CN113548357A - 一种电力电缆保护管的自动垂直存储方式 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电力电缆保护管的自动垂直存储方式，使用人工智能视觉识别技术、空中抓取技术以及多电机协同调度控制技术，实现电缆保护管的识别、搬运、堆叠工序的自动作业；视觉识别技术：通过视觉识别技术判别电缆保护管的长短，重心，从而计算抓取的位置，模组载具的放置位置；空中抓取技术：利用桁架式多抓夹结构，结合模组载具的组合情况，抓取不同长度的电缆保护管；多电机协同调度控制系统：由PLC运算后输出控制信号给空中搬运装置的电机，实现多电机协同作业。本发明实现电力电缆保护管的全自动识别、搬运、堆叠功能，降低人员劳动强度，提高工作效率，可精准控制电缆保护管的用量，减少浪费，并促进了仓储智能化的发展。

Description

一种电力电缆保护管的自动垂直存储方式
技术领域
本发明属于电力物资智能仓储领域，具体涉及一种电力电缆保护管的自动垂直存储方式。
背景技术：
目前国内外对电缆保护管的搬运、存储仍然停留在以人工为主的模式。其中在存放端采取人工码放的方式，安全性保障不高，自动化程度低；在控制端采取多人操作的方式，浪费人力物力。
在工业4.0智能制造时代，机器代替人工已经是大势所趋，全自动无人化操作在各行各业中的每个领域已经大范围实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种电力电缆保护管的自动垂直存储方式，可实现电力电缆保护管的全自动识别、搬运、堆叠功能，不仅能够极大的降低人员劳动强度，提高工作效率，而且可精准控制电缆保护管的用量，减少浪费，并促进了仓储智能化的发展。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种电力电缆保护管的自动垂直存储方式，其特征在于：使用人工智能视觉识别技术、空中抓取技术以及多电机协同调度控制技术，实现电缆保护管的识别、搬运、堆叠工序的自动作业；
其中，视觉识别技术：通过视觉识别技术判别电缆保护管的长短，重心，从而计算抓取的位置，模组载具的放置位置；
空中抓取技术：利用桁架式多抓夹结构，结合模组载具的组合情况，抓取不同长度的电缆保护管；
多电机协同调度控制系统：通过设定变频器的性能参数，结合电流反馈情况，由PLC运算后输出控制信号给空中搬运装置的电机，实现多电机协同作业。
具体实施步骤如下：
1)电缆保护管放置场内、载货卡车运输电缆保护管至电缆保护管自动垂直存储仓库指定位置；
2)视觉识别判断长度、重心；通过机器视觉产品将被摄取目标转换成图像信号，传给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
3)计算抓取的位置、分配模组载具数量；通过距离传感器得到被测量的信息，并将得到的信息，按规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制要求。
4)空中搬运载具至指定位置；空间搬运装置采用桁架式结构，同时在桁架上设置2-3个装夹式结构，采用电动夹盘及电动升降方式，采用交流变频电机通过减速机实现力矩、速度动作，抓取电缆保护管时受力较小，采用速度控制模式；采用夹抱式结构，而在搬运标准模组载具时用于受力较大，采用力矩控制模式；设备排线机构采用间歇式交流电机，驱动双级摆线针轮减速器控制排线；在两侧有电气和机械极限位置保护，配有行走导轨和对中导辊。
本发明具有以下特点：
1.高密度存储，垂直多层摆放；
2.适用于多种型号的电缆保护管，电缆保护管载具巧固架可以自由调节承重位置，适应不同长度大小的电缆保护管；
3.装卸自动化，无需人工操作搬运，高效安全；
4.易于盘点，垂直层高堆叠摆放，利用视觉技术可实现自动盘点；
5.易于检测，搬运机构搬运过程中，可利用传感器或夹具检测电缆保护管的尺寸直径。
本发明可实现电力电缆保护管的全自动识别、搬运、堆叠功能，不仅能够极大的降低人员劳动强度，提高工作效率，而且可精准控制电缆保护管的用量，减少浪费，并促进了仓储智能化的发展。
具体实施方式
一种电力电缆保护管的自动垂直存储方式，使用人工智能视觉识别技术、空中抓取技术以及多电机协同调度控制技术，实现电缆保护管的识别、搬运、堆叠等工序的自动作业。
视觉识别技术：通过视觉识别技术判别电缆保护管的长短，重心，从而计算抓取的位置，模组载具的放置位置等；
空中抓取技术：利用桁架式多抓夹结构，可结合模组载具的组合情况，抓取不同长度的电缆保护管；
多电机协同调度控制系统：通过设定变频器的性能参数，结合电流反馈情况，由PLC运算后输出控制信号给空中搬运装置的电机，实现多电机协同作业。
视觉识别技术、空中抓取技术及多电机协同调度技术等相应技术均已成熟应用，可广泛使用在电缆保护管的仓储及转运。
具体实施步骤：
1)电缆保护管放置场内、载货卡车运输电缆保护管至电缆保护管自动垂直存储仓库指定位置。
2)视觉识别判断长度、重心；通过机器视觉产品(即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种)将被摄取目标转换成图像信号，传给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
机器视觉是一项综合技术，包括图像处理、机械工程技术、控制、电光源照明、光学成像、传感器、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术(图像增强和分析算法、图像卡、I/O卡等)。一个典型的机器视觉应用系统包括图像捕捉、光源系统、图像数字化模块、数字图像处理模块、智能判断决策模块和机械控制执行模块。
机器视觉系统的工作原理是采用CCD照相机将被检测的目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，如面积、数量、位置、长度，再根据预设的允许度和其他条件输出结果，包括尺寸、角度、个数、合格/不合格、有/无等，实现自动识别功能。
工业机器视觉系统包括：光源、镜头(定焦镜头、变倍镜头、远心镜头、显微镜头)、相机(包括CCD相机和COMS相机)、图像处理单元(或图像捕获卡)、图像处理软件、监视器、通讯/输入输出单元等。其中典型结构的几块如下：
光源
光源是影响机器视觉系统输入的重要因素，它直接影响输入数据的质量和应用效果。光源可分为可见光和不可见光，可见光的缺点是光能不能保持稳定。如何使光能在一定的程度上保持稳定，是实用化过程中急需要解决的问题。另一方面，环境光有可能影响图像的质量，所以可采用加防护屏的方法来减少环境光的影响。
镜头
FOV(Field of Vision)＝所需分辨率*亚象素*相机尺寸/PRTM(零件测量公差比)
镜头选择的关键要素：焦距，目标高度，影像高度，放大倍数，影像至目标的距离，中心点/节点，畸变。
在选择镜头的时候避免将工作距离与物体到像的距离混淆。工作距离是从工业镜头前部到被观察物体之间的距离，而物体到像的距离是CCD传感器到物体之间的距离。计算要求的工业镜头焦距时，必须使用工作距离。
3)计算抓取的位置、分配模组载具数量。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。距离传感器是其中的一种，用于感应其与某物体间的距离以完成预设的某种功能，得到了相当广泛的应用。主要产品有手机距离传感器、远距离测量传感器等
距离传感器有多重结构原理，即使用途相同的距离传感器也有多种不同的构造和原理。常用的测量方法叫做飞行时间法。
飞行时间(flying time)原理：通过发射并测量特定的能量波束从发射到被物体发射回来的时间，并由这个时间间隔来推算与物体之间的距离。这个特定的能量波束可以是超声波、激光、红外光、雷达等。这种传感器的测量精度很高，可以精确测量距离。
4)空中搬运载具至指定位置。该空间搬运装置采用桁架式结构，同时在桁架上设置2-3个装夹式结构，采用电动夹盘及电动升降方式，有限位超程保护功能。采用交流变频电机通过减速机实现力矩+速度动作，抓取电缆保护管时受力较小，采用速度控制模式；采用夹抱式结构，而在搬运标准模组载具时用于受力较大，采用力矩控制模式。设备排线机构采用间歇式交流电机，驱动双级摆线针轮减速器控制排线。在两侧有电气和机械极限位置保护，配有行走导轨和对中导辊。
本发明实现高密度存储，垂直多层摆放；适用于多种型号的电缆保护管，电缆保护管载具巧固架可以自由调节承重位置，适应不同长度大小的电缆保护管；装卸自动化，无需人工操作搬运，高效安全；易于盘点，垂直层高堆叠摆放，利用视觉技术可实现自动盘点；易于检测，搬运机构搬运过程中，可利用传感器或夹具检测电缆保护管的尺寸直径。

