CN109502279A - 一种基于视觉系统调节单驱辊筒输送机及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于视觉系统调节单驱辊筒输送机及其方法，属于传送机械技术领域，包括传动部件、机架、支架、驱动部件以及视觉控速系统；基于视觉系统，对运输的承载物品进行监控，通过对摄像所得的画面进行数字分析，调整物品位置。通过采用本发明提供的基于视觉系统调节的单驱辊筒输送机及其方法，能够通过调节各单独辊筒的转速，以调节位于输送机上各处物品的传输速度，从而达到调节物品密度的目的，可使物品按照预设密度进行排列，方便后续工序操作。

Description

一种基于视觉系统调节单驱辊筒输送机及其方法

技术领域

本发明属于传送机械技术领域，涉及一种基于视觉系统调节单驱辊筒输送机及其方法。

背景技术

在现有技术当中，滚筒输送机适用于各类箱、包、托盘等件货的输送，一些散料、小件物品或不规则的物品需放在托盘上或周转箱内才能方便输送。可用多条滚筒线及其它输送机或专机组成复杂的物流输送系统，完成多方面的工艺需要。具有结构简单，可靠性高，使用维护方便，能承受较大的冲击载荷，输送量大，速度快，运转轻快，能够实现多品种共线分流输送的特点。

在一些人工流水线操作领域，操作工捡拾位于输送机上物品，在完成拼装或检查后重新放回到输送机上。由于各人员之间的熟练度或工作项目不同，完成上述动作的速度通常均存在较大差别，从而导致位于输送机上的物品分布在中游或下游处变得极不规则，物品排列密度不一，当中下游欲进行再次的人工捡拾操作、进入全自动化流程或集成装箱时，由于密度不同而造成的频率打乱，会对上述工作形成困扰。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种基于视觉系统调节单驱辊筒输送机及其方法，能够通过调节各单独辊筒的转速，以调节位于输送机上各处物品的传输速度，从而达到调节物品密度的目的，可使物品按照预设密度进行排列。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于视觉系统调节的单驱辊筒输送机，包括传动部件、机架、支架、驱动部件以及视觉控速系统；所述传动部件包括安装在机架上的辊筒传送面，所述辊筒传送面包括若干辊筒；所述机架架设于支架上；所述驱动部件包括若干动力电机，所述动力电机设在辊筒的一端，所述动力电机上设有转速调控装置；所述视觉控速系统包括画面采集组件和处理协调中心；所述画面采集组件包括悬吊支架和固定在悬吊支架上的摄像单元，所述摄像单元的摄像朝向面朝向辊筒传送面；所述处理协调中心包括配备有存储单元的中央处理器，所述中央处理器连接有数据接收模块以及指令发送模块，所述摄像单元与数据接收模块相连接，所述指令发送模块通过一分发中心与各转速调控装置相连接。

工作时，传动部件用于对承载物品进行传动，将承载物品放在辊筒传送面上，辊筒传送面上的辊筒通过动力电机的带动而进行单一同方向转动，从而对承载物品进行输送动作。机架用于传送部件以及驱动部件的安装承载，支架则起设备安放承重作用。转速调控装置主要用于根据接收的具体指令，调节动力电机的工作转速。视觉控速系统用于为转速调控装置提供指令生成与下达，其中摄像单元用于采集位于辊筒传送面上承载物品的摆放画面，悬吊支架用于将摄像单元固定在既定的工作位置上。中央处理器主要用于处理数据接收模块接收到的由摄像单元生成的信息，分析其中承载物品的摆放密度，而后根据密度计算调节方式，该调节方式具体为，生成此时各动力电机全新的转速值，并通过指令发送模块下发到分发中心，分发中心将该转速值群对应的下发到每一个动力电机配备的转速调控装置上。

本发明的主要设计理念在于，基于视觉系统，对运输的承载物品进行监控，通过对摄像所得的画面进行数字分析，使总物品所形成的即时密度向既定的固定密度进行校正，从而达到调节的目的。

作为上述技术方案的优选，所述辊筒传送面与水平面夹角为0°，所述摄像单元安设在所述辊筒传送面的上方，所述摄像单元的朝向面中心线与所述辊筒传送面垂直。通常根据输送机动力特征的不同，传送面与水平面的夹角度数也不同，例如无动力的输送机，其传送面与水平面的夹角通常在5°左右，而具有动力功能的输送机，其夹角普遍为0°。在本发明中，辊筒传送面与水平面夹角设计为0°，其原因在于，水平设计的整个支架结构较为简单，上下游部件无需刻意进行定制，并且输送机各部位的承载重量基本相同，也有助于设备使用寿命的延长。摄像单元朝向面中心线是指摄影画面的中点所摄像素位置与摄像单元之间的连线。垂直的设计可以使得摄像的各个方面图像均匀，图像中位于以中心点为基点的同心圆各处广角变形相同，易于计算。上述方案的进一步优选，所述摄像单元的数量为多个，沿辊筒传送面输送方向均匀分布，每个所述摄像单元均与所述数据接收模块相连接。通常由于传送距离较长，因此辊筒传送面为狭长结构，单一的摄像单元无法满足整个传送距离上的实时监控。设计多个摄像单元，以求对整个辊筒传送面上的承载物品摆放情况实时监控；且各摄像单元沿辊筒传送面输送方向均匀分布，即各相邻两个摄像单元之间间隔距离均相等，优点在于有助于最大面积的覆盖。

