CN112340418A - 一种针对散装物料的万向柔性振动平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种针对散装物料的万向柔性振动平台，该平台可以使散装物料在X‑Y平面内按照操作者的指示，进行360度的定向振动，并在Z平面内可聚拢，分散物料，振动幅度精密可控，不会损伤被振散料。本发明采用基于音圈电机和视觉图像处理的运动控制算法，实现了散装物料在X‑Y‑Z三轴方向频率、幅度精密可控的柔性振动，平台自带背景光源，并可以设置光源亮度，可以纯净被测物体的背景图像质量。通过可定制振动策略，将物料散布，聚拢在整个平台上，可用于处理直径在1mm‑150mm的散装物料。
Description
技术领域
本发明所属的技术领域为异型或微小器件的柔性上料领域，具体地，涉及一种针对散装物料的万向柔性振动平台。
背景技术
目前无论电子或机械产品的生产装配环节，有许多散装物料或零件依靠手工方式完成装配过程。这是由于自动化装配设备，需要根据不同的物料外形或其它特征，定制相应的震动盘。每种振动盘仅适应一种或几种物料，造成生产环节的成本的大幅增加，同时也增加了人工操作的复杂性，出错几率上升。
随着制造业的竞争越来越激烈，产品的市场需求也朝着结构复杂化、周期缩短化的方向发展，物料的种类也呈多元化趋势，当产品升级，料件更新时，上料系统都需要做出相应的调整来满足上料要求。为了缩短产品升级周期，开发一款可用于视觉辅助抓取系统的通用标准化柔性上料平台势在必行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于自主设计的柔性送料振动平台，该平台可以使散装物料在X-Y平面内按照操作者的指示，进行360度的定向振动，并在Z平面内可聚拢，分散物料，该平台振动幅度精密可控，不会损伤被振散料，故称为柔性万向振动平台。
为了达到上述的目的，本发明提供一种针对散装物料的万向柔性振动平台，包括：音圈振动电机5、运动控制板2、机器视觉光源模块6、外框及配重模块、散料容器1；所述音圈振动电机5位于散料容器1下方，通过外框与散料容器1紧密连接；所述运动控制板2通过内部导线与音圈振动电机5连接，完成对音圈振动电机5的驱动和控制；所述外框及配重模块完成音圈振动电机5、机器视觉光源模块6、运动控制板2的集成和组装固定。
上述一种针对散装物料的万向柔性振动平台，其中，所述音圈振动电机5共有四台，分别位于平台的四个直角边缘；音圈振动电机5能完成0-300Hz，总行程2.0mm，最大推力10.2N的直线高频振动。
上述一种针对散装物料的万向柔性振动平台，其中，所述外框及配重模块包括底板3、配重块4、后面板7、上面板8；外框及配重模块预留配重块安装接口，根据现场的操作平台定制相应配重块。
上述一种针对散装物料的万向柔性振动平台，其中，平台还包括机器视觉模块9，机器视觉模块9包含1200W像素机器视觉采集相机，通过自主研发的视觉采集及图像处理算法，完成对散装物料图像的滤波预处理，并基于被测物料的边缘，灰度完成物料的特征提取，辅助振动平台检验振动策略，并传输坐标参数。
上述一种针对散装物料的万向柔性振动平台，其中，所述运动控制板2基于以太网和USB2.0通用总线接口的人机交互通信；对视觉光源进行亮度和颜色的控制，并预留硬件触发接口，由用户通过通用IO直接对振动平台的预置参数进行触发控制；存储高达1000条的运动控制方案。
上述一种针对散装物料的万向柔性振动平台，其中，所述机器视觉光源模块6包含45W的可调光源，能实现白色，红色，黄色的自由转换，并能使用混色原理实现非标颜色的调整。
上述一种针对散装物料的万向柔性振动平台，其中，所述散料容器1采用聚氧化聚甲醛轻质材料，根据不同散装物料外形，定制加工相应工装。
上述一种针对散装物料的万向柔性振动平台，其中，平台包括运动控制部分、光源参数调整部分、人机通信部分、图像识别部分。
上述一种针对散装物料的万向柔性振动平台，其中，所述运动控制部分完成对四个音圈振动电机5的启动相位、运动频率、运动时间、振幅的控制；所述光源参数调整部分完成对底部光源的亮度调节，三种基准颜色切换，及单位闪烁频率内三种颜色的通电时间并行调节，从而达到混色的目的，并根据实际工况在界面上显示相应的颜色。
