CN104834284A - 一种基于视觉识别的自动化生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于视觉识别的自动化生产线，包括工装车、工装工位、调度中心和二维贴图，所述工装车安装有通信装置，所述通信装置包括智能控制器、无线通信模块和视觉传感设备，所述智能控制器分别与无线通信模块和视觉传感设备相连；本发明在工装工位上方均贴上预先设计的位置序号或地理位置坐标信息的二维贴图，同时工装车上设有避障传感设备，对工装车前方的障碍物情况进行探测，同时将二维贴图贴于室内的上方，增加了视觉传感设备的扫描几率，提高了扫描的准确性和工作效率，同时预先设定工装车的移动顺序，提高了生产线的生产效率，所公开的自动化生产线投资省、占地面积小、工位调整容易，同时自动化程度高、生产效率高。

Description

一种基于视觉识别的自动化生产线

技术领域

本发明公开了一种基于视觉识别的自动化生产线，涉及电力设备生产技术领域。

背景技术

电子技术的发展，尤其是计算机的广泛应用，不仅给制造生产领域带来了许多新观念，新技术、新工艺，而且使制造生产领域产生的质的飞跃，迈上了一个新的台阶，于是出现了自动化生产线。

自动化生产线是在流水线的基础上逐渐发展起来的，自动生产技术在工业生产中得到越来越广泛的应用，在机械制造、电子等行业已经设计和制造出大量的类型各异的自动化生产线，这些自动化生产线的使用，在提高劳动效率和产品的重量、改善工人劳动条件、降低能源消耗、节约材料等方面均取得了显著的成效。

但目前的自动化生产先还存在一定的问题，以中压交流真空断路器为例，中压交流真空断路器是一种应用面广量大的重要中压电力设备，其制造生产一般采用生产线流水式生产，以保证产品质量。现有的中压交流真空断路器的生产线是由传动滚筒、链条等运动机构组成的线体，在线体旁设置工位，产品制造在各个阶段按序在各个固定工位上进行，这种方式存在投资大、占用面积大，同时有拥堵和脱节现象，使生产效率低下，这种方式对工位布置作适应性调整也困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种基于视觉识别的自动化生产线，在工装工位上方均贴上预先设计的位置序号或地理位置坐标信息的二维贴图，通过工装车上的视觉传感设备对二维贴图的信息进行扫描，按照工装车上智能控制器内部预先设定的顺序进行移动，同时工装车上设有避障传感设备，对工装车前方的障碍物情况进行探测，同时将二维贴图贴于室内的上方，增加了视觉传感设备的扫描几率，提高了扫描的准确性和工作效率，同时预先设定工装车的移动顺序，提高了生产线的生产效率。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于视觉识别的自动化生产线，包括工装车、工装工位、调度中心和二维贴图，所述工装车安装有通信装置，所述通信装置包括智能控制器、无线通信模块和视觉传感设备，所述智能控制器分别与无线通信模块和视觉传感设备相连；

所述视觉传感设备通过扫描二维贴图获得位置信息，智能控制器接收视觉传感设备发送的位置信息，控制工装车的移动，同时调度中心通过无线通信模块与工装车进行通信。

作为本发明的进一步优化方案，所述工装车上还包括避障传感设备、驱动接口电路和运动驱动机构，所述避障传感设备、驱动接口电路均与智能控制器相连，所述运动驱动结构通过驱动接口电路与工装车相连。

作为本发明的进一步优化方案，所述视觉传感设备包含视觉预处理器、视觉传感器；

所述避障传感设备包含避障预处理器，避障传感器；

视觉传感器通过视觉预处理器与智能控制器相连，避障传感器通过避障预处理器与智能控制器相连。

作为本发明的进一步优化方案，产品机体支架，产品组件、元件、零件盒、蓄电池。

作为本发明的进一步优化方案，所述二维贴图固定安装于室内上部,二维贴图有图像的一面朝向地面。

作为本发明的进一步优化方案，所述二维贴图为单色，所有二维贴图内容完全不相同，每张二维贴图都对应着一个单独的序号，所述二维贴图的内容为位置序号或地理位置坐标信息。

作为本发明的进一步优化方案，所有二维贴图至少有一处局部内容相似，二维贴图中的每个图元面积大于一平方厘米。

作为本发明的进一步优化方案，所述调度中心还设置有调度无线中心通信模块，用以实现与各台工装车进行调度通信联系。

作为本发明的进一步优化方案，所述自动生产线的具体流程步骤为：

步骤一：所述工装车上的视觉传感设备通过视觉传感器扫描二维贴图的信息，并先经过视觉预处理器的处理后发送到智能控制器，所述智能控制器获得二维贴图的信息后判断工装车当前的位置；

