CN112548517B - 胎具更换高效全自动识别和自定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种胎具更换高效全自动识别和自定位方法，包括如下步骤：在胎具工装的指定位置，安装一个目标指示装置，指示装置上不同的胎具有不同的编号，并在机械臂握持的工装相应位置安装工业相机；生产前，形成标准模板图像库；生产时，机械臂移到指定位置，工业相机拍摄，再采用两种识别方法，则得到正确的编号；得到生产胎具的编号后，使机械臂移动相应距离，直到误差在允许的范围内，则识别结束；完成上述工作后，则机械臂已对准相应的胎具，即可以进行具体加工。本发明对胎具编号采用高效的二种方式识别决策，显著提高了可靠性，编号识别完成后通过不断的机械臂位置修正，完成胎具精确识别，该方法适应多个胎具同时生产，实用性强。

Description

胎具更换高效全自动识别和自定位方法

技术领域

本发明属于自动化生产领域，特别是涉及一种胎具更换高效全自动识别和自定位方法。

背景技术

目前的生产中，胎具更换时，通常是人为更换，然后再操作，效率较低，也有部分采用自动化更换，但是环境复杂的情况下容易识别错误，或识别后加工工具对得不够准，导致加工误差大次品率高，为此，人们希望找到精确度更高适应性更广的自动识别系统。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种自动化程度高、抗干扰性强、精确度高的胎具更换高效全自动识别和自定位方法。

为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：

胎具更换高效全自动识别和自定位方法，包括如下步骤：

1）在胎具工装的指定位置，安装一个目标指示装置，指示装置上不同的胎具有不同的编号，并在机械臂握持的工装相应位置安装工业相机，两者的位置相对固定，所述机械臂和工业相机均与工控机通信相连；

作为优选，所述机械臂为XYZ三轴机械臂，所述工业相机包括工业相机本体和与工业相机本体配合使用的相机镜头，相机镜头前面，还套设有光源，更优地，所述工业相机设置在一安装底板上，所述安装底板上垂直地并排设有两块开孔的安装板，相机镜头和工业相机本体卡设在两块安装板的孔中。

作为优选，所述XYZ三轴机械臂包括4个滚珠丝杆，4个滚珠丝杆均通过步进电机进行驱动，所述XYZ三轴机械臂设置在一固定底座上。所述步进电机通过工控机发出的脉冲信号控制，所述工业相机也通过以太网与工控机通信连接。工控机发出机械手臂运行指令后，控制工业相机进行拍摄，图像识别单元进行图像识别，计算运动距离，工控机发出的机械手运动的距离和通过图像识别算出的距离同时存入MySQL数据库中，供神经网络算法进行学习，训练有参数再返回到现场使用的控制器中，如此可以很快提高神经网络算法精度和速度。

2）生产前，先对各胎具的带编号的目标指示装置进行拍摄并保存，形成标准模板图像库；

3）生产时，机械臂移到指定位置，工业相机拍摄生产过程中胎具的图像，并对图像进行预处理，所述预处理包括数字滤波等，然后利用图像分割技术，获得图像中编号所在的位置，再采用数字识别方法，得到胎具的编号。由于这个编号非常重要，如识别错误的话，将导致严重后果，而生产现场情况复杂，图像会受到灯光，灰尘及磁电信号等的干扰，因此本系统中对胎具编号采用双重识别方法，即在常规数字识别的基础上，再利用模糊形态学双向联想记忆（FMBAM）的方法进行识别。这时将现场拍摄的生产图像编号所在位置，分别与标准模板图像库中各图像编号所在位置进行配准，然后运用FMBAM算法识别编号。当两种识别方法结果一致时，则得到正确的编号，否则重新拍摄再次识别，如连续二次得不到一致结果时，则输出报警声光信号，并启动远程短信报警功能，发送相应的错误码，以便及时了解出现问题的原因，并有效解决问题，保证系统的正常运行。FMBAM算法本身的识别率很高，尤其对各种干扰有很好的抑制作用，因此使用二种方式识别再进行决策后，其正确性就更高。

4）得到生产胎具的编号后，在内存中取出相应编号的基准图片，分别找到二张图片的基准识别点，计算二点间的坐标差，然后输出偏差信号，使机械臂移动相应距离。到达指定位置后，再次使用工业相机拍照采样，并计算偏差，输出偏差信号，使机械臂移动相应距离。重复该过程，直到误差在允许的范围内，则识别结束。由于工作过程中，机械臂初始位置与实际位置一般偏差不是很大，而本系统识别的精度较高，因此机械臂一般移动一次就基本达到了精度要求，当机械臂移动三次仍未满足精度要求时，则表明系统中有其他问题，这时启动远程短信报警功能，发送相应的错误码，以便及时解决问题。

5）完成上述工作后，则机械臂已对准相应的胎具，即可以进行具体加工。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下技术效果：

本发明的胎具更换高效全自动识别和自定位方法，生产中，采用合适的结构，对胎具编号采用高效的二种方式识别决策，显著提高了可靠性，编号识别完成后通过不断的机械臂位置修正，让机械臂对准相应的胎具，完成胎具精确识别，达到生产工艺的要求，该方法适应多个胎具同时生产，实用性强，值得推广。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明实施例中的结构示意图；

图2为工业相机结构示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1-2所示的一种胎具更换高效全自动识别和自定位方法，包括如下步骤：

1）在胎具工装的指定位置，安装一个目标指示装置1，指示装置1上不同的胎具有不同的编号，并在机械臂2握持的工装相应位置安装工业相机3，两者的位置相对固定，所述机械臂和工业相机均与工控机通信相连；