上述一种针对散装物料的万向柔性振动平台，其中，所述人机通信部分完成通用总线接口的协议转换，并通过交互界面对参数进行配置，在数据库内存储相应运动策略，下载到平台存储区域；所述图像识别部分对机器视觉光源模块6采集的图像进行相关滤波，平滑处理，完成采集图像数据的二值0\1转化，并根据被识别物料的灰度，轮廓特征完成模式识别，最终将识别物料的坐标，角度，数量信息反馈给上位机，交由上位机统筹处理。
本平台系统硬件组成分为六个部分，分别是：
1)音圈振动电机。电机位于平台的四个直角边缘，完成0-300Hz，总行程2.0mm，最大推力10.2N的直线高频振动。
2)运动控制板。完成音圈电机的驱动和控制；基于以太网和USB2.0通用总线接口的人机交互通信；对视觉光源进行亮度和颜色的控制，并预留硬件触发接口，可由用户通过通用IO直接对振动平台的预置参数进行触发控制；存储高达1000条的运动控制方案。
3)机器视觉光源模块。高达45W的可调光源，可实现白色，红色，黄色的自由转换，并可使用混色原理实现非标颜色的调整。
4)机器视觉模块。1200W像素机器视觉采集相机，通过自主研发的视觉采集及图像处理算法，完成对散装物料图像的滤波预处理，并基于被测物料的边缘，灰度完成物料的特征提取，辅助振动平台检验振动策略，并传输相应的坐标参数。
5)外框及配重模块。完成音圈振动电机、机器视觉光源模块、运动控制板的集成和组装固定。预留配重块安装接口，可以根据现场的操作平台定制相应配重块。
6)散料容器。散料容器采用POM(聚氧化聚甲醛)轻质材料，该材料具有低成本，高强度，耐摩擦，透光率好等特点，可根据不同散装物料外形，定制加工相应工装，增加振动平台筛选效率。
本平台系统软件组成主要包括四个部分：
1)运动控制部分。完成对四个电机的启动相位，运动频率，运动时间，振幅的控制。
2)光源参数调整部分。完成对底部光源的亮度调节，三种基准颜色切换，及单位闪烁频率内三种颜色的通电时间并行调节，从而达到混色的目的，并根据实际工况在界面上显示相应的颜色。
3)人机通信部分。完成通用总线接口的协议转换，并通过交互界面对参数进行配置，在数据库内存储相应运动策略，下载到平台相关存储区域。
4)图像识别部分。对机器视觉模块采集的图像进行相关滤波，平滑处理，完成采集图像数据的二值(0\1)转化。并根据被识别物料的灰度，轮廓等特征完成模式识别。最终将识别物料的坐标，角度，数量等信息反馈给上位机，交由上位机统筹处理。
与现有技术相比，本发明的技术有益效果是：
目前，在工业自动化装配行业中，柔性自动化上料系统的应用己经越来越广，具有大量的市场需求。本专利采用基于音圈电机和视觉图像处理的运动控制算法，实现了散装物料在X-Y-Z三轴方向频率，幅度精密可控的柔性振动，系统自带背景光源，并可以设置光源亮度，可以纯净被测物体的背景图像质量。并可定制振动策略，将物料散布，聚拢在整个平台上，可用于处理直径在1mm-150mm的散装物料。系统通过网络或USB与上位机进行连接，最大通信速率不低于100Mb/s。
附图说明
本发明的一种针对散装物料的万向柔性振动平台由以下的实施例及附图给出。
图1为柔性振动平台整体结构图；
图2为柔性振动平台内部结构图；
图3为柔性振动平台外部接口图；
图4为振动方向示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的一种针对散装物料的万向柔性振动平台作进一步的详细描述。
振动平台接通电源后，将通信接口(以太网或USB)与PC机相连，进行系统初始化配置，完成后点击上位机程序，进入操作界面。操作人员可进行如下操作：
步骤1：设置光源亮度和颜色。通过视觉采集模块观察光源亮度是否可以屏蔽图像背景杂质。如未达到实际效果，调整光源，或增加辅助光源，直到满足图像处理要求。
步骤2：设置振动方向，振动幅度，振动频率和振动时间，系统操作界面提供了X-Y方向的六个振动方向，如图4所示。设置完成后，点击开始振动完成一个振动动作。
步骤3：定制振动策略。观察振动效果是否满足振动需求，可重复步骤2完成接下来所需要的一系列振动动作。
步骤4：视觉补偿。打开机器视觉操作界面，对所需振动的散料类型进行模板建模，简单操作后点击模板配置按钮。配置模板类型后，振动平台系统会根据模型，自动检测振动效果，是否与步骤3要求的振动策略一致，并根据误差自动补偿振动方式。
步骤5：检测振动效果。人工观察振动效果是否与预设值一致，如不一致可自行调整步骤2至步骤4。