步骤二：所述智能控制器内部预先存储生产车间的地理坐标位置信息或者位置序号信息，智能控制器对生产车间所有的地理坐标位置信息或者位置序号信息按照一定的顺序进行排序并存储，当智能控制器获得工装车当前的位置信息后，与其内部预存的的地理位置信息或者位置序号信息进行对比，控制工装车按照预先设定的位置移动顺序进行移动；

步骤三：所述工装车在移动的过程中，避障传感设备检测工装车前方的障碍物信息，避障传感设备将所获得的信息发送到智能控制器，所述智能控制器判断工装车前方的障碍物信息，当判断出工装车前方有障碍物时，智能控制器控制工装车向左或者向右移动；

步骤四：所述工装车在避开当前障碍物后，继续向前移动，避障传感设备继续扫描当前的障碍物信息，保证工装车无障碍的继续移动；

步骤五：所述调度中心通过无线中心通信模块发送移动命令，工装车通过无线通信模块接收移动命令后传送到智能控制器，智能控制器分析调度中心的移动命令，停止工装车当前的移动，控制工装车按照移动命令进行移动。

作为本发明的进一步优化方案，所述自动化生产线还包括如下步骤：

步骤六：所述工装车设有至少三个避障传感设备，三个避障传感设备分别位于工装车的前面、左面和右面，三个避障传感设备同时将获得的障碍物信息发送到智能控制器，所述智能控制器分析三个方向的障碍物信息得出当前工装车的前进路径。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明所公开的自动化生产线投资省、占地面积小、工位调整容易，同时自动化程度高、生产效率高。

附图说明

图1是本发明的系统结构模块示意图；

图2是本发明中，工装车的结构模块示意图；

其中：1、贴于车间顶面的经纬标志符；21～2n、工装车；31～3n、材料库房工位；41～4n、组装工位；51～5n、测试工位；61～6n、老化与考机工位；71～7n、出厂检验工位；81～8n、成品库房工位；9、调度中心；10、调度中心无线通信模块；11、产品机体支架；12、产品组件、元件、零件盒；13、智能控制器；14、工装车无线通信模块；15、视觉预处理器；16、视觉传感器；17、避障预处理器；18、避障传感器；19、驱动接口电路；20、运动驱动机构；21、滚动机构；22、人机联系件；23、电源电路；24、蓄电池。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明的系统结构模块示意图如图1所示，一种基于视觉识别的自动化生产线，包括工装车、工装工位、调度中心和二维贴图，工装车安装有通信装置、避障传感设备、驱动接口电路和运动驱动机构，通信装置包括智能控制器、无线通信模块和视觉传感设备，智能控制器分别与无线通信模块和视觉传感设备相连；避障传感设备、驱动接口电路均与智能控制器相连，运动驱动结构通过驱动接口电路与工装车相连。

视觉传感设备包含视觉预处理器、视觉传感器；避障传感设备包含避障预处理器，避障传感器；视觉传感器通过视觉预处理器与智能控制器相连，避障传感器通过避障预处理器与智能控制器相连。

视觉传感设备通过扫描二维贴图获得位置信息，智能控制器接收视觉传感设备发送的位置信息，控制工装车的移动，同时调度中心通过无线通信模块与工装车进行通信。

调度中心还设置有调度无线中心通信模块，用以实现与各台工装车进行调度通信联系。

二维贴图固定安装于室内上部,二维贴图有图像的一面朝向地面；二维贴图为单色，所有二维贴图内容完全不相同，每张二维贴图都对应着一个单独的序号，二维贴图的内容为位置序号或地理位置坐标信息；二维贴图至少有一处局部内容相似，二维贴图中的每个图元面积大于一平方厘米。

二维贴图设置于室内上部增加了视觉传感设备扫描的概率，视觉传感设备有360度的旋转视角，可大大增加其扫描到二维贴图的概率，也可将该二维贴图设置于地面上，但由于工装车离地面的距离有限，所以视觉传感设备扫描到二维贴图的概率也会减小。

