面向IC封装的显微视觉定位系统

为了实现IC封装设备视觉定位系统的整体构建,在分析面向IC封装的视觉系统的基础上,对显微成像系统、视觉系统标定以及模式识别定位算法进行了研究。针对面向IC封装的视觉定位系统的特点,搭建视觉系统,并进行了系统标定。用Matlab编写了模式识别定位软件界面,并进行了相关试验研究。实验分析了系统的定位精度和稳定性,实验结果表明,标定误差基本满足正态分布,XY方向的平均误差为0.0145和0.1065pixel,方差为0.3103和0.2775pixel。经过对视觉定位系统的标定,并使用某种IC芯片进行实际定位实验,结果显示匹配定位误差可以控制在3.5μm(0.4pixel)以内。该视觉系统实现了亚像素级的定位精度。     

二维解耦柔性精密定位平台设计

设计了一款基于压电陶瓷和柔性铰链的二维解耦精密定位平台,平台采用对称布置的双平行四杆复合机构实现解耦。基于Awtar模型,对平台载荷-位移关系进行分析,推导出平台在X、Y方向上的位移及耦合位移表达式。ANSYS有限元仿真表明,最大耦合发生在平台最大为一处。在平台位移最大时,理论计算的耦合误差达到最大,为0.39%。这与有限元仿真分析得到的0.33%的结果接近。最后,利用显微视觉测量方法对平台X和Y方向的耦合误差进行了实验测试,实验结果表明,耦合误差随着平台运动位移的增大而增大,最大值为1.8%,与理论仿真趋势吻合。     

PCB焊点的机器视觉精密定位系统

针对工业上PCB焊点定位问题,搭建了PCB焊点的机器视觉精密定位系统,提出了包括硬件系统、软件系统和图像处理算法的技术方案。通过亚像素级焊点轮廓检测、运动台四轴联动控制等手段,硬件、软件、算法三位一体相结合,提高系统的定位精度。开展了精度标定实验和焊点定位实验,证明了该系统在定位速度和精度上的可行性。     

基于视觉的柔性结构振动测量及其控制

针对柔性结构振动测试及控制问题,提出采用机器视觉测量结构振动并进行反馈控制的方法。为保证闭环控制系统的实时性,需要解决视觉图像处理数据量大、处理耗时长的问题。采取运动跟踪方法选择图像感兴趣区域(re-gion of interest,简称ROI)以减少数据处理量,并采用快速中值滤波算法提高图像处理速度。为了提高处理精度、保证处理结果的准确性,试验比较了3种微分边缘检测算子,采用Roberts算子和极值法提取图像中柔性结构末端边缘信息,并利用Hough直线变换方法进行修正。基于末端中心振动的信息反馈进行柔性梁结构振动控制理论分析和试验研究。结果表明,所采用的图像处理方法满足精度和实时性的要求,并验证了基于视觉反馈振动控制的可行性。     

基于机器视觉的点胶机定位系统

传统点胶设备通常采用人工输入点胶路径来驱动点胶阀的运动,生产效率低下且无法适应产品尺寸误差,点胶精度受到限制。把视觉技术引入到点胶机的点胶位置测量过程中,设计了一种利用机器视觉代替人工输入对点胶位置进行自动测量的定位系统,根据待点胶芯片的图样特征,运用图像预处理和形态学操作来实现胶点位置的识别算法,并对定位系统进行了标定和误差分析。实验结果表明:点胶位置的定位精度可达0.016mm,解决了开环控制精度低、稳定性差等问题。     

基于3-CCD显微视觉的高精度靶位姿控制

针对高功率激光物理装置中的靶自动准直实验平台,提出了一种基于三路显微视觉的高精度靶位姿控制方法。该方法采用基于图像的显微视觉控制策略,通过对送靶机构的主动运动控制,实现了图像雅可比矩阵的在线自标定;利用增量式PI控制方法对送靶机构进行控制,实现靶的快速定位及姿态调整。本文对比了基于图像的显微视觉控制和之前研究中所提出的基于位置的显微视觉控制两种方法。其中,基于图像的控制方法靶的定位误差为0.07μm,姿态调整误差为0.02μrad;而基于位置的控制方法靶的定位误差为0.16μm,姿态调整误差为0.07μrad。实验结果表明:基于图像的显微视觉控制方法对系统中的运动学误差、视觉标定误差等因素具有较好的鲁棒性,靶定位及姿态调整的精度高且稳定性好。     