作为上述技术方案的优选，所述各辊筒的直径相等，相邻的两个辊筒之间的平均间距为辊筒直径的1.1～3倍。两辊筒之间的距离为辊筒轴心的距离，可以理解为当数值为1倍时，相邻两辊筒之间相贴。

作为上述技术方案的优选，相邻的两个所述辊筒之间的平均间距为辊筒直径的1.5倍。辊筒排列的过于紧密，不仅容易造成设备结构复杂和质量重，而且会因意外掉落的杂物卡住磨损辊筒表面。但间距过大又会带来传送力不够的缺点。当间距数值取辊筒直径的1.5倍时，不仅可以保证设备结构足够简便，易于维修，同时还可以提供足够的抓力，使辊筒传送面上的承载物品不会打滑。

作为上述技术方案的优选，位于机架上设置有电机设备箱，所述动力电机安装在电机设备箱中。裸露的动力电机容易损坏，设置电机设备箱在机架上，可以有效防止上述情况发生。动力电机属于传输设备的核心部件，当单个或多个动力电机失去动力时，会对传送面局部或整体带来较大影响，表现在承载物品在单一或多个区域密度积累变大，使周围正常受力的动力电机在转速不变的情况下输出功率大增，非常易于损坏。因此将动力电机至于电机设备箱中进行保护，可以保证传输线长期而有效的进行输送工作。

本发明还提供了一种基于视觉系统调节单驱辊筒输送机的方法，包括以下步骤：

第一步，通过摄像单元采集位于辊筒传送面上承载物品的实时图像；

第二步，摄像单元将采集到的实时图像通过数据接收模块传输给中央处理器；

第三步，中央处理器在获取实时图像后，分析实时图像上各承载物品的具体位置；

第四步，中央处理器调用事先预存的既定物品位置数据模型，通过将上述分析而得的具体位置与数据模型中的既定物品位置进行比对，得出结果；

第五步，中央处理器选择根据所得比对结果计算得出的调整方案，按照辊筒的对应编号生成单一指令，后将所有指令打包生成指令组，再通过指令发送模块将该指令组发送到分发中心；

第六步，分发中心在获取上述指令组后将指令组解压，还原获取若干单一指令，并根据编号，分发给对应的转速调控装置；

第七步，转速调控装置接收并执行指令，调节动力电机转速。

既定物品位置数据模型事先预存到存储单元中供中央处理器随时调取，用户可以根据具体的承载物品排列需要选择不同的数据模型作为既定物品位置数据模型，其中既定物品位置数据模型作为实时图像中承载物品位置调整的基准与依据。

进一步的，按顺序多次往返第一步至第七步，由此进行迭代动作。一次的调整通常不会达到最终调整完成的目的，由此利用迭代动作，不间断的对实时图像中承载物品的具体位置进行调整，已获得最快和最佳的调整方式。

进一步的，第四步中，拆解实时图像中承载物品，以单一承载物品为单一标记单元，并与数据模型中距离最近的既定物品位置配对，形成关系，并计算关系中两位置之间沿传送方向的水平间距；第五步中，根据形成水平间距值生成对对应辊筒转速调整的指令：当实时图像承载物品位于既定物品前方时，指令为减速；当实时图像承载物品位于既定物品后方时，指令为加速。由于实时物品通常分散极不均匀，在传输方向上和垂直于传输方向上的分布随意。由于通过辊筒转速的改变只能调整实时物品位于传输方向上的位置，因此采用上述方法能够有效减少调整频率，方便获得最终调整结果。

进一步的，第四步中，将实时图像沿传输垂直方向分割为多个等宽的实时子图像，而后获得各实时子图像的实时密度关系；对数据模型进行上述同样动作，获得既定子图像，而后获得各既定子图像的既定密度关系；对比实时密度关系与既定密度关系，得出结果；

第五步中，调整方案为改变辊筒转速，从而改变实时密度关系，使实时密度关系与既定密度关系相等。如当既定密度关系由左至右为1:2:3，而此刻的实时密度关系由左至右为3:2:1，此时调整方案其中的一种为减缓位于中部辊筒的速度，使位于左部和中部子图像中的承载物品依次滞后到右部。上述方案的优点在于，由于实时图像物品和既定物品数量不一定相同，因此根据密度关系进行比对，依次最为调整依据，有助于加快计算速度，快速下达调整指令。

