CN109160000B

CN109160000B - 一种打火机插盘匹配控制方法及装置

Info

Publication number: CN109160000B
Application number: CN201811048125.6A
Authority: CN
Inventors: 黄毅; 吴云强; 黄鑫
Original assignee: Changsha University of Science and Technology
Current assignee: Changsha University of Science and Technology
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2018-09-10
Publication date: 2020-10-27
Anticipated expiration: 2038-09-10
Also published as: CN109160000A

Abstract

本发明公开了一种打火机插盘匹配控制方法及装置，包括用于对打火机集合底部的第一整体轮廓数据、待插装盘的待插入位置的第二整体轮廓数据进行采集的数据采集单元，用于对打火机集合底部的第一整体轮廓曲线和待插装盘的待插入位置的第二整体轮廓曲线进行处理的数据处理单元，用于对夹持打火机集合的机械手进行运动控制的运动控制单元，以实现打火机集合插入待插装盘的待插入位置或者不插入待插装盘的待插入位置，所述数据采集单元与所述数据处理单元相连，所述数据处理单元与所述运动控制单元相连。本发明能对打火机集合是否能安全插入待插装盘的待插入位置的过程进行预判，防止强行插装动作导致打火机集合或待插装盘的结构损坏，保证生产线的连续运行，可有效节约时间成本、人力成本，提高生产效率。

Description

一种打火机插盘匹配控制方法及装置

技术领域

本发明涉及工业自动控制领域，具体地，涉及一种打火机插盘匹配控制方法及装置。

背景技术

打火机是一种小型取火工具，在人们日常生活中普遍使用，在生产、科研、服务领域也普遍使用，全球每年打火机需求量约为160亿支。

在打火机的生产工序中，打火机一般在生产线上做单排行进。为方便打火机成品的物流运输或提高产品的可欣赏度，需将相同颜色或不同颜色的一定数量的打火机集合分拣并装入待插装盘后进行包装，例如，通过机械手一次分拣抓取一排共10支打火机插入待插装盘。但是，机械手在抓取一组打火机集合时，由于各种原因，打火机集合中可能出现若干打火机产生一定程度的偏移。这样，从打火机集合的底部投影来看，不能形成一个理想的矩形。同样，待插装盘由于加工误差或挤压变形，其待插装位置从俯视图来看，可能也不是一个理想的矩形。这使得在将打火机集合插入待插装盘时，因两者轮廓不合而损坏打火机或待插装盘，导致生产线停产，从而影响生产效率。如果在将打火机集合插入待插装盘的待插入位置前，能对打火机集合和待插装盘的待插入位置是否匹配做出合理判断，在判断不匹配的情况放弃此次插装动作，将打火机集合堆放于打火机临时放置位置后，重新开始下一个匹配循环，可有效解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种打火机插盘匹配控制方法及装置，通过识别打火机集合底部的外形和待插装盘的待插入位置的外形，能对打火机集合插入待插装盘的待插入位置过程是否会发生干涉进行预判，防止强行插装导致出现的打火机集合或插装盘结构的损坏。

为了实现上述目的，本发明提供一种打火机插盘匹配控制方法，该方法包括以下步骤：S1:采集打火机集合底部的第一整体轮廓数据以及待插装盘的待插入位置的第二整体轮廓数据；S2:判断所述第一整体轮廓曲线与所述第二整体轮廓曲线是否匹配；若匹配，进入步骤S3，若不匹配，进入步骤S4;S3:控制所述打火机集合进行插盘动作；S4:控制所述打火机集合不进行插盘动作；S5:待所述步骤S3或所述步骤S4完成后，返回所述步骤S1。

进一步，数据处理单元识别出打火机集合底部的第一整体轮廓曲线，计算该第一整体轮廓曲线的最大水平宽度Δx1和最大垂向长度Δy1；数据处理单元识别出待插装盘的待插入位置的第二整体轮廓曲线，计算该第二整体轮廓曲线的最大水平宽度Δx2和最大垂向长度Δy2；再计算出Δx1与Δx2的偏差error_x，即error_x=Δx1-Δx2；计算出Δy1与Δy2的偏差error_y，即error_y=Δy1-Δy2；比较上述偏差error_x与设置于所述数据处理单元中的阈值limit_x的数值大小关系，并比较上述偏差error_y与设置于所述数据处理单元中的阈值limit_y的数值大小关系；若所述偏差error_x位于所述阈值limit_x的范围内,且error_y位于limit_y的范围内，则判断出所述第一整体轮廓曲线与所述第二整体轮廓曲线匹配；若所述偏差error_x超出了所述阈值limit_x的范围，或error_y超出了limit_y的范围，则判断出所述第一整体轮廓曲线与所述第二整体轮廓曲线不匹配。