所述机械臂2为XYZ三轴机械臂，所述工业相机3包括工业相机本体3.1和与工业相机本体3.1配合使用的相机镜头3.2，相机镜头3.2前面，还套设有光源3.3，所述工业相机3设置在一安装底板4上，所述安装底板4上垂直地并排设有两块开孔的安装板4.1，相机镜头3.2和工业相机本体3.1卡设在两块安装板4.1的孔中。

所述XYZ三轴机械臂包括4个滚珠丝杆2.1，4个滚珠丝杆2.1均通过步进电机进行驱动，所述XYZ三轴机械臂设置在一固定底座上。

2）生产前，先对各胎具的带编号的目标指示装置进行拍摄并保存，形成标准模板图像库；

3）生产时，机械臂移到指定位置，工业相机拍摄生产过程中胎具的图像，并对图像进行预处理，所述预处理包括数字滤波等，然后利用图像分割技术，获得图像中编号所在的位置，再采用数字识别方法，得到胎具的编号。由于这个编号非常重要，如识别错误的话，将导致严重后果，而生产现场情况复杂，图像会受到灯光，灰尘及磁电信号等的干扰，因此本系统中对胎具编号采用双重识别方法，即在常规数字识别的基础上，再利用模糊形态学双向联想记忆（FMBAM）的方法进行识别。这时将现场拍摄的生产图像编号所在位置，分别与标准模板图像库中各图像编号所在位置进行配准，然后运用FMBAM算法识别编号。当两种识别方法结果一致时，则得到正确的编号，否则重新拍摄再次识别，如连续二次得不到一致结果时，则输出报警声光信号，并启动远程短信报警功能，发送相应的错误码，以便及时了解出现问题的原因，并有效解决问题，保证系统的正常运行。FMBAM算法本身的识别率很高，尤其对各种干扰有很好的抑制作用，因此使用二种方式识别再进行决策后，其正确性就更高。

4） 得到生产胎具的编号后，在内存中取出相应编号的基准图片，分别找到二张图片的基准识别点，计算二点间的坐标差，然后输出偏差信号，使机械臂移动相应距离。到达指定位置后，再次使用工业相机拍照采样，并计算偏差，输出偏差信号，使机械臂移动相应距离。重复该过程，直到误差在允许的范围内，则识别结束。由于工作过程中，机械臂初始位置与实际位置一般偏差不是很大，而本系统识别的精度较高，因此机械臂一般移动一次就基本达到了精度要求，当机械臂移动三次仍未满足精度要求时，则表明系统中有其他问题，这时启动远程短信报警功能，发送相应的错误码，以便及时解决问题。

5） 完成上述工作后，则机械臂已对准相应的胎具，即可以进行具体加工。

本发明的胎具更换高效全自动识别和自定位方法，生产中，采用合适的结构，对胎具编号采用高效的二种方式识别决策，显著提高了可靠性，编号识别完成后通过不断的机械臂位置修正，让机械臂对准相应的胎具，完成胎具精确识别，达到生产工艺的要求，该方法适应多个胎具同时生产，实用性强，值得推广。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (6)

1.胎具更换高效全自动识别和自定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

在胎具工装的指定位置，安装一个目标指示装置，指示装置上不同的胎具有不同的编号，并在机械臂握持的工装相应位置安装工业相机，两者的位置相对固定，所述机械臂和工业相机均与工控机通信相连；

生产前，先对各胎具的带编号的目标指示装置进行拍摄并保存入工控机的内存，形成标准模板图像库；

生产时，机械臂移到指定位置，工业相机拍摄生产过程中胎具的图像，并对图像进行预处理，然后利用图像分割技术，获得图像中编号所在的位置，再采用数字识别方法，得到胎具的编号，再利用模糊形态学双向联想记忆FMBAM的方法进行验证识别，即将现场拍摄的生产图像编号所在位置，分别与标准模板图像库中各图像编号所在位置进行配准，然后运用FMBAM算法识别编号；当两种识别方法结果一致时，则得到正确的编号，否则重新拍摄再次识别，如连续二次得不到一致结果时，则输出报警声光信号，并启动远程短信报警功能，发送相应的错误码，以便及时了解出现问题的原因，并有效解决问题，保证系统的正常运行；

得到生产胎具的编号后，在内存中取出相应编号的基准图片，分别找到二张图片的基准识别点，计算二点间的坐标差，然后输出偏差信号，使机械臂移动相应距离；到达指定位置后，再次使用工业相机拍照采样，并计算偏差，输出偏差信号，使机械臂移动相应距离；重复该过程，直到误差在允许的范围内，则识别结束；当机械臂移动三次仍未满足精度要求时，则表明系统中有其他问题，这时启动远程短信报警功能，发送相应的错误码，以便及时解决问题；

完成上述工作后，则机械臂已对准相应的胎具，即可以进行具体加工。

2.根据权利要求1所述的胎具更换高效全自动识别和自定位方法,其特征在于，所述工业相机包括工业相机本体和与工业相机本体配合使用的相机镜头，相机镜头前面，还套设有光源。

3.根据权利要求2所述的胎具更换高效全自动识别和自定位方法,其特征在于，所述工业相机设置在一安装底板上，所述安装底板上垂直地并排设有两块开孔的安装板，相机镜头和工业相机本体卡设在两块安装板的孔中。

4.根据权利要求1所述的胎具更换高效全自动识别和自定位方法,其特征在于，所述机械臂为XYZ三轴机械臂，所述XYZ三轴机械臂包括4个滚珠丝杆，4个滚珠丝杆均通过步进电机进行驱动，所述XYZ三轴机械臂设置在一固定底座上。

5.根据权利要求4所述的胎具更换高效全自动识别和自定位方法，其特征在于，所述步进电机通过工控机发出的脉冲信号控制。

6.根据权利要求1所述的胎具更换高效全自动识别和自定位方法，其特征在于，所述预处理包括数字滤波。