视觉伺服平台结构及控制技术地研究.pdf

Thesis Submitted to
Hebei University of Technology
for
The Master Degree of
Mechanical Engineering



RESEARCH ON STRUCTURE AND CONTROL
TECHNOLOGY OF VISUALSERVO PLATFORM
by
Zhu Jiaxing


Supervisor: Prof. Sun Lixin


March 2012
河北工业大学硕士学位论文
视觉伺服平台的结构及控制技术的研究
摘要
随着机器人技术和计算机技术的高速发展,对视觉伺服系统的研究成为机器人研究领
域的一个热点。本课题通过对扣式电池生产线在实际生产中存在的问题进行分析,将机器
视觉引入到生产线中,再结合 PMAC 运动控制卡构建了视觉伺服平台系统。课题所研究的
主要内容是:
1. 研究了视觉伺服平台系统的总体构架
建立了视觉伺服控制平台的结构,选择了适合本系统的控制方案,并对系统软硬件进
行了选型。
2. 建立了伺服控制系统模型
研究了视觉系统控制结构、插补算法和速度控制算法,对伺服平台控制系统进行数学
模型的建立,并做了系统稳定性分析,为伺服平台的建立奠定基础。
3. 验证了系统的 PID 控制算法
通过 CME2 软件对伺服电机和驱动器安装调试的相关参数进行调节,确定了适合本
系统的驱动器参数;通过 PEWIN32 软件对 PMAC 的 PID 参数和前馈参数进行调节,确
定了适合本系统的 PMAC 的变量参数,为伺服平台控制系统的稳定性奠定了基础。
4. 开发了视觉伺服平台控制系统的上位机软件
利用虚拟仪器开发环境 LabVIEW,对视觉伺服控制平台的上位机软件进行研究,设
计了上位机控制系统软件的人机交互界面和控制程序,最终实现了上位机控制机械手在电
池分选检测装盘生产线上的应用,并成功完成了视觉伺服平台控制系统的研究。
关键词:伺服平台,控制理论,运动控制卡,PID,虚拟仪器

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视觉伺服平台的结构及控制技术的研究
RESEARCH ON STRUCTURE AND CONTROL
TECHNOLOGY OF VISUAL SERVO PLATFORM
ABSTRACT
With the rapid development of robotics puter technology, the study of servo
system has been a hot topic in the robotics research field. This paper studied the problem of the
button batteries in actual production, then, machine vision is introduced into the production line.
Lastly, it built a visual servo bining with the PMAC motion control card .As
follows is the main research work:
1. Researching the overall framework of visual servo platform
It built the structure of visual servo control platform and selected control program, then
selected the system hardware and software.
2. Establishing the Servo control system model
It established the mathematical model of the servo platform control system by visual
system control structure, the interpolation algorithm and the speed control algorithm. And it
completed the system stability analysis, foundation for the establishment of the servo platform.
3. Verifying PID cont