本发明的有益效果是：通过采用本发明提供的基于视觉系统调节的单驱辊筒输送机及其方法，能够通过调节各单独辊筒的转速，以调节位于输送机上各处物品的传输速度，从而达到调节物品密度的目的，可使物品按照预设密度进行排列，方便后续工序操作。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中动力电机连接辊筒和驱动部件的结构示意图；

图3为本发明实施例1中实时图像中的承载物品摆放方式；

图4为本发明实施例1中既定物品位置数据模型中物品摆放方式；

图5为本发明实施例2中实时图像中的承载物品摆放方式；

图6为本发明实施例2中既定物品位置数据模型中物品摆放方式；

图7为本发明的工作流程图；

1—辊筒传送面；2—辊筒；3—动力电机；4—转速调控装置；5—支架；6—电机设备箱；7—处理协调中心；8—悬吊支架；9—摄像单元；10—机架。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本发明的限定。

需要说明的是，在下述的实施例中，利用图1～7的示意图对按本发明一种基于视觉系统调节的单驱辊筒输送机及其方法进行了详细的表述。在详述本发明的实施方式时，为了便于说明，示意图不依照一般比例绘制并进行了局部放大及省略处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定。

实施例1

如图1～4所示，本发明提供了一种基于视觉系统调节的单驱辊筒输送机，包括传动部件、机架10、支架5、驱动部件以及视觉控速系统；传动部件包括安装在机架10上的辊筒传送面1，辊筒传送面1包括若干辊筒2；机架10架设于支架5上；驱动部件包括若干动力电机3，动力电机设在辊筒2的一端，动力电机3上连接安装有转速调控装置4；视觉控速系统包括画面采集组件以及处理协调中心7；画面采集组件包括悬吊支架8以及固定在悬吊支架8上的摄像单元9，摄像单元9的摄像朝向面朝向辊筒传送面1；处理协调中心7包括配备有存储单元的中央处理器，中央处理器连接有数据接收模块以及指令发送模块，摄像单元9与数据接收模块相连接，指令发送模块通过一分发中心与各转速调控装置4相连接。辊筒传送面1与水平面夹角为0°，摄像单元9安设在辊筒传送面1的上方，摄像单元9的朝向面中心线与辊筒传送面1垂直。摄像单元9的数量为3个，沿辊筒传送面1输送方向均匀分布，每个摄像单元9均与数据接收模块相连接。各辊筒2的直径相等，相邻的两个辊筒2之间的平均间距为辊筒2直径的1.5倍，亦可以根据具体工艺需要选择1.1～3倍之间任一值。机架10上设置有电机设备箱6，动力电机3安装在电机设备箱6中。

如图7所示，本实施例提供了一种基于视觉系统调节单驱辊筒输送机的方法，包括以下步骤：

第一步，通过摄像单元9采集位于辊筒传送面1上承载物品的实时图像；

第二步，摄像单元9将采集到的实时图像通过数据接收模块传输给中央处理器；

第三步，中央处理器在获取实时图像后，分析实时图像上各承载物品的具体位置；

第四步，中央处理器调用事先预存的既定物品位置数据模型，通过将上述分析而得的具体位置与数据模型中的既定物品位置进行比对，得出结果；

第五步，中央处理器选择根据所得比对结果计算得出的调整方案，按照辊筒2的对应编号生成单一指令，后将所有指令打包生成指令组，再通过指令发送模块将该指令组发送到分发中心；

第六步，分发中心在获取上述指令组后将指令组解压，还原获取若干单一指令，并根据编号，分发给对应的转速调控装置4；

第七步，转速调控装置4接收并执行指令，调节动力电机3转速。

按顺序多次往返第一步至第七步，由此进行迭代动作。

具体的，本实施例中，第四步中，拆解实时图像中承载物品，以单一承载物品为单一标记单元，并与数据模型中距离最近的既定物品位置配对，形成关系，并计算关系中两位置之间沿传送方向的水平间距；第五步中，根据形成水平间距值生成对对应辊筒2转速调整的指令：当实时图像承载物品位于既定物品前方时，指令为减速；当实时图像承载物品位于既定物品后方时，指令为加速。

本实施例中，既定物品位置呈均匀分布，为直线等距分布结构或正方形晶格分布结构。

实施例2

如图5～6所示，本实施例还提供了一种基于视觉系统调节单驱辊筒输送机的方法，与实施例1中提供的内容大致相同，不同点在于，第四步中，将实时图像沿传输垂直方向分割为多个等宽的实时子图像，而后获得各实时子图像的实时密度关系；对数据模型进行上述同样动作，获得既定子图像，而后获得各既定子图像的既定密度关系；对比实时密度关系与既定密度关系，得出结果；

