视觉控制技术在压电驱动细胞注射装置中的应用

提出了基于数字图像处理技术的细胞注射视觉控制系统,采用人工交互控制与计算机自动定位相结合的闭环视觉控制方法,通过CCD数字图像采集系统识别出细胞和注射针尖的位置信息,并进行细胞和针尖之间相对距离的动态自动定位和反馈控制。结果表明:控制系统自动定位精度达到0.05μm,提高了细胞注射精度,解决了目前在细胞注射过程中人工操作工作量大、定位精度不高以及自动化程度低等问题。     

显微注射中细胞自动搜索与定位方法研究

在面向生物工程的显微注射机器人系统中,迅速地在视野中寻找到目标细胞并精确定位可以有效减少操作人员的工作量,是实现自动化显微注射的必要条件。提出了一种基于视觉的细胞搜索方法,可自动扫描目标平面,能准确识别出目标平面内的细胞并可通过视觉伺服实现细胞定位,便于进一步的注射操作。实验证明该方法可有效地从细胞培养皿中快速识别出细胞,并能实现细胞位置的精确定位。     

基于运动估计和图像匹配的视觉控制算法

针对微操作的作业空间小、路径可估计、位移及定位精度要求高等特点,提出了一种基于运动估计和图像匹配的视觉伺服控制算法,该算法将运动估计引入到视觉伺服中,利用运动估计出末端执行器下一次可能出现的位置,进行小区域的匹配搜索,而不进行整个视频区域的匹配搜索,大大减少了图像匹配时间,提高了实时性和实用性,并增强了鲁棒性。将该算法应用于解决细胞注射微操作过程中的位移以及精密定位等问题,研究了此算法的可行性以及理想运动轨迹的计算和实际运行的轨迹,给出了实现视觉伺服控制算法的数学推导模型及公式。实验结果表明:此算法实现了实时跟踪和识别定位,且鲁棒性好,可应用于大多数的微操作中的移动定位。     

基于人工路标的机器人视觉定位研究

自定位和位置估计是自主移动机器人最重要的能力之一。根据摄像机透视映射原理,确定内外参数来推算机器人位置。基于实验分析,提出了一种人工路标方案。通过建立以RGB的值域范围为分割点,分层实现彩色图像的目标与背景分离,从而完成了图像标志的识别。试验表明基于人工路标信息的视觉定位系统能够有效识别出机器人,实现反馈机器人的当前位置。     

基于结构光三维视觉焊缝跟踪系统的研究

研制了一套基于结构光三维视觉传感器的焊缝自动跟踪系统．其原理是,采用VC语言开发出图像处理软件,通过计算机准确提取三维视觉传感器检测到的焊缝的中心位置,再反馈到控制机构发出控制信号,控制执行机构,达到对焊缝的跟踪．并通过试验验证了基于结构光三维视觉传感器焊缝跟踪系统的可靠性．     

吊装用起重机自动定位视觉伺服控制

传统起重机自动定位方法精度低,稳定性差,不能形成真正的闭环控制,现有起重机视觉定位方法普遍存在抗扰动性能差和视觉雅可比矩阵参数难以获得等问题。为了解决外部扰动影响视觉伺服定位精度和稳定性的问题,建立了扰动工况下吊装末端执行器的位姿数学模型,提出一种基于自抗扰控制器的视觉伺服扰动抑制方法。根据图像投影特性,得出雅可比矩阵参数与图像特征微分关系方程,设计了雅可比矩阵参数估计值自适应更新率,并建立闭环动力学方程。根据图像特征误差,构建李亚普诺夫函数,给出了系统稳定性证明。进行仿真与实验分析,结果表明:当视觉误差收敛后,位置与速度曲线均趋于零值,说明在视觉不确定性和恒定、瞬时扰动的情况下,本文方法仍然具有令人满意的定位精度。通过与其他控制方法的对比结果分析可知,本文方法在保证视觉伺服系统定位精度的同时,能够加快视觉误差的收敛速度,具有更好的稳定性,因此,适用于吊装用起重机自动定位视觉伺服系统。     

偏心口检测与自动定位系统的研究

针对国内外罐装技术的发展现状以及长期从事该工作的人员会受到身体伤害,提出了基于机器视觉技术的剧毒液体自动灌装机桶口自定位技术。系统利用CCD传感器技术,图像采集与传输技术,快速采集灌装桶图像,传输到计算机中,然后利用图像边缘检测技术,把灌装桶盖表面图像与背景分离,提取出桶盖表面图像,进一步采用Hough变换,对提取出的桶盖表面图像处理,计算出加注口的位置,经过坐标变换,将加注口的位置坐标从图像像素逻辑坐标转换到空间坐标。最后利用步进驱动系统与机械传动系统将注油枪带动到加注口上方,实现自动定位。     

利用PLC脉冲输出和高速计数功能实现轴的精确定位控制

目的 研究利用PLC（可编程序控制器）的高速计数功能，通过构建闭环控制系统模型，实现轴定位的精确位置控制．方法 构建闭环控制系统模型，利用PLC的高速计数功能读取和电机同步的光电码盘发出的高速脉冲信号进行计数．结果 实现了步进电机的闭环控制和轴定位的精确位置控制．结论 PLC的高速计数功能在实际工作中得到了很好的应用，对设备自动化改造和自动机构的控制具有理论和实际指导意义。     

微薄硅晶片高速视觉定位及矫正系统

为解决当前机械定位存在的不足,提出了一种微薄硅晶片高速视觉定位及矫正系统. 视觉定位算法采用链码跟踪以及Principal Component Analysis（PCA）获得“主元”,在此基础上采用线段聚类的直线检测算法,拟合出电池片的边缘直线;然后计算出电池片的位置和角度偏差,通过机械手进行位置和角度矫正. 实验结果验证了该系统算法的实用性. 在实际生产中,该系统能够快速、精确地对电池片进行定位和矫正,大大增加了电池片串焊的效率和精度.     

