CN112108863A - 基于视觉识别的对接组装控制系统及筒体对接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于视觉识别的对接组装控制系统及筒体对接方法，包括视觉监控单元、数据处理单元以及动作执行单元，视觉监控单元对待测对象进行视频监控，并将监控结果发送至数据处理单元；数据处理单元接收监控结果，并根据监控结果控制动作执行单元；动作执行单元根据数据处理单元的指令，驱动待测对象运动。本发明通过采用视觉检测的方式，解决了原来手动对接时通过人眼观察判断无法满足对接精度要求的问题。采用数控系统控制对接筒体的方式解决了人工对接时对接方法复杂，操作繁琐的问题。基于视觉识别的对接组装控制系统，解决了筒体对接时工作效率和工作质量不高及筒体对接时精度不高、调节难度大导致的导杆与对接孔发生接触碰撞的难题。

Description

基于视觉识别的对接组装控制系统及筒体对接方法

技术领域

本发明涉及工业制造领域，具体地，涉及一种基于视觉识别的对接组装控制系 统及筒体对接方法。

背景技术

现有的筒体的对接方式都是人工对接，通过人眼观察判断对接准度，精度不能 满足要求，且人工对接时对接方法复杂、操作繁琐、容易产生筒体的接触碰撞的问 题。

专利文献为CN108000135B的发明专利公开了一种具有协调运动功能的大型筒形构件自动对接调姿定位装置，包括：至少两组分别通过抱箍与待装配大型筒形构件 固定连接的定位机构，每组定位机构包括：底盘和设置于底盘上作为y向移动副的 横向调姿平台、作为绕z轴被动转动副的转动调姿平台、作为z向移动副的垂直升 降平台以及用于支撑抱箍的托架，其中：转动调姿平台与横向调姿平台和垂直升降 装置相连，托架与所述抱箍固定连接。本装置具有协调运动能力强、调姿范围大、 对接精度高、具备防倾覆能力、安全性能高的优点，可实现大型筒形构件的六自由 度调姿与精确对接装配。但是上述方案还是需要基于人工调整，操作复杂。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于视觉识别的对接组装控制系统及筒体对接方法。

根据本发明提供的一种基于视觉识别的对接组装控制系统，包括视觉监控单元、数 据处理单元以及动作执行单元，其中：

视觉监控单元对待测对象进行视频监控，并将监控结果发送至数据处理单元；

数据处理单元接收监控结果，并根据监控结果控制动作执行单元；

动作执行单元根据数据处理单元的指令，驱动待测对象运动。

优选地，所述视觉监控单元包括摄像头和视频采集模块，摄像头有线连接至视频采 集模块，视频采集模块与数据处理单元通信连接。

优选地，所述摄像头包括光源。

优选地，所述数据处理单元包括828D数控系统。

优选地，所述动作执行单元包括伺服驱动器和多个伺服电机，其中：

伺服驱动器与数据处理单元通信连接；

数据处理单元通过伺服驱动器控制伺服电机运动。

优选地，所述伺服电机包括三维轴向伺服电机和转轴伺服电机，分别控制待测对象 的三维移动和绕轴转动。

优选地，还包括手轮，所述手轮与数据处理单元通信连接。

根据本发明提供的一种基于上述的基于视觉识别的对接组装控制系统的筒体对接方 法，包括如下步骤：

调整步骤：通过视觉监控单元检测筒体的位置信息，并将所述位置信息发送至数据 处理单元，数据处理单元根据所述位置信息驱动动作执行单元，对筒体进行位置调整；

对接步骤：对调整位置后的筒体进行对接，通过视觉监控单元实时监测筒体的相对 偏移情况，并反馈至数据处理单元，数据处理单元根据所述相对偏移情况控制动作执行单元调整筒体的位置，使得筒体处于允许偏差范围。

优选地，调整筒体的位置包括调整筒体的移动位置和转动位置。

优选地，所述筒体包括相对设置的第一筒体和第二筒体。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过采用视觉检测的方式，解决了原来手动对接时通过人眼观察判断无法满足对接精度要求的问题。

2、本发明通过采用数控系统控制对接筒体的方式解决了人工对接时对接方法复杂，操作繁琐的问题。

3、本发明通过基于视觉识别的对接组装控制系统，解决了筒体对接时工作效率和工作质量不高以及筒体对接时精度不高和调节难度大导致的导杆与对接孔发生 接触碰撞的难题。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为基于视觉识别的对接组装控制系统的结构示意图；

图2为基于视觉识别的对接组装控制系统的应用示意图。

图中示出：

1-主动驾车1

2-从动驾车1

3-主动驾车2

4-从动驾车2

5-地轨

6-地面

7-工装环

8-筒体A

9-筒体B

10-斜导杆

11-斜孔

12-光源

13-摄像机

14-摄像机

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人 员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于 本发明的保护范围。

如图1和图2所示，根据本发明提供的基于视觉识别的对接组装控制系统，通过 视觉系统对导杆与装配孔位置检测进行实时动态调节实现精确对接。基于视觉识别的 对接组装控制系统包括视觉监控单元、数据处理单元以及动作执行单元，视觉监控单 元与数据处理单元相连，动作执行单元与数据处理单元相连。视觉监控单元对待测对象 进行视频监控，并将监控结果发送至数据处理单元；数据处理单元接收监控结果，并根 据监控结果控制动作执行单元；动作执行单元根据数据处理单元的指令，驱动待测对象 运动。视觉监控单元包括摄像头和视频采集模块，摄像头有线连接至视频采集模块，视 频采集模块与数据处理单元通信连接。摄像头包括光源，能够提供光束。

