基于显微视觉的编码器光栅偏心调整系统研究
光栅编码器是一种广泛应用在工业领域的角位移传感器，通过工人手动敲击码盘的边缘使光栅盘圆心与主轴圆心重合的传统偏心调整方式已经无法满足现代制造业对装配精度与装配效率的要求，开发高精度、高效率的编码器光栅偏心自动调整技术显得尤为重要。本文基于显微视觉对编码器光栅偏心调整系统中的关键技术进行研究，主要研究内容如下： 首先，针对装夹不同的编码器导致镜头与码盘之间距离变化引起的离焦问题，结合卷积神经网络与循环神经网络，搭建并训练了自动聚焦神经网络。将等间隔采集的图像序列输入到网络中，预测出焦平面相对于当前图像的位置并驱动三坐标位移平台带动相机移动到景深内。 其次，针对显微镜头视场范围小的问题，提出了一种基于多图像的码盘偏心计算方法。在极坐标系下建立主轴旋转角度与图像中基圆边缘位置之间的方程，旋转主轴等间隔采集多张图像提取基圆边缘位置带入方程中，计算出偏心距和偏心角。基圆边缘位置为基圆边缘中点到图像左侧的距离，首先通过垂直投影法分割图像，然后使用亚像素边缘检测算法提取边缘点集，最后直线拟合边缘点集计算基圆边缘中点的位置。 再次，开发了基于显微视觉伺服技术的编码器光栅码盘偏心调整算法。通过L-K光流法跟踪码道角点的位移，建立输入控制器的脉冲数与像素点位移之间的关系，使用边缘位置特征作为视觉系统的反馈，基于模糊PID技术设计视觉伺服控制器，实现基于边缘位置的码盘趋近运动。 最后，根据编码器光栅偏心调整系统软件的UML类图，在MSVC10环境下使用Qt5应用开发框架、大恒相机开发包、运动控制卡开发包与OpenCV图像处理库完成偏心位置计算算法开发、偏心调整算法移植和软件界面设计。光栅码盘位置调整精度与效率实验表明，本系统可以稳定地调整码盘位置，调整后的编码器偏心小于2μm，满足厂商的需求。
角位移传感器;光栅编码器;偏心调整;显微视觉;位置调整精度
哈尔滨理工大学
硕士
机械制造及其自动化
周丽杰
2022
中文
TP212.1
2022-09-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）