步骤6：下载振动策略。满足振动效果可将针对本类型散装物料的振动策略保存，并下载至振动平台系统。产线操作员在使用时，可利用网络或USB总线接口触发本次振动策略。也可通过外部通用IO，用硬件模式触发。
显然，本领域的技术人员可以对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，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种针对散装物料的万向柔性振动平台，其特征在于，包括：音圈振动电机(5)、运动控制板(2)、机器视觉光源模块(6)、外框及配重模块、散料容器(1)；所述音圈振动电机(5)位于散料容器(1)下方，通过外框与散料容器(1)紧密连接；所述运动控制板(2)通过内部导线与音圈振动电机(5)连接，完成对音圈振动电机(5)的驱动和控制；所述外框及配重模块完成音圈振动电机(5)、机器视觉光源模块(6)、运动控制板(2)的集成和组装固定。
2.如权利要求1所述的一种针对散装物料的万向柔性振动平台，其特征在于，所述音圈振动电机(5)共有四台，分别位于平台的四个直角边缘；音圈振动电机(5)能完成0-300Hz，总行程2.0mm，最大推力10.2N的直线高频振动。
3.如权利要求1所述的一种针对散装物料的万向柔性振动平台，其特征在于，所述外框及配重模块包括底板(3)、配重块(4)、后面板(7)、上面板(8)；外框及配重模块预留配重块安装接口，根据现场的操作平台定制相应配重块。
4.如权利要求1所述的一种针对散装物料的万向柔性振动平台，其特征在于，平台还包括机器视觉模块(9)，机器视觉模块(9)包含1200W像素机器视觉采集相机，通过自主研发的视觉采集及图像处理算法，完成对散装物料图像的滤波预处理，并基于被测物料的边缘，灰度完成物料的特征提取，辅助振动平台检验振动策略，并传输坐标参数。
5.如权利要求1所述的一种针对散装物料的万向柔性振动平台，其特征在于，所述运动控制板(2)基于以太网和USB2.0通用总线接口的人机交互通信；对视觉光源进行亮度和颜色的控制，并预留硬件触发接口，由用户通过通用IO直接对振动平台的预置参数进行触发控制；存储高达1000条的运动控制方案。
6.如权利要求1所述的一种针对散装物料的万向柔性振动平台，其特征在于，所述机器视觉光源模块(6)包含45W的可调光源，能实现白色，红色，黄色的自由转换，并能使用混色原理实现非标颜色的调整。
7.如权利要求1所述的一种针对散装物料的万向柔性振动平台，其特征在于，所述散料容器(1)采用聚氧化聚甲醛轻质材料，根据不同散装物料外形，定制加工相应工装。
8.如权利要求1所述的一种针对散装物料的万向柔性振动平台，其特征在于，平台包括运动控制部分、光源参数调整部分、人机通信部分、图像识别部分。
9.如权利要求8所述的一种针对散装物料的万向柔性振动平台，其特征在于，所述运动控制部分完成对四个音圈振动电机(5)的启动相位、运动频率、运动时间、振幅的控制；所述光源参数调整部分完成对底部光源的亮度调节，三种基准颜色切换，及单位闪烁频率内三种颜色的通电时间并行调节，从而达到混色的目的，并根据实际工况在界面上显示相应的颜色。
10.如权利要求8所述的一种针对散装物料的万向柔性振动平台，其特征在于，所述人机通信部分完成通用总线接口的协议转换，并通过交互界面对参数进行配置，在数据库内存储相应运动策略，下载到平台存储区域；所述图像识别部分对机器视觉光源模块(6)采集的图像进行相关滤波，平滑处理，完成采集图像数据的二值0\1转化，并根据被识别物料的灰度，轮廓特征完成模式识别，最终将识别物料的坐标，角度，数量信息反馈给上位机，交由上位机统筹处理。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115007463A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-09-06 | 常州大学 | 一种基于音圈电机的精密零件分选装置 |
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2020
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