进一步的，视觉监控单元包括：前端筒体A旋转定位，设置有一台视觉相机用于筒体A进行旋转定位监测，确保斜导杆平行于对接中心平面；中间端筒体B旋转定位， 两台视觉相机用于筒体B进行旋转定位监测使两视觉检测孔在同一主光轴，确保筒体B 与斜导杆平面共面；后端斜孔对接实时检测校正，一台相机在筒体穿管对接时实时监控 斜导杆与对接孔的中心偏移情况并反馈给数据处理单元时校正。

数据处理单元包括西门子828D系统，数据处理单元是整个系统的核心处理和命令发 送单元；伺服控制器是伺服电机的动力输出及编码器信息采集单元；HMI人机交互是系统的数据信息的表达和人为命令下达的窗口；手持移动单元是需手动操作时的手动控制单元。

动作执行单元包括：X轴伺服电机，控制小车沿地轨前后移动；Y轴伺服电机控制小车上筒体水平移动；Z轴伺服电机，控制控制小车上筒体上下移动；A轴伺服电机控制 筒体旋转运动。

本发明通过以下步骤进行工作：

一、在对接开始之前需调整筒体A、B姿态使斜导杆和对接孔保持在同一个水平面，具体的：

步骤S1：前端筒体A旋转定位，通过筒体A旋转来确定穿孔平面，系统通过视觉检测筒体A边缘部分的定位销孔来进行定位。

步骤S2：中端筒体B旋转定位及穿孔监控，通过筒体B旋转来确定穿孔平面，系 统通过检测该筒体带穿孔位特征来进行定位。

步骤S3：后端中心对接孔实时监测校正，中心对接孔有前后两个相机，处于同一主光轴上各负责B筒体中心对接孔前后两侧孔的成像，前端相机负责筒体对接初始阶段的 孔位监测，故其光路穿过后端孔，直接采集前端控位的实时对接间隙信息；后端相机负 责筒体对接末尾阶段的孔位监测，故其采集后端的孔位实时对接间隙信息。

二、两对接筒体调整好姿态后，开始进行对接，具体的：

步骤S4：主动侧筒体A沿地轨X轴朝对接侧筒体B运动，地轨X轴有测距码盘，实 时检测对接过程中沿地轨移动距离，以消除小车滚轮与地轨由于打滑导致的失真。

步骤S5：地轨X轴运动对接过程中通过视觉成像处理系统实时监测斜导杆圆柱面与 对接孔前后端面的偏移情况；判断出斜导杆和对接孔间隙最小点的位置，并通过视觉处理模块把图像数据处理转换为数控系统需要的位置坐标发送数据给数控系统；数控系统再根据各运动轴编码器和光栅尺的位置反馈情况，通过进给调节相应轴对单个或者两个筒体进行旋转调节或左右调节或上下调节使斜导杆圆柱面及前后端面与孔中心的偏移 始终处于允许偏差范围内。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、 “竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示 的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装 置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的 限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上 述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改， 这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的 特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于视觉识别的对接组装控制系统，其特征在于，包括视觉监控单元、数据处理单元以及动作执行单元，其中：

视觉监控单元对待测对象进行视频监控，并将监控结果发送至数据处理单元；

数据处理单元接收监控结果，并根据监控结果控制动作执行单元；

动作执行单元根据数据处理单元的指令，驱动待测对象运动。

2.根据权利要求1所述的基于视觉识别的对接组装控制系统，其特征在于，所述视觉监控单元包括摄像头和视频采集模块，摄像头有线连接至视频采集模块，视频采集模块与数据处理单元通信连接。

3.根据权利要求2所述的基于视觉识别的对接组装控制系统，其特征在于，所述摄像头包括光源。

4.根据权利要求1所述的基于视觉识别的对接组装控制系统，其特征在于，所述数据处理单元包括828D数控系统。

5.根据权利要求1所述的基于视觉识别的对接组装控制系统，其特征在于，所述动作执行单元包括伺服驱动器和多个伺服电机，其中：

伺服驱动器与数据处理单元通信连接；

数据处理单元通过伺服驱动器控制伺服电机运动。

6.根据权利要求5所述的基于视觉识别的对接组装控制系统，其特征在于，所述伺服电机包括三维轴向伺服电机和转轴伺服电机，分别控制待测对象的三维移动和绕轴转动。

7.根据权利要求1所述的基于视觉识别的对接组装控制系统，其特征在于，还包括手轮，所述手轮与数据处理单元通信连接。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述的基于视觉识别的对接组装控制系统的筒体对接方法，其特征在于，包括如下步骤：

调整步骤：通过视觉监控单元检测筒体的位置信息，并将所述位置信息发送至数据处理单元，数据处理单元根据所述位置信息驱动动作执行单元，对筒体进行位置调整；

对接步骤：对调整位置后的筒体进行对接，通过视觉监控单元实时监测筒体的相对偏移情况，并反馈至数据处理单元，数据处理单元根据所述相对偏移情况控制动作执行单元调整筒体的位置，使得筒体处于允许偏差范围。

9.根据权利要求8所述的筒体对接方法，其特征在于，调整筒体的位置包括调整筒体的移动位置和转动位置。

10.根据权利要求8所述的筒体对接方法，其特征在于，所述筒体包括相对设置的第一筒体和第二筒体。

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