摘要
随着科学技术的高速发展，计算机的算力有了长足进步。国内机器视觉技术在制造业中的运用越来越多，更多的制造企业想要向先进制造的方向转型。在此背景下，有从事生产宠物玩具的企业急于研发球形的零件自动化定位加工设备以满足行业市场的发展。球形零件打孔，并且应用视觉技术，在工业生产上具有普遍意义。因此，本课题针对该企业生产的宠物网球这一球形零件在特定位置打孔环节，对如何自动定位打孔进行构思与验证。将机器视觉定位技术引入开发中来，结合适应定位技术的机械结构的开发，成功的设计了一台基于机器视觉的球类自动定位打孔设备。 综合考虑企业对宠物网球自动化打孔的要求将整机设备细分为四个子机构模块：自动进料模块、自动定位模块、转移模块以及打孔模块。首先分别对各个子模块进行了基本结构方案设计，并对自动定位模块这一核心机构进行了可行性分析，利用三维设计软件对各个机构进行了具体设计，最后根据加工流程将各模块进行搭建，完成了样机的制作与调试。 设备控制系统使用气动加电控的组合方式进行设计。包括对上位机和PLC控制系统硬件的选型，再根据选择的硬件设备，在设计和编写控制系统软件程序时，采用了上下位机主从结构，其中上位机用于视觉定位算法的运行，下位机用来控制各电器元件工作。软硬件的组合实现了设备智能化的运行。 其中机器视觉定位算法设计通过在搭建的自动定位模块上进行取图，将图像数据传入上位机软件，通过对图像预处理，提取图像特征区域与打孔位置进行对比，再通过模板匹配技术进行定位识别以确定当前小球是否处于可打孔位置，最终实现自动定位的目的。 通过对样机的搭建测试，实现了针对网球这一球形零件的自动定位打孔，通过统计设备运行数据确定了在保证生产质量的情况下，一个工位可以达到人工的一半效率。整体设备实现了低成本的开发，为其他有相关需求的企业提供了相对经济的自动化开发思路。
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