CN108908403A - 基于红外视觉和智能优化算法的精密无人智能光电系统 - Google Patents

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宋五洲
张葛
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Abstract

本发明提供了一种基于红外视觉和智能优化算法的精密无人智能光电系统，能够有效解决锡焊领域所存在的问题，本发明的技术方案包括中央处理系统、能量光系统、红外视觉系统、图像定位成像识别系统、机器人系统、操作系统及操作台系统，所述能量光系统、红外视觉系统、图像定位成像识别系统、机器人系统分别与中央处理系统连接，所述能量光系统、红外视觉系统及图像定位成像识别系统均设于操作系统上，所述操作系统位于操作台系统的正上方，所述操作台系统下方连接机器人系统，机器人系统对操作台系统实现多自由度控制。

Description

基于红外视觉和智能优化算法的精密无人智能光电系统
技术领域
本发明涉及光电技术领域，具体为一种基于红外视觉和智能优化算法的精密无人智能光电系统。
背景技术
在先进制造、工业电子、国防军工、航空航天等领域中焊锡依然面临这诸多问题，如微小化、无人智能化、复杂化、高集成度、高敏感度、高效率度、高环保度等要求的工艺和技术瓶颈，上述问题主要由于现有锡焊设备的功能集成度低，导致工作效率低、人工依赖性强。
发明内容
本发明提供了一种基于红外视觉和智能优化算法的精密无人智能光电系统，能够有效解决锡焊领域所存在的问题。
本发明的技术方案在于：包括中央处理系统、能量光系统、红外视觉系统、图像定位成像识别系统、机器人系统、操作系统及操作台系统，所述能量光系统、红外视觉系统、图像定位成像识别系统、机器人系统分别与中央处理系统连接，所述能量光系统、红外视觉系统及图像定位成像识别系统均设于操作系统上，所述操作系统位于操作台系统的正上方，所述操作台系统下方连接机器人系统，机器人系统对操作台系统实现多自由度控制。
作为上述方案的优选，所述中央处理系统包括计算机处理系统和嵌入式软件系统，所述嵌入式软件系统采用智能优化算法进行数据处理。
作为上述方案的优选，所述红外视觉系统包括红外视觉采集单元、视觉信息处理单元及反馈控制单元，所述红外视觉采集单元与操作系统连接连接，视觉信息处理单元分别与红外视觉采集单元和反馈控制单元连接，所述反馈控制单元连接中央处理系统。
作为上述方案的优选，还包括温控系统和反馈系统，所述温控系统分别与能量光系统和反馈系统连接，用以控制及反馈能量光系统的实时温度，反馈系统与中央处理系统连接。
作为上述方案的优选，所述图像定位成像识别系统上设有通讯接口。
作为上述方案的优选，还包括能量光电源系统，分别与能量光系统以及中央处理系统连接，所述能力光电源系统上设有LCD显示屏。
本发明的有益效果在于：本发明中将红外视觉系统、能量光系统以及图像定位成像识别系统集成在一套系统上，通过智能优化算法能够有效实现锡焊过程的智能化操作，以及能够实时有效检测锡焊过程中的各项参数，并通过中央处理系统实现精确控制，从而能够提高工作效率和作业质量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细描述本发明的实施例。
如图1所示，本实施例的结构包括中央处理系统、能量光系统、红外视觉系统、图像定位成像识别系统、机器人系统、操作系统及操作台系统，所述能量光系统、红外视觉系统、图像定位成像识别系统、机器人系统分别与中央处理系统连接，所述能量光系统、红外视觉系统及图像定位成像识别系统均设于操作系统上，所述操作系统位于操作台系统的正上方，所述操作台系统下方连接机器人系统，机器人系统对操作台系统实现多自由度控制。
在本实施例中，还包括能量光电源系统，分别与能量光系统以及中央处理系统连接，所述能力光电源系统上设有LCD显示屏。
在本实施例中，所述红外视觉系统包括红外视觉采集单元、视觉信息处理单元及反馈控制单元，所述红外视觉采集单元与操作系统连接连接，视觉信息处理单元分别与红外视觉采集单元和反馈控制单元连接，所述反馈控制单元连接中央处理系统。
在本实施例中，还包括温控系统和反馈系统，所述温控系统分别与能量光系统和反馈系统连接，用以控制及反馈能量光系统的实时温度，反馈系统与中央处理系统连接。
在本实施例中，所述图像定位成像识别系统上设有通讯接口。
所述中央处理系统包括计算机处理系统和嵌入式软件系统，所述嵌入式软件系统采用智能优化算法进行数据处理。
对于上述技术方案需要做如下说明：
(1)无人智能化