自动生产线的具体流程步骤为：

步骤一：工装车上的视觉传感设备通过视觉传感器扫描二维贴图的信息，并先经过视觉预处理器的处理后发送到智能控制器，智能控制器获得二维贴图的信息后判断工装车当前的位置；

步骤二：智能控制器内部预先存储生产车间的地理坐标位置信息或者位置序号信息，智能控制器对生产车间所有的地理坐标位置信息或者位置序号信息按照一定的顺序进行排序并存储，当智能控制器获得工装车当前的位置信息后，与其内部预存的的地理位置信息或者位置序号信息进行对比，控制工装车按照预先设定的位置移动顺序进行移动；

步骤三：工装车在移动的过程中，避障传感设备检测工装车前方的障碍物信息，避障传感设备将所获得的信息发送到智能控制器，智能控制器判断工装车前方的障碍物信息，当判断出工装车前方有障碍物时，智能控制器控制工装车向左或者向右移动；

步骤四：工装车在避开当前障碍物后，继续向前移动，避障传感设备继续扫描当前的障碍物信息，保证工装车无障碍的继续移动；

步骤五：调度中心通过无线中心通信模块发送移动命令，工装车通过无线通信模块接收移动命令后传送到智能控制器，智能控制器分析调度中心的移动命令，停止工装车当前的移动，控制工装车按照移动命令进行移动。

步骤六：工装车设有至少三个避障传感设备，三个避障传感设备分别位于工装车的前面、左面和右面，三个避障传感设备同时将获得的障碍物信息发送到智能控制器，智能控制器分析三个方向的障碍物信息得出当前工装车的前进路径。

本发明以中压交流真空断路器的生产为例：

中压交流真空断路器自动化生产线包括工装车21～2n，在所述工装车上进行产品装配；材料库房工位31～3n，负责将产品的所有材料放于工装车上；组装工位41～4n，负责产品的装配；测试工位51～5n，负责产品生产过程中的性能检测；老化与考机工位61～6n，负责产品的老化与考机；出厂检验工位71～7n，负责产品的出厂检验；成品库房工位81～8n，负责产品从工装车上移至货架上；工装车上有产品机体支架11，放置产品机体；产品的组件、元件、零件盒12，放置产品的组件、元件、零件；机体是产品的主件，产品的组件、元件、零件均安装于机体上。

中压交流真空断路器产品生产流程为：工装车依序停留和通过材料库房各工位，产品的各种材料依序放置到工装车上→工装车依序停留和通过各组装工位，完成产品的组装→工装车依序停留和通过各测试工位，完成各项测试→工装车依序停留和通过老化与考机工位，完成老化与考机→工装车依序停留和通过各出厂检验工位，完成出厂检验→工装车停留在成品库房工位，产品从工装车卸下，移至货架上→空载工装车依序停留和通过材料库房各工位。

预先将材料库房工位、组装工位、测试工位、老化与考机工位、出厂检验工位、成品库房工位等按照预先设定的顺序进行数字编号或者对它们在生产厂间的坐标位置进行采集，将数字编号或者地理坐标位置信息转换成二维图片。

工装车上的智能控制器通过视觉传感设备扫描二维图片上的信息，从而获得工装车的移动顺序，在生产车间内顺序移动。

当调度中心临时需要工装车偏离设定的移动顺序时，通过无线中心通信模块发送移动命令，智能控制器临时停止工装车当前的移动，按照调度中心的移动命令进行移动。

本发明中，工装车的结构模块示意图如图2所示，自动化生产系统包括每台工装车上的视觉传感器与视觉预处理器，用以确定工装车自身所在位置；避障传感器与避障预处理器，在行走过程中检测行走方向上的障碍，避免碰撞；工装车无线通信模块，与调度中心进行通信联系；驱动接口电路，放大智能控制器输出信号的功率；运动驱动机构，实现直流转动与减速器；滚动机构，即与地接触的轮子；人机联系件，实现人工观察与干扰运行工况；电源电路，将220V电源变成适配电源；蓄电池，实现电能储存，使得工装车在行走过程中不必携带220V电源线；调度中心，实现自动化生产管理；调度无线中心通信模块，与各台工装车进行调度通信联系。

