基于机器视觉的柔性制造系统研究

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1、基于机器视觉的柔性制造系统研究姓名：杨春波学号：1020030006目录基于机器视觉的柔性制造系统研究2第一章引言21.1基于机器视觉的柔性制造岛在线零件识别系统问题的提出21.2机器视觉技术5第二章在线零件识别系统中的图像预处理与特征提取技术原理和方法72.1图像预处理72.2边缘特征检测10第三章在线零件图像识别技术研究103.1模板匹配模型的建立与相似度函数11第四章总结124.1机器视觉识别技术的意义124.2机器视觉在线识别系统待解决的主要问题13参考文献14基于机器视觉的柔性制造系统研究第一章引言随着经济一体化，竞争全球化时代的

2、到来，需求多样化、竞争差异化，传统的制造系统已不能满足市场对多品种小批量产品的需求。迫使传统的大规模生产方式发生改变，批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产系统所替换，这就使制造系统的柔性越来越重要。柔性制造系统（FMS），即指以数控机床、加工中心及辅助设备为基础，用柔性的自动化运输、存储系统有机结合起来，由计算机对系统软、硬件资源实施集中管理和控制而形成的一个物料流和信息流密切结合，没有固定加工顺序和工作节拍的完整的柔性自动生产线，主要适用与多品种、中小批量的生产任务的高效自动化制造系统。FMS中的物料流和信息流需有机的结合，同时又能

3、均衡系统的自动化程度和高柔性。与传统的制造系统相比，FMS具有如下的优点：它能自动不同品种、不同结构、不同位置、不同切削方式的零件加工；它能自动传输、存储、装卸物料，自动更换刀具、夹具与工件并自动检验；它能自动进行工况诊断，保证加工质量和安全；它能全面处理信息，进行生产、工程信息的分析，编制生产计划、调度与管理程序，实现可变加工和均衡生产。这即是FMS中所拥有的四个方面功能：（一）自动加工功能；（二）自动搬运与输料功能；（三）自动监控与诊断功能；（四）信息处理功能。为了实现上述四大功能，一般来讲，FMS就会由相对应功能的四个具体功能系统所组

4、成，即为：自动加工系统，自动物流系统，自动监控系统与综合软件系统。本文主要针对自动物流系统中依托工业机器人构建的零件自动识别系统，介绍机器视觉技术在柔性制造系统中的具体应用。1.1基于机器视觉的柔性制造岛在线零件识别系统问题的提出1.1.1柔性制造系统随着计算机技术的发展和在企业中应用的不断深化，1967年英国Molins公司创造了柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem,FMS），就是在成组技术的基础上引入计算机控制、管理和调度功能，提高了加工的自动化和柔性，通过计算机可以实现24小时连续工作，实现了不停机转换

5、零件品种和批量。同时，在加工中心之间通过自动导向小车或传送带运输零件。适用于多品种、中小批量生产的具有高柔性且自动化程度高的制造系统。柔性是FMS的最大特点。即系统内部对外部环境的适应能力。自动化是指将手工操作减至最低，仍至最后完全取消。FMS标志着传统的机械制造行业进入了一个发展变革的新时代，自其诞生以来就显示出强大的生命力。它克服了传统的刚性自动线只适用于大量生产的局限性，表现出了对多品种、中小批量生产制造自动化的适应能力。随着社会对产品多样化、低制造成本、短制造周期要求的日趋迫切。由于微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的

6、进步，柔性制造技术发展迅猛并日臻成熟。目前全世界已有许多国家的企业使用了FMS。据统计国际上以柔性制造系统生产方式生产的产品产值已占制造业总产值的75％以上，且有不断增长的趋势。FMS是制造业向现代化发展的基础设备，已成为各工业化国家机械制造自动化的研制和发展重点[20][21][22]。FMS一般由加工系统、物流系统、信息流控制系统和辅助系统组成，如图1.3所示。其今后的发展主要趋势是小型化、多功能化、集成化、智能化、高度柔性化。图1柔性制造系统的构成机器视觉技术具有快速性、可重复性、智能化、非接触、现场抗干扰能力强等优点，随着智能制造系

7、统的发展，越来越多的FMS引入了机器视觉，在FMS的自动化生产中，涉及到各种各样的质量检查、测量和零件识别应用，例如汽车零配件尺寸检查和自动装配的完整性检查、加工前刀具的磨损检查等。这类应用过去是靠人工检测来完成，人工执行这些工序，给工厂增加了巨大的人工成本和管理成本的同时，仍然不能保证100%的产品检验合格率，另外，有些微小尺寸的精确快速测量、形状匹配、颜色辨识等，用人眼根本无法连续稳定地进行。机器视觉技术的引入代替人工检测方法，避免了人眼的疲劳同时还能代替人工视觉在一些不适合人工作业的危险环境中工作。因此，将机器视觉技术应用于FMS系统

8、中的检测方面可以大大的提高生产效率和自动化程度。机器视觉技术在FMS系统中一个重要应用是它能够直接识别零件和能有效地引入人工智能方法，从而判别和检测人为造成装载错误零件和装夹位置