基于机器视觉的活塞杆同轴度误差检测研究

针对活塞杆制造过程中同轴度检测出现的精度低,效率低问题,提出了基于机器视觉技术的活塞杆同轴度误差检测方法,并建立了同轴度误差数学模型。采集活塞杆图像并进行边缘特征提取;将基准圆柱表面分解成240个连续的横截面,待测圆柱表面分解成110个连续的横截面;基于最远Voronoi图计算出每个截面的最小外接圆的圆心,并用最小二乘法拟合出活塞杆圆柱面的轴线。以此方法获得基准轴线,求得零件的同轴度误差,并以某型号的活塞杆进行实验分析,结果与三坐标测量机(CMM)测得的误差结果相吻合,表明该方法可以有效、正确地进行同轴度误差的评定。     

多环柔性铰链平行机构的综合分析及解耦

当微定位台的结构是多环、多自由度时,由于空间的限制,通常其运动方程是耦合的,需对它进行综合分析和解耦。本文用螺旋理论对多自由度柔性铰链的运动和动力学解耦问题进行研究和探讨,并以一实例说明了其解耦设计方法。这对准确实现指定动作、正确设定驱动点的位置、合理确定机构的结构形式,最大限度地减小各自由度间的动态干涉有很重要的意义。     

基于双目视觉的水下定位系统

通过改进传统水上双目立体视觉定位方法使其适于水下机器人(ROV)的机械手等的定位.为适应复杂水下透视环境,针对水下的液体环境设计摄像机密封结构,引入了高次畸变参数对摄像机进行标定,以得到相机水下内外参数,然后针对传统较为复杂的双目摄像机视线(射线)相交求取目标点的方法,提出了一种基于前向平行校正的简单定位算法,并进行试...     

基于神经网络的光纤布拉格光栅触觉信号解耦研究

针对应用于电子皮肤的柔性光纤布拉格光栅触觉传感器的输出信号是施加载荷位置、大小等信息的非线性、多维耦合问题,在对光纤布拉格光栅触觉传感阵列进行力学有限元仿真的基础上,提出了将误差逆传播神经网络和径向基函数神经网络应用于仿真和实验的触觉信号解耦方法。对实验数据的神经网络解耦结果表明,相对于误差逆传播神经网络,径向基函数神经网络具有更强的抗噪声能力,能够更好地逼近含有噪声的触觉多维非线性实验数据之间的映射关系。经径向基函数神经网络解耦后,传感器阵列的空间分辨率为5 mm,对压力位置和大小感知的最小相对误差为3.00%和4.82%。本文的研究成果对开展电子皮肤柔性触觉传感器的研究和推广具有一定的实用价值。     

基于解耦的柔性关节机械臂振动抑制方法研究

针对多自由度柔性关节机器人手臂残余振动抑制问题,对双杆机械臂关节耦合及振动抑制方法进行了研究,提出了基于解耦的柔性关节振动抑制控制算法。首先,根据拉格朗日方法建立了系统的动力学模型。然后,分析了关节间存在的相互作用力及关节间的相互耦合对机械臂振动抑制的影响。利用模糊补偿控制方法对二自由度柔性关节机械臂进行了模糊解耦,并在解耦的基础上引入零振荡整形器(ZV整形器)对解耦后的各个单关节进行进一步控制,以抑制各臂杆由于关节刚度不足导致的残余振动。最后,通过数值算例进行了仿真,验证了该算法的有效性。研究结果表明,加入解耦环节之后,两杆的相互干扰明显减弱,耦合度明显降低,使该非线性系统近似成为线性系统,再通过零振荡整形器对各关节运动加以优化,使得机械臂的残余振动得到了有效的抑制。     

飞机立柱式柔性工装定位误差分析与精度保障

为保障柔性工装各组成立柱式三坐标定位单元的定位精度0.05 mm的设计要求,实现基于协调孔的精确装配定位,在某机型四个前缘襟翼部件柔性装配过程中,根据柔性工装的定位特点对柔性工装定位精度影响因素进行了综合分析.在所建立的工装坐标系下应用激光跟踪仪测量立柱定位单元的定位精度,基于滚珠丝杠传动系统的轴向定位误差与导程误差、导轨导向传动系统的安装定向误差,建立柔性工装立柱定位单元单轴运动的定位误差模型,对综合定位误差进行计算,并提出了定位精度保障的实验方案.实验表明,经误差补偿后,柔性工装立柱定位单元的定位精度完全能够满足工程中对飞机部件定位精度的要求.     