基于红外传感(将视觉传感与温度传感集合)，图像识别与智能机器人的自动定位，装夹，焊接，御载，并自动连接其上下工序；通过扫描实现实时三维信息,进而实现一次性焊接；
基于三维成像实时的自动检验焊点结果，并上传数据，并据此自动修复。
前述红外视觉系统、图像定位成像识别系统、温控系统、机器人系统均通过智能优法算法实现数据处理和信息反馈。
(2)智能机器人系统的设计
在智能机器人系统中，采用先进的智能控制中的软计算方法，较好地处理多变量、非线性系统的问题，与传统的计算方法相比，以模糊逻辑、基于概率论的推理、神经网络、遗传算法和混沌为代表的先进技术，极大的优化了机器人的能动性和性能优化性。
在智能机器人系统中引入移动技术这一核心技术，并辅以提升其驱动技术；
采用这一核心技术后，智能机器人系统就越过了静态图像识别的框框进入主动视觉和主动传感的阶段。显然，智能机器人在非结构环境中自主移动，或在遥控条件下移动，视觉--传感器--驱动器--的协调控制尤为重要。
按照相关标准，根据设备工作状态下对牵引力、力矩、动载、扭力等需求，进行理论计算，选购不同的电机等功能部件进行测试，确定其结构参数和三维模型，并对其动载,过载受力进行有限元仿真，优化最终方案；
(3)红外热成像及图像识别处理系统
具有实时成像，识别，信息处理的，与CCD系统协同工作系统，包括硬件和软件，以及具有通讯接口和功能。
(4)恒温温控系统的设计
基于传感器技术的恒温温控系统及实时温度反馈系统的技术，深度地解决了锡焊的工艺问题，优化了产品的各系统关链性；维持焊点温度恒定，动态控制激光功率；焊点温度100-600℃连续可调；单脉冲或连续模式加热焊点温度保持恒定；直接实时控制焊点的温度，并能实时呈现焊接温度曲线，保证焊接的优良率；集中的解决焊锡工艺技术呈现出的：微型化、无人智能化、高度集成化、复杂化、高敏感度、高效率度、高环保度等现实要求。
性能对比：
梯度型加热
(5)自动控制系统及电路设计
主要是指硬件部分的逻辑门分析,各分系统的驱动单元设计,；
非机器人部分的控制系统采用数字PID算法，控制系统稳、准、快；
(6)整机作业集成嵌入式软件
设计开发整机作业的集成嵌入式软件
(7)与物联网相融合
实现远程控制以及维护升级
实现与生产线上其它设备无缝连接
(8)能量电源的设计
半导体激光器是一种高功率密度并具有极高量子效率的器件，微小的电流变化将导致光功率输出的极大变化和器件参数(如激射波长、噪声性能、模式跳动)的变化，这些变化直接影响器件的安全工作和应用要求。
据此，我们对能量电源进行设计改进，采用恒流源驱动为核心的模式作为能量光光源系统的核心环节，实现技术指标：输出噪声小、恒流特性好、电流稳定、抗干扰能力强等优点，并具有防过冲、反冲和反浪涌的稳压、恒流双重保护电路，保证激光器的稳定工作和使用寿命。电源有LCD液晶显示，能提供电源工作的各个参数及其工作状态的显示，具备过压、过流、水温压报警功能等。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于红外视觉和智能优化算法的精密无人智能光电系统，其特征在于：包括中央处理系统、能量光系统、红外视觉系统、图像定位成像识别系统、机器人系统、操作系统及操作台系统，所述能量光系统、红外视觉系统、图像定位成像识别系统、机器人系统分别与中央处理系统连接，所述能量光系统、红外视觉系统及图像定位成像识别系统均设于操作系统上，所述操作系统位于操作台系统的正上方，所述操作台系统下方连接机器人系统，机器人系统对操作台系统实现多自由度控制。
2.根据权利要求1所述的精密无人智能光电系统，其特征在于：所述中央处理系统包括计算机处理系统和嵌入式软件系统，所述嵌入式软件系统采用智能优化算法进行数据处理。
3.根据权利要求1所述的精密无人智能光电系统，其特征在于：所述红外视觉系统包括红外视觉采集单元、视觉信息处理单元及反馈控制单元，所述红外视觉采集单元与操作系统连接连接，视觉信息处理单元分别与红外视觉采集单元和反馈控制单元连接，所述反馈控制单元连接中央处理系统。
4.根据权利要求1所述的精密无人智能光电系统，其特征在于：还包括温控系统和反馈系统，所述温控系统分别与能量光系统和反馈系统连接，用以控制及反馈能量光系统的实时温度，反馈系统与中央处理系统连接。
5.根据权利要求1所述的精密无人智能光电系统，其特征在于：所述图像定位成像识别系统上设有通讯接口。
6.根据权利要求1所述的精密无人智能光电系统，其特征在于：还包括能量光电源系统，分别与能量光系统以及中央处理系统连接，所述能力光电源系统上设有LCD显示屏。
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