进一步，插盘动作具体包括：先使得夹持所述打火机集合的机械手平移到所述待插装盘的待插入位置正上方，再通过所述机械手的上下移动，将所述打火机集合插入所述待插装盘的待插入位置，所述打火机集合进行插盘动作完成后，所述机械手返回到初始位置，再次夹持另一组打火机集合后，等待所述运动控制单元的控制指令。

进一步，不插盘动作具体包括：先使得夹持打火机集合的所述机械手平移到打火机临时放置位置正上方，再通过所述机械手的上下移动和松放动作，将所述打火机集合放置在所述打火机临时放置位置，动作完成后，所述机械手返回到初始位置，再次夹持打火机集合后等待所述运动控制单元的控制指令。

本发明还提供一种打火机插盘匹配控制装置，该装置包括用于对打火机集合底部的第一整体轮廓数据、待插装盘的待插入位置的第二整体轮廓数据进行采集的数据采集单元，用于对打火机集合底部的第一整体轮廓曲线和待插装盘的待插入位置的第二整体轮廓曲线进行处理的数据处理单元，用于对打火机集合实施插盘或不插盘动作控制的运动控制单元，数据采集单元与数据处理单元相连，数据处理单元与运动控制单元相连。

进一步，数据采集单元包括第一摄像装置，第一摄像装置架设于打火机集合的下方，用于采集打火机集合的底部的第一整体轮廓数据，第一摄像装置的信号输出端连接所述数据处理单元的信号输入端，第一摄像装置包括至少一个摄像头，所述摄像头设置在操作台板上。

进一步，所述数据采集单元包括第二摄像装置，所述第二摄像装置架设于待插装盘的待插入位置的上方，用于采集待插装盘的待插入位置的第二整体轮廓数据，所述第二摄像装置的信号输出端连接所述数据处理单元的信号输入端，所述第二摄像装置包括至少一个摄像头，所述摄像头设置在支架上。

进一步，若判断所述打火机集合进行插盘动作，则先通过电机驱动丝杠实现夹持打火机集合的所述机械手平移到所述待插装盘的待插入位置正上方，再通过垂向气缸和水平气缸的作用，将所述打火机集合插入所述待插装盘的待插入位置，所述打火机集合进行插盘动作完成后，所述机械手返回到初始位置，再次夹持打火机集合后等待所述运动控制单元的控制指令。

进一步，若判断所述打火机集合不进行插盘动作，则先通过电机驱动丝杠实现夹持打火机集合的所述机械手平移到打火机临时放置位置正上方，再通过垂向气缸和水平气缸的作用，松开机械手，将所述打火机集合放置在所述打火机临时放置位置，动作完成后，所述机械手返回到初始位置，再次夹持打火机集合后等待所述运动控制单元的控制指令。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

本发明能对打火机集合插入待插装盘的待插入位置过程是否会发生干涉进行预判，防止强行插装导致出现的打火机集合或待插装盘结构的损坏，防止生产过程的中断，可有效节约时间成本、人力成本，提高生产效率。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1 是根据本发明的实施方式的打火机插盘匹配控制装置的构造图；

图2是根据本发明的实施方式的打火机插盘匹配控制装置的受控部分的结构图；

图3 是根据本发明的实施方式的打火机插盘匹配控制装置第一摄像装置安装位置示意图；

图4 是根据本发明的实施方式的打火机插盘匹配控制装置第二摄像装置安装位置示意图；

图5 是根据本发明的实施方式识别出的打火机集合底部图像的第一整体轮廓曲线示意图；

图6 是根据本发明的实施方式识别出的待插装盘的待插入位置图像的第二整体轮廓曲线示意图。

附图标记说明

1 数据采集单元；2 数据处理单元；3 运动控制单元；4 第一摄像装置；5 第二摄像装置；6操作台板；7支架；8打火机集合；9待插装盘；10机械手；11电机；12垂向气缸；13水平气缸。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1 示出了根据本发明的实施方式的打火机插盘匹配控制装置的流程框图，包括用于对打火机集合底部的第一整体轮廓数据和待插装盘的待插装位置的第二整体轮廓数据进行采集的数据采集单元1，用于对打火机集合底部的第一整体轮廓曲线和待插装盘的待插入位置的第二整体轮廓曲线进行处理的数据处理单元2，用于对打火机集合实施插盘或不插盘动作控制的运动控制单元3，所述数据采集单元1与所述数据处理单元2相连，所述数据处理单元2与所述运动控制单元3相连。