第五步中，调整方案为改变辊筒2转速，从而改变实时密度关系，使实时密度关系与既定密度关系相等。

本实施例中，既定密度关系由左至右为1:2:3，实时密度关系由左至右为3:2:1。

Claims (10)

1.一种基于视觉系统调节的单驱辊筒输送机，其特征在于，包括传动部件、机架(10)、支架(5)、驱动部件以及视觉控速系统；

所述传动部件包括安装在机架(10)上的辊筒传送面(1)，所述辊筒传送面(1)包括若干辊筒(2)；

所述机架(10)架设于支架(5)上；

所述驱动部件包括若干动力电机(3)，所述动力电机设在辊筒(2)的一端，所述动力电机(3)上设有转速调控装置(4)；

所述视觉控速系统包括画面采集组件和处理协调中心(7)；所述画面采集组件包括悬吊支架(8)和固定在悬吊支架(8)上的摄像单元(9)，所述摄像单元(9)的摄像朝向面朝向辊筒传送面(1)；所述处理协调中心(7)包括配备有存储单元的中央处理器，所述中央处理器连接有数据接收模块以及指令发送模块，所述摄像单元(9)与数据接收模块相连接，所述指令发送模块通过一分发中心与各转速调控装置(4)相连接。

2.如权利要求1所述的基于视觉系统调节的单驱辊筒输送机，其特征在于，所述辊筒传送面(1)与水平面夹角为0°，所述摄像单元(9)安设在辊筒传送面(1)的上方，所述摄像单元(9)的朝向面中心线与辊筒传送面(1)垂直。

3.如权利要求2所述的基于视觉系统调节的单驱辊筒输送机，其特征在于，所述摄像单元(9)的数量为至少一个，并且沿辊筒传送面(1)输送方向均匀分布，每个摄像单元(9)均与数据接收模块相连接。

4.如权利要求3所述的基于视觉系统调节的单驱辊筒输送机，其特征在于，所述各辊筒(2)的直径相等，相邻的两个辊筒(2)之间的平均间距为辊筒(2)直径的1.1～3倍。

5.如权利要求4所述的基于视觉系统调节的单驱辊筒输送机，其特征在于，相邻的两个辊筒(2)之间的平均间距为辊筒(2)直径的1.5倍。

6.如权利要求5所述的基于视觉系统调节的单驱辊筒输送机，其特征在于，所述机架(10)上设置有电机设备箱(6)，所述动力电机(3)安装在电机设备箱(6)中。

7.一种基于视觉系统调节单驱辊筒输送机的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，通过摄像单元(9)采集位于辊筒传送面(1)上承载物品的实时图像；

第二步，摄像单元(9)将采集到的实时图像通过数据接收模块传输给中央处理器；

第三步，中央处理器在获取实时图像后，分析实时图像上各承载物品的具体位置；

第四步，中央处理器调用事先预存的既定物品位置数据模型，通过将上述分析而得的具体位置与数据模型中的既定物品位置进行比对，得出结果；

第五步，中央处理器选择根据所得比对结果计算得出的调整方案，按照辊筒(2)的对应编号生成单一指令，后将所有指令打包生成指令组，再通过指令发送模块将该指令组发送到分发中心；

第六步，分发中心在获取上述指令组后将指令组解压，还原获取若干单一指令，并根据编号，分发给对应的转速调控装置(4)；

第七步，转速调控装置(4)接收并执行指令，调节动力电机(3)转速。

8.如权利要求7所述的基于视觉系统调节单驱辊筒输送机的方法，其特征在于，按顺序多次往返第一步至第七步，由此进行迭代动作。

9.如权利要求8所述的基于视觉系统调节单驱辊筒输送机的方法，其特征在于，第四步中，拆解实时图像中承载物品，以单一承载物品为单一标记单元，并与数据模型中距离最近的既定物品位置配对，形成关系，并计算关系中两位置之间沿传送方向的水平间距；第五步中，根据形成水平间距值生成对对应辊筒(2)转速调整的指令：当实时图像承载物品位于既定物品前方时，指令为减速；当实时图像承载物品位于既定物品后方时，指令为加速。

10.如权利要求8所述的基于视觉系统调节单驱辊筒输送机的方法，其特征在于，第四步中，将实时图像沿传输垂直方向分割为多个等宽的实时子图像，而后获得各实时子图像的实时密度关系；对数据模型进行上述同样动作，获得既定子图像，而后获得各既定子图像的既定密度关系；对比实时密度关系与既定密度关系，得出结果；第五步中，调整方案为改变辊筒(2)转速，从而改变实时密度关系，使实时密度关系与既定密度关系相等。