CN108067440A - 一种眼药水瓶分拣和装箱系统及方法 - Google Patents

一种眼药水瓶分拣和装箱系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及到一种配有视觉系统的并联四轴机器人对眼药水瓶的分拣和装箱系统装置，包括工作平台，工作平台上设有机器人模块、视觉系统模块和工件平台模块，机器人模块包括四轴并联机器人和控制箱；工件平台模块包括拍照区平台、传送带、上料区、下料区；视觉系统模块包括2D相机、光源、计算机和视觉软件系统。针对检测区眼药水瓶的不同姿态，不同类型进行抓取，机器人气爪抓取眼药水后进行分拣装箱。本发明在先进制造产业生产中能提高机器视觉精度、提高工作效率，减低生产成本。

Description

一种眼药水瓶分拣和装箱系统及方法
技术领域
本发明涉及机器视觉技术领域，具体为一种眼药水瓶分拣和装箱系统及方法。
背景技术
目前，工业和制造业发展的主流趋势是生产往自动化、智能化的方向转型。在自动化或者智能化生产的过程中，机器人将逐步取代人作为生产执行者，并且将在整个生产体系结构中占据重要的地位。根据各科研机构和社科院的调查和报告指出，随着我国的人口红利锐减，人力成本将进一步在工业制造业中日趋提高。许多的劳动密集型产业将会面临巨大的挑战，因此，中国的王业制造业进行产业升级，走向智能制造和工业4.0的道路那是中国制造业发展的必由之路。由此得出，加大工业机器人在生产中的应用是“中国制造2025”中的重要一步。
我国在机器视觉技术方面还有许多空白，特别是在机器视觉柔性分拣和装箱技术方面。在现有的工业制造产业当中，大多使用传统的视觉检测方案，检测效率低，定位精度不高，视觉软件的开发开放性不高，可视性不强，并且机器人的灵活性差，机械手的柔性度不高，整个系统的集成度不高。
发明内容
本发明提供了一种结构简单、集成度高、安装方便、分拣速度快、效率高、成本低和安全性好的基于机器视觉的眼药水瓶分拣和装箱系统。
本发明可以通过以下技术方案来实现：
一种眼药水瓶分拣和装箱系统，包括工作平台，所述工作平台上设有机器人模块、视觉系统模块和工件平台模块，所述机器人模块包括四轴并联机器人、气爪和控制箱，所述四轴并联机器人和气爪分别与控制箱连接；所述工件平台模块包括用于放置待检测眼药水瓶的拍照区平台，下料区装置(用于存放眼药水瓶类型A的成品箱，和用于存放眼药水瓶类型B的成品箱)，传送带，上料区装置。所述拍照区平台位于工作平台的一侧，所述存放眼药水瓶类型A的成品箱和存放眼药水瓶类型B的成品箱位于工件平台中间，所述上料区位于拍照区的一侧；所述视觉系统模块包括2D相机、光源、计算机和视觉软件系统，所述2D相机为工业相机，所述2D相机通过支架固定在拍照区机架上，所述光源为2个，分布在拍照区的两侧，所述2D相机和计算机分别与控制箱连接，所述视觉软件系统进行图像处理，包括：步骤1，图像预处理；步骤2，图像分割；步骤3，图像边缘特征提取；步骤4，图像配准。引导四轴并联机器人进行抓取经上料区落在传送带上的眼药水瓶并快速移动至下料区，对应的眼药水瓶类型A存放在成品箱A，眼药水瓶类型A存放在成品箱B，这就完成了装箱。
本发明基于机器视觉的眼药水瓶分拣和装箱系统，其一方面有效简化了设备或装置结构，安装方便，另一方面四轴并联机器人集成度高、灵活、快速、稳定，其分拣速度快、装箱速度快，大幅提升了工作效率，而且有效地确保高速作业运动的平稳，稳定性好，精度高；视觉系统模块采用2D视觉系统有效提高定位测量精度，定位精准，计算机的设置，采用定制化操作界面，运行效率高，操作简单、安全；视觉系统模块与机器人模块的结合，有效实现了基于机器视觉的眼药水瓶的分拣和装箱，其结构简单、集成度高、安装方便、分拣速度快、效率高、成本低和安全性好。
本发明还提供了一种采用上述基于机器视觉的眼药水瓶分拣和装箱系统进行分拣和装箱眼药水瓶的方法。