自动化生产原理为每台工装车上的智能控制器使用视觉传感器与视觉预处理器及贴于车间顶面的位置标志符，确定所处位置和行走导航，使用无线通信模块执行调度中心的调度指示，使用人机联系件了解装配状态，然后通过驱动接口电路、运动驱动机构和滚动机构行走至下一道工位。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于视觉识别的自动化生产线，其特征在于：包括工装车、调度中心和二维贴图，所述工装车安装有通信装置，所述通信装置包括智能控制器、无线通信模块和视觉传感设备，所述智能控制器分别与无线通信模块和视觉传感设备相连；

所述视觉传感设备通过扫描二维贴图获得位置信息，智能控制器接收视觉传感设备发送的位置信息，控制工装车的移动，同时调度中心通过无线通信模块与工装车进行通信。

2.如权利要求1所述的一种基于视觉识别的自动化生产线，其特征在于，所述工装车上还包括避障传感设备、驱动接口电路和运动驱动机构，所述避障传感设备、驱动接口电路均与智能控制器相连，所述运动驱动结构通过驱动接口电路与工装车相连。

3.如权利要求2所述的一种基于视觉识别的自动化生产线，其特征在于，所述视觉传感设备包含视觉预处理器、视觉传感器；

所述避障传感设备包含避障预处理器，避障传感器；

视觉传感器通过视觉预处理器与智能控制器相连，避障传感器通过避障预处理器与智能控制器相连。

4.如权利要求1所述的一种基于视觉识别的自动化生产线，其特征在于，所述工装车上还设有产品机体支架，产品组件、元件、零件盒、蓄电池。

5.如权利要求1或4所述的一种基于视觉识别的自动化生产线，其特征在于，所述二维贴图固定安装于室内上部,二维贴图有图像的一面朝向地面。

6.如权利要求1或5所述的一种基于视觉识别的自动化生产线，其特征在于，所述二维贴图为单色，所有二维贴图内容完全不相同，每张二维贴图都对应着一个单独的序号，所述二维贴图的内容为位置序号或位置坐标信息。

7.如权利要求6所述的一种基于视觉识别的自动化生产线，其特征在于，所有二维贴图至少有一处局部内容相似，二维贴图中的每个图元面积大于一平方厘米。

8.如权利要求1所述的一种基于视觉识别的自动化生产线，其特征在于：所述调度中心还设置有调度无线中心通信模块，用以实现与各台工装车进行调度通信联系。

9.如权利要求1-8任意一项所述的一种基于视觉识别的自动化生产线，其特征在于，所述自动生产线的具体流程步骤为：

步骤一：所述工装车上的视觉传感设备通过视觉传感器扫描二维贴图的信息，并先经过视觉预处理器的处理后发送到智能控制器，所述智能控制器获得二维贴图的信息后判断工装车当前的位置；

步骤二：所述智能控制器内部预先存储生产车间的地理坐标位置信息或者位置序号信息，智能控制器对生产车间所有的地理坐标位置信息或者位置序号信息按照一定的顺序进行排序并存储，当智能控制器获得工装车当前的位置信息后，与其内部预存的的地理位置信息或者位置序号信息进行对比，控制工装车按照预先设定的位置移动顺序进行移动；

步骤三：所述工装车在移动的过程中，避障传感设备检测工装车前方的障碍物信息，避障传感设备将所获得的信息发送到智能控制器，所述智能控制器判断工装车前方的障碍物信息，当判断出工装车前方有障碍物时，智能控制器控制工装车向左或者向右移动；

步骤四：所述工装车在避开当前障碍物后，继续向前移动，避障传感设备继续扫描当前的障碍物信息，保证工装车无障碍的继续移动；

步骤五：所述调度中心通过无线中心通信模块发送移动命令，工装车通过无线通信模块接收移动命令后传送到智能控制器，智能控制器分析调度中心的移动命令，停止工装车当前的移动，控制工装车按照移动命令进行移动。

10.如权利要求9所述的一种基于视觉识别的自动化生产线，其特征在于，所述自动化生产线还包括如下步骤：

步骤六：所述工装车设有至少三个避障传感设备，三个避障传感设备分别位于工装车的前面、左面和右面，三个避障传感设备同时将获得的障碍物信息发送到智能控制器，所述智能控制器分析三个方向的障碍物信息得出当前工装车的前进路径。