形状信息的模板匹配方法对辐射单元进行初步定位,从而缩小算法需要遍历的目标区域。最后取多个辐射单元进行中心点提取实验,验证了算法的可行性。(3)对辐射单元基于装配精度进行排布仿真研究。通过分析辐射单元的偏差来源以及偏差传递方式,编写算法,实现基于一组含特定制造误差的辐射单元,能快速找出其最佳排布方式,使相邻辐射单元间的装配误差实现最小化。本文最终搭建以伺服电机驱动的三轴运动平台,对辐射单元进行抓取安装实验。从实时性和精确性角度出发,验证了上述图像处理算法和排布仿真算法的可行性与稳定性。为后续阵面雷达全自动化、智能化装配方案的实行铺平了道路。