一种采用上述基于机器视觉的眼药水瓶分拣和装箱系统进行分拣和装箱眼药水瓶的方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，拍照，存放在上料区的两种类型的眼药水瓶，滑落下来到传送带，到达拍照区后，2D相机拍照采集眼药水的图像；
第二步，传送，传送带继续将两种不同类型的眼药水瓶传送到四轴并联机器人工作区；
第三步，分拣和装箱，气爪抓取传送过来的类型A的眼药水瓶，调整眼药水瓶的姿势，将其放置成品箱A，松开气爪，继续工作。气爪抓取传送过来的类型B的眼药水瓶，调整眼药水瓶的姿势，将其放置成品箱B，松开气爪，继续工作。
上述步骤前需先通过所述视觉软件系统进行图像处理，包括：
步骤1，图像预处理。在进行工件图像处理之前，应对工件图像进行预处理。彩色图像转变为灰度，图像常常作为一种预处理，然后再进行阈值变换，主要是去除噪声；
步骤2，图像分割。基于阈值的分割方法是利用图像的灰度直方图信息获取用于分割的阈值；
步骤3，图像边缘特征提取。在此使用的是改进型Harris算子检测角点，Harris算子对工件图像的旋转、灰度变换、噪声等影响具有较高的稳定性和鲁棒性。
步骤4，图像配准。采用轮廓外接形心计算工件图像中心位置和角度，将合格工件都作为标准工件模板，用待测工件与标准模板进行比较，超过一定误差即判为非同类工件。
视觉软件系统引导四轴并联机器人进行抓取经上料区落在传送带上的眼药水瓶并快速移动至下料区，对应的眼药水瓶类型A存放在成品箱A，眼药水瓶类型B存放在成品箱B，这就完成了装箱。
进一步地，所述的眼药水类型A的液体容器形状为近似六边形，内角依次为110度、110度、120度、120度、130度、130度。
进一步地，所述的眼药水类型B的液体容器形状为近似六边形，内角依次为100度、100度、125度、125度、135度、135度。
本发明基于机器视觉的眼药水瓶分拣和装箱系统及检测方法，具有如下的有益效果：
第一、本发明基于机器视觉的眼药水瓶分拣和装箱系统通过将机器人模块和视觉系统模块结合在一起，通过视觉系统模块进行视觉分析运算，然后引导四轴并联机器人进行抓取，进行不同类别的分拣，然后有序装箱，有效性大大提高；
第二、结构简单，安装方便，采用四轴并联机器人代替传统的的转台设计，其一方面有效简化了设备或装置结构，安装方便；
第三、集成度高、精度高、效率高，四轴并联机器人集成度高灵活、快速、稳定，其分拣速度快、装箱速度快，大幅提升了工作效率，而且有效地确保高速作业运动的平稳，稳定性好，精度高；
第四、定位精准、操作简单、安全，视觉系统模块采用2D视觉系统有效提高定位测量精度，定位精准，计算机的设置，采用定制化操作界面，运行效率高，操作简单、安全。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的作业处理流程图；
图3是本发明的两种类型眼药水瓶对比图；
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明产品作进一步详细的说明。
如图1和图2所示，一种眼药水瓶分拣和装箱系统，包括工作平台1，所述工作平台上设有机器人模块、视觉系统模块和工件平台模块，所述机器人模块包括四轴并联机器人4、气爪11和控制箱7，所述四轴并联机器人4和气爪11分别与控制箱7连接；所述工件平台模块包括用于放置待检测眼药水瓶的拍照区平台6，下料区装置2(用于存放眼药水瓶类型A的成品箱，和用于存放眼药水瓶类型B的成品箱)，传送带8，上料区装置10。所述拍照区平台6位于工作平台1的一侧，所述存放眼药水瓶类型A的成品箱和存放眼药水瓶类型B的成品箱位于工件平台1中间，所述上料区10位于拍照区平台6的一侧；所述视觉系统模块包括2D相机6、光源9、计算机3和视觉软件系统，所述2D相机6为工业相机，所述2D相机6通过支架固定在拍照区机架上，所述光源为2个，分布在拍照区的两侧，所述2D相机和计算机3分别与控制箱7连接，所述视觉软件系统进行图像处理，包括：步骤1，图像预处理；步骤2，图像分割；步骤3，图像边缘特征提取。引导四轴并联机器人4进行抓取经上料区装置10落在传送带8上的眼药水瓶并快速移动至下料区10，对应的眼药水瓶类型A存放在成品箱A，眼药水瓶类型B存放在成品箱B，这就完成了装箱。