所述数据采集单元1的输入端通过电缆连接所述第一摄像装置4的输出端，用于采集第一摄像装置4的信号。同时，所述数据采集单元1的输入端通过电缆连接第二摄像装置5的输出端，用于采集所述第二摄像装置5的信号。

图2示出了根据本发明的实施方式的打火机插盘匹配控制装置的受控部分的结构图，包括第一摄像装置4、第二摄像装置5、操作台板6、支架7、打火机集合8、待插装盘9、机械手10、电机11、垂向气缸12、水平气缸13。

所述第一摄像装置4包括一个以上的摄像头，所述一个以上的摄像头设置在打火机集合8下方的操作台板6上，所述一个以上的摄像头仰视对准所述打火机集合8的底部，用于采集所述打火机集合8底部的图像信息。

在一种较优选的实施方式中，如图3，所述第一摄像装置4包括一个摄像头，所述一个摄像头设置在所述打火机集合8下方的所述操作台板6上，且该摄像头位于所述打火机集合8底部理论投影面积的形心处，并对准所述打火机集合8的底部，用于采集所述打火机集合8底部的图像信息。

所述第二摄像装置5包括一个以上的摄像头，所述一个以上的摄像头设置在待插装盘9的上方的支架7上，所述一个以上的摄像头俯视对准所述待插装盘9，用于采集所述待插装盘9整体的图像信息。

在一种较优选的实施方式中，如图4，所述第二摄像装置5包括一个摄像头，所述一个摄像头设置在所述待插装盘9的上方的支架7上，且该摄像头位于所述待插装盘9整体轮廓的形心处，用于采集所述待插装盘9整体的图像信息。所述待插装盘9整体的图像信息包括了已插装打火机集合的已插装盘部分图像信息和未插装打火机集合的待插装盘部分图像信息。

所述数据处理单元2识别出打火机集合底部图像的第一整体轮廓曲线，计算该第一整体轮廓曲线的最大水平宽度Δx1和最大垂向长度Δy1，如图5所示。所述数据处理单元2识别出待插装盘的待插入位置的第二整体轮廓曲线，计算该第二整体轮廓曲线的最大水平宽度Δx2和最大垂向长度Δy2，如图6所示。然后，计算出Δx1与Δx2的偏差error_x，即error_x=Δx1-Δx2；进一步，计算出Δy1与Δy2的偏差error_y，即error_y=Δy1-Δy2。

所述数据处理单元2中设置有阈值limit_x和limit_y，通过判断error_x值与limit_x值的大小关系，以及error_y值与limit_y值的大小关系，判断所述打火机集合8是否可以插入所述待插装盘9的待插入位置。例如，若（error_x）²＜（limit_x）²且（error_y）²＜（limit_y）²，则判断出所述打火机集合8可以安全插入所述待插装盘9的待插入位置；若（error_x）²≥（limit_x）²或（error_y）²≥（limit_y）²，则判断出所述打火机集合8不能安全插入所述待插装盘9的待插入位置。所述运动控制单元3根据所述数据处理单元2的结果，对所述打火机集合8进行相应的运动控制处理，包括实现所述打火机集合8插入所述待插装盘9的待插入位置的动作，或放弃所述打火机集合8插入所述待插装盘9的待插入位置的动作。上述运动控制可通过电机11驱动丝杠实现所述夹持打火机集合的机械手10的水平运动，和通过垂向气缸12实现所述夹持打火机集合的机械手10的垂向运动，和通过水平气缸13实现所述夹持打火机集合的机械手10的松放运动。

根据所述数据处理单元2的结果，若判断出要对所述打火机集合8进行插盘动作，则先通过所述电机11驱动丝杠实现夹持所述打火机集合8的所述机械手10平移到所述待插装盘9的待插入位置正上方，再通过所述垂向气缸12和所述水平气缸13的作用，将所述打火机集合8插入所述待插装盘9的待插入位置，所述打火机集合8进行插盘动作完成后，所述机械手10返回到初始位置，再次夹持另一组打火机集合后等待所述运动控制单元3的控制指令。

根据所述数据处理单元2的结果，若判断出要对所述打火机集合8不进行插盘动作，则先通过所述电机11驱动丝杠实现所述夹持打火机集合8的所述机械手10平移到打火机临时放置位置正上方，再通过所述垂向气缸12和所述水平气缸13的作用，松开机械手，将所述打火机集合8放置在打火机临时放置位置，动作完成后，所述机械手10返回到初始位置，再次夹持另一组打火机集合后，等待所述运动控制单元3的控制指令。上述打火机临时放置位置可以为位于所述操作台板6上且不影响设备运行的一块区域，临时放置在该区域的打火机集合可由输送带自动移走，或者也可由人工移走。