基于激光测距技术的桥式起重机定位系统

为了解决罩式退火炉生产工艺中桥式起重机定位系统所存在的定位精度差、定位效率低、运行不平稳的问题,在保留原桥式起重机结构和控制方式的基础上,设计了采用激光测距器和条码定位仪作为测距测速传感器,结合工控机与可编程控制器实现精确的绝对认址及闭环控制的新型的桥式起重机定位系统。实际运行表明,该定位系统可使桥式起重机达到平稳加、减速运行,实现起重机在现场作业中高效精确定位,快速平稳运行。     

Remote positioning system based on GPS/GPRS

Considering the need of target positioning,a remote positioning system is designed based on global positioning system （GPS） and general packet radio service（GPRS） ; The data collection terminal is based on microcontroller unit （MCU） PIC24FV301.It uses GPRS network to create wireless link and transmits GPS source information which is collected by LEA5H board to monitor center on the Internet.The monitor center obtains the target information through processing and analysis of the calculated data.Actual operation results indicate that the designed system has excellent performance and achieves the goal of the remote location.     

电流解耦三电平PWM整流器矢量控制系统

分析了三电平脉宽调制(PWM)整流器在旋转dq坐标系中的简化数学模型,建立了电压电流解耦环节,对解耦后的dq轴电流分别进行PI控制.给出了MATLAB仿真结果,结果表明该整流器谐波小、功率因数高、动态性能好.     

提高精密工作台定位精度的温度补偿研究

精密定位工作台温度的变化直接影响工作台的定位精度。通过建立精密定位工作台热膨胀模型,分析工作台在不同固定方式下的温度变化对定位精度的影响,给出了基于温度精密测量的工作台定位精度实时补偿方法,并通过实验对补偿方法的效果进行了验证,证明方法有十分明显的补偿效果。     

室内单目视觉全局定位系统的设计与实现

针对室内定位的准确、稳定、快速的工程需求,设计了一种基于单目摄像头的低成本室内全局定位系统。通过分析摄像头取景框内实际空间关系,采用普通支架摄像头架设方式,提高方案的普适性;为快速获得检测目标,设计了基于RGB图像背景减除的启发式运动目标检测方法。最后借助实验室轮式移动平台进行了实验,结果表明,文章设计的全局定位系统实现了室内运动目标的定位功能,检测到的定位点与移动平台规划路径采样点绝对距离误差小于10.16 cm。     

A flexible shaft based travelling wave ultrasonic motor with high-precision positioning characteristics

To improve positioning precision of the traveling wave ultrasonic motor (USM), a flexible shaft was used, and the structure was redesigned to reduce the fluctuations of step angles and speed. The start and stop response performances of the motor were analyzed theoretically and tested by a high-resolution test rig. The step characteristics were calculated, which showed the minimum step angle is below 0.20″ under different torques. The positioning process included two modes: continuous mode and step mode. In continuous mode, the speed of the motor was controlled by PID control based on the tests of frequency-speed characteristic of the motor. In step mode, the step characteristics of the motor was tested under different load torques and applied different lengths of driving voltage to find the minimum of step angle. From the tests, the step angle increases rapidly with the periods of driving voltage and the single-step angle fluctuations of the motor with flexible shaft is much less than that of motor with normal shaft. Finally, the positioning performances of USM were tested. The results showed that the minimum positioning error of the motor with flexible shaft could achieve 0.37″ (1.79 μrad) and the time costed was below 1 s.     

基于遗传算法和解耦控制的温湿度控制系统的设计

针对温湿度控制系统,提出了一种基于遗传算法的PID参数寻优方法.给出了系统硬件与软件的实现方法.应用结果表明,系统具有良好的特性.