本发明还提供了一种采用上述基于机器视觉的眼药水瓶分拣和装箱系统进行分拣和装箱眼药水瓶的方法。
一种采用上述基于机器视觉的眼药水瓶分拣和装箱系统进行分拣和装箱眼药水瓶的方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，拍照，存放在上料区的两种类型的眼药水瓶，滑落下来到传送带8，到达拍照区后，2D相机6拍照采集眼药水的图像；
第二步，传送，传送带8继续将两种不同类型的眼药水瓶传送到四轴并联机器人4工作区；
第三步，分拣和装箱，气爪11抓取传送过来的类型A的眼药水瓶，调整眼药水瓶的姿势，将其放置成品箱A，松开气爪11，继续工作。气爪11抓取传送过来的类型B的眼药水瓶，调整眼药水瓶的姿势，将其放置成品箱B，松开气爪，继续工作。
上述步骤前需先通过所述视觉软件系统进行图像处理，包括：
步骤1，图像预处理。在进行工件图像处理之前，应对工件图像进行预处理。彩色图像转变为灰度，图像常常作为一种预处理，然后再进行阈值变换，主要是去除噪声；
步骤2，图像分割。基于阈值的分割方法是利用图像的灰度直方图信息获取用于分割的阈值；
步骤3，图像边缘特征提取。在此使用的是改进型Harris算子检测角点，Harris算子对工件图像的旋转、灰度变换、噪声等影响具有较高的稳定性和鲁棒性。
步骤4，图像配准。采用轮廓外接形心计算工件图像中心位置和角度，将合格工件都作为标准工件模板，用待测工件与标准模板进行比较，超过一定误差即判为非同类工件。
引导四轴并联机器人4进行抓取经上料区10落在传送带8上的眼药水瓶并快速移动至下料区2，对应的眼药水瓶类型A存放在成品箱A，眼药水瓶类型B存放在成品箱B，这就完成了装箱。
以上所述，仅为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；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种眼药水瓶分拣和装箱系统，包括工作平台，其特征在于：所述工作平台上设有机器人模块、视觉系统模块和工件平台模块。
所述机器人模块包括四轴并联机器人、气爪和控制箱，所述四轴并联机器人和气爪分别与控制箱连接；
所述工件平台模块包括用于放置待检测眼药水瓶的拍照区平台，下料区装置(用于存放眼药水瓶类型A的成品箱，和用于存放眼药水瓶类型B的成品箱)，传送带，上料区装置。所述拍照区平台位于工作平台的一侧，所述存放眼药水瓶类型A的成品箱和存放眼药水瓶类型B的成品箱位于工件平台中间，所述上料区位于拍照区的一侧。
所述视觉系统模块包括2D相机、光源、计算机和视觉软件系统，所述2D相机为工业相机，所述2D相机通过支架固定在拍照区机架上，所述光源为2个，分布在拍照区的两侧，所述2D相机和计算机分别与控制箱连接。
2.一种采用权利要求1所述的一种眼药水瓶分拣和装箱方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，拍照，存放在上料区的两种类型的眼药水瓶，滑落下来到传送带，到达拍照区后，2D相机拍照采集眼药水的图像；
第二步，传送，传送带继续将两种不同类型的眼药水瓶传送到四轴并联机器人工作区；
第三步，分拣和装箱，气爪抓取传送过来的类型A的眼药水瓶，调整眼药水瓶的姿势，将其放置成品箱A，松开气爪，继续工作。气爪抓取传送过来的类型B的眼药水瓶，调整眼药水瓶的姿势，将其放置成品箱B，松开气爪，继续工作。
3.根据权利要求2所述的一种眼药水瓶分拣和装箱方法，其特征在于：所诉眼药水类型A的液体容器形状为近似六边形，内角依次为110度、110度、120度、120度、130度、130度。所述的眼药水类型B的液体容器形状为近似六边形，内角依次为100度、100度、125度、125度、135度、135度。
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