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石英钟机芯是钟表行业的核心部件,其国内外市场的需求量越来越大。目前国内加工厂对石英钟机芯的组装主要采用人工装配,缺乏配套的自动化系统。该行业存在生产效率低、劳动强度大、加工成本高、装配精度低等缺点,其生产的质量和效率远远无法满足市场需求。自主开发适合国内生产需要的自动化装配系统,突破国外技术壁垒,已经成为钟表机芯制造产业升级发展的关键。本课题受XX公司的技术委托,论文针对石英钟机芯自动化装配线的整体方案设计,典型单工位装配的零件自动上料、机芯零件的精确定位和自动装配,机芯零件瑕疵自动检测识别等方面展开研究。 首先,根据厂家的技术需求和现场的应用要求,设计了石英钟机芯自动装配线的整套系统方案。对石英钟机芯自动装配线的输送方案和控制方案进行论证,确定采用流水线式的随行托盘直接定位、异步输送的传输方案和多PLC分布式的控制方案,并确立了石英钟机芯自动装配线的整套系统方案。 其次,以整套装配线的典型工位时轮装配为例,对单工位的机械系统和控制系统进行设计,加工组装了时轮单工位实验样机并进行试验测试。机械部分通过设计定位装置实现对托盘的精确定位;采用两直线气缸组成二维运动装置,实现齿轮的有效抓取和装配。控制系统主要由PLC控制器、驱动系统和传感检测系统等组成。试验测试结果表明,单机系统的装配误差小于0.5mm;装配效率为每秒钟装配1个机芯,比人工装配提高了50%;装配准确率为98%,达到了前期试验的设计要求。 最后,基于视觉检测技术,结合实际检测环境和检测项目的要求,建立了基于图像识别技术的机芯零件瑕疵品自动检测系统。硬件系统由摄像机、镜头、采集卡和计算机组成。上位机采用Microsoft Visual Studio进行软件开发,图像预处理选用中值滤波进行图像去噪,采用Ostu阈值法和边缘检测法进行图像分割。通过模板匹配技术和匹配算法实现对目标图像的提取。采用基于灰度特征和二值特征相结合的识别算法,实现对机芯零件瑕疵品的自动检测。论文中提出的改进Canny算法,可以获得噪声少、轮廓清晰的边缘;采用基于灰度特征的相似度多次测量和基于二值特征的轮廓匹配相结合的识别算法进行检测,提高了瑕疵品的检测准确率,识别的准确率达到98%。