A题--吉林省第九届大学生数学建模竞赛  下载本文

吉林省第九届大学生数学建模竞赛

赛题A: 机械零件加工过程中的位置识别

“中国制造2025”是在新的国际国内环境下,中国政府立足于国际产业变革大势,作出的全面提升中国制造业发展质量和水平的重大战略部署。在“智能制造工程”的大背景下,智能制造成为大家讨论的热点问题。

本题目讨论研究机械加工零件在自动化生产线加工过程中零件位置识别问题。在工业制造自动生产线中,在装夹、包装、分拣等工艺过程中需要根据图像处理利用计算机自动智能识别零件特定位置,并由机械手自动搬运到特定位置(标准位置)。某零件轮廓示意图如图1所示,图2表示零件搬运前后的位置示意图。

图1 零件轮廓示意图

图2 零件位置图(注:红色为放置在平面上任意位置的零件轮廓;黑色为零件标

准位置的轮廓图)

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数据文件说明:本题目提供的数据文件包括3个图像数据附件,分别为DATA 1、DATA 2、DATA3。3个数据文件可以用MATLAB软件中的load命令读取,用imshow函数显示零件的图像轮廓。其中,数据文件DATA1为机械手抓取零件后所放置的标准位置,零件轮廓数据可以视为被抓取零件的模板数据;数据文件DATA2为机械手抓取零件前需要计算机自动识别出的单个零件图像轮廓数据;数据文件DATA3为机械手抓取零件前需要计算机自动识别出的多个零件图像轮廓数据。所有图像数据均由安置于固定位置的同一相机拍摄,且焦距固定,被拍摄零件均放置于同一高度的平面上。

问题1:根据题目给出的零件轮廓数据DATA2,请建立模型识别计算出给定零件的位置坐标,尽量尝试提供多种模型或求解算法,并分析评价给出求解零件位置算法的计算速度是否快速高效,给出每种方法的识别时间。

问题2:前面讨论的都是单个零件放置于平面上的情况,对于多个零件显示在同一图像中的情况,应如何建立模型,请根据已给出数据DATA3识别不同零件的位置。

问题3:前面讨论的都是给定零件的位置识别问题,请讨论分析能否运用你们的方法或模型识别其他形状的零件。建议自己寻找或设定某种特定形状的零件轮廓图进行识别验证,分析所提供模型或方法的通用性。