基于视觉反馈的板球系统定位控制

建立了板球系统的数学模型,针对视觉反馈环节进行了摄像机标定及小球位置解算,采用PID算法实现了小球的定位控制。在实物板球系统上进行了定位实验,达到了定位误差均在1 mm以内的控制效果。     

横向激励千瓦级CO2激光热处理控制系统

论述了采用PC机及MS4201开关量I／O5板、MS1229A／D板等组成的新型计算机控制系统来取代原激光处理系统的单板机控制。并运用C语言自行设计了相应接口及控制软件实现了激光器输出功率的计算机控制及对数控加工机床的优化控制,并辅以友好的人机操作界面,显著提高了热处理系统的工作效率及稳定性。     

横向激励千瓦级CO_2激光热处理控制系统

论述了采用PC机及MS 42 0 1开关量I/O板、MS 1 2 2 9A/D板等组成的新型计算机控制系统来取代原激光热处理系统的单板机控制 .并运用C语言自行设计了相应接口及控制软件实现了激光器输出功率的计算机控制及对数控加工机床的优化控制 ,并辅以友好的人机操作界面 ,显著提高了热处理系统的工作效率及稳定性     

基于牛顿-拉夫森数值算法的杆机构位置求解

较为复杂的平面多杆机构位置描述常以难于求解的非线性超越方程为基础,其各杆的位置求解通常是个难点.而采用了基于矩阵求解的牛顿-拉夫森数值算法使平面多杆机构位置求解得以简化.给定各杆位置一个初始近似解,然后通过迭代的方法,最终使各杆位置的求解满足精度要求,从而获得各杆位置精确解.以平面六杆机构为例,以Matlab软件为工具简便快速的计算出机构各杆位置变化规律,证明其适用于复杂的平面多杆机构位置求解.     

典型接头的机器人视觉传感图像处理技术

针对国内现有的弧焊机器人视觉传感图像处理系统通用性、鲁棒性差而无法满足实际焊接过程焊缝跟踪需要的现状,以Panasonic-TA1400六自由度弧焊机器人为试验平台,构建了典型接头机器人视觉传感硬件系统,并基于LabVIEW语言开发了视觉传感通用图像处理系统.运用二维小波变换技术对典型接头焊缝图像进行了降噪和边缘检测处理,既有效滤掉了背景噪声,又基本完整地保留了激光光带的边缘.而在激光光带中心线抽取和焊缝特征点检测方面,采用了逐行(列)快速搜索和逆序快速查找数组最大值方法,简单有效,同时兼顾了精确度和速度要求.试验表明,整个图像处理方法效果良好,能够满足后续跟踪系统实时性要求.     

机器视觉测量算子耦合显微图像内容的快速聚焦机制

针对显微聚焦速度慢、精度不够等难题,设计了机器视觉测量算子;根据显微图像内容,自动选择图像有效聚焦点,提出了二者相融合的快速自动聚焦算法.将最大灰度值像素作为有效聚焦点,并引入清晰度评价函数,嵌入爬山搜索法,快速锁定Z轴聚焦位置,解决显微聚焦速度慢、精度不够的问题.实验结果表明,相对于传统方法,文中算法具有更高的聚焦效率与精度.方案应用在快速自动聚焦上可以达到较好的效果,在工程上应用是可行的.     

足球机器人视觉色标的快速识别

在FIRA Mirosot足球机器人比赛中,视觉系统是比赛系统中获得环境信息的惟一途径.视觉系统的识别速度和精度对比赛的胜负有很大的影响.针对传统视觉系统的缺陷,在色标设计方案、图像处理、分割快速跟踪方面对足球机器人视觉系统进行改进,以期达到明显减少了计算量和提高实时性的目的.通过实验对比赛中该方案在速度和精度两方面的优越性进行了验证.     

基于视觉识别的电子器件性能检测与控制系统研究

机器视觉系统在图像处理时耗费系统大量资源,这导致了系统实时性、稳定性和精确性差．不能满足实时控制的要求。这个缺点影响,机器视觉在高端产品中的应用。本文详细介绍了一种Windows环境下基于视觉识别的自动测试与控制系统,该系统采用高精度定时器、多线程编程来解决系统对于实时性的要求、并将图像处理和视觉识别技术应用到了工程实例,实现了系统的自动化,并满足了系统稳定性和精确性的要求。     

图像痕迹比对方法的应用研究

针对图像痕迹人工对比过程中精度和效率较低,提出一种基于特征点的平均绝对差算法进行图像痕迹检验．使用空间直角坐标系中的平移和旋转变换,建立图像误差分析模型,对三维数据进行修正．通过小波分析的消噪理论选取门限阀值处理,建立小波消噪模型,对数据进行了消噪处理．