本实施例还提供一种打火机插盘匹配控制方法，具体包括：所述数据采集单元1采集所述打火机集合8底部的第一整体轮廓数据，以及所述待插装盘9的待插入位置的第二整体轮廓数据；所述数据处理单元2识别出所述打火机集合8底部的第一整体轮廓曲线，以及所述待插装盘9的待插入位置的第二整体轮廓曲线，进一步判断两轮廓曲线是否匹配；所述运动控制单元3根据数据处理单元的结果，实施相应的插盘或不插盘动作的运动控制处理。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种打火机插盘匹配控制方法，其特征在于：所述打火机插盘匹配控制方法包括以下步骤：S1：采集打火机集合底部的第一整体轮廓数据以及待插装盘的待插入位置的第二整体轮廓数据；S2：判断第一整体轮廓曲线与第二整体轮廓曲线是否匹配；若匹配，进入步骤S3，若不匹配，进入步骤S4；S3：控制所述打火机集合进行插盘动作；S4：控制所述打火机集合不进行插盘动作；S5：待所述步骤S3或所述步骤S4完成后，返回所述步骤S1；所述步骤S2具体包括：计算所述第一整体轮廓曲线的最大水平宽度Δx1和最大垂向长度Δy1，并计算所述第二整体轮廓曲线的最大水平宽度Δx2和最大垂向长度Δy2；计算出Δx1与Δx2的偏差error_x，并计算出Δy1与Δy2的偏差error_y；比较所述偏差error_x与设置于数据处理单元中的阈值limit_x的数值大小关系，并比较所述偏差error_y与设置于所述数据处理单元中的阈值limit_y的数值大小关系；若所述偏差error_x位于所述阈值limit_x的范围内，且error_y位于limit_y的范围内，则判断出所述第一整体轮廓曲线与所述第二整体轮廓曲线匹配；若所述偏差error_x超出了所述阈值limit_x的范围，或所述error_y超出了limit_y的范围，则判断出所述第一整体轮廓曲线与所述第二整体轮廓曲线不匹配。

2.根据权利要求1所述的打火机插盘匹配控制方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括：先使得夹持所述打火机集合的机械手平移到所述待插装盘的待插入位置正上方，再通过所述机械手的上下移动，将所述打火机集合插入所述待插装盘的待插入位置，所述打火机集合进行插盘动作完成后，所述机械手返回到初始位置，再次夹持另一组打火机集合后，等待运动控制单元的控制指令。

3.根据权利要求1所述的打火机插盘匹配控制方法，其特征在于：所述步骤S4具体包括：先使得夹持打火机集合的机械手平移到打火机临时放置位置正上方，再通过所述机械手的上下移动和松放动作，将所述打火机集合放置在所述打火机临时放置位置，动作完成后，所述机械手返回到初始位置，再次夹持打火机集合后等待运动控制单元的控制指令。

4.一种打火机插盘匹配控制装置，其特征在于：包括用于对打火机集合底部的第一整体轮廓数据、待插装盘的待插入位置的第二整体轮廓数据进行采集的数据采集单元，用于对所述打火机集合底部的第一整体轮廓曲线和所述待插装盘的待插入位置的第二整体轮廓曲线进行处理的数据处理单元，用于对夹持所述打火机集合的机械手进行控制，以实现对所述打火机集合进行插盘动作或者对所述打火机集合不进行插盘动作的运动控制单元，所述数据采集单元与所述数据处理单元相连，所述数据处理单元与所述运动控制单元相连。

5.根据权利要求4所述的打火机插盘匹配控制装置，其特征在于：所述数据采集单元包括第一摄像装置，所述第一摄像装置架设于所述打火机集合底部的下方，用于采集所述打火机集合的底部的所述第一整体轮廓数据，所述第一摄像装置的信号输出端连接所述数据处理单元的信号输入端，所述第一摄像装置包括至少一个摄像头，所述摄像头设置在操作台板上。

6.根据权利要求4所述的打火机插盘匹配控制装置，其特征在于：所述数据采集单元包括第二摄像装置，所述第二摄像装置架设于所述待插装盘的上方，用于采集所述待插装盘的待插入位置的所述第二整体轮廓数据，所述第二摄像装置的信号输出端连接所述数据处理单元的信号输入端，所述第二摄像装置包括至少一个摄像头，所述摄像头设置在支架上。