Claims (4)

1.一种电力电缆保护管的自动垂直存储方式，其特征在于：使用人工智能视觉识别技术、空中抓取技术以及多电机协同调度控制技术，实现电缆保护管的识别、搬运、堆叠工序的自动作业；
其中，视觉识别技术：通过视觉识别技术判别电缆保护管的长短，重心，从而计算抓取的位置，模组载具的放置位置；
空中抓取技术：利用桁架式多抓夹结构，结合模组载具的组合情况，抓取不同长度的电缆保护管；
多电机协同调度控制系统：通过设定变频器的性能参数，结合电流反馈情况，由PLC运算后输出控制信号给空中搬运装置的电机，实现多电机协同作业。
2.根据权利要求1所述的电力电缆保护管的自动垂直存储方式，其特征在于具体实施步骤如下：
1)电缆保护管放置场内、载货卡车运输电缆保护管至电缆保护管自动垂直存储仓库指定位置；
2)视觉识别判断长度、重心；通过机器视觉产品将被摄取目标转换成图像信号，传给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
3)计算抓取的位置、分配模组载具数量；通过距离传感器得到被测量的信息，并将得到的信息，按规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制要求。
4)空中搬运载具至指定位置；空间搬运装置采用桁架式结构，同时在桁架上设置2-3个装夹式结构，采用电动夹盘及电动升降方式，采用交流变频电机通过减速机实现力矩、速度动作，抓取电缆保护管时受力较小，采用速度控制模式；采用夹抱式结构，而在搬运标准模组载具时用于受力较大，采用力矩控制模式；设备排线机构采用间歇式交流电机，驱动双级摆线针轮减速器控制排线；在两侧有电气和机械极限位置保护，配有行走导轨和对中导辊。
3.根据权利要求2所述的电力电缆保护管的自动垂直存储方式，其特征在于：步骤2)中，机器视觉产品设有图像处理、机械工程技术、控制、电光源照明、光学成像、传感器、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术。
4.根据权利要求1所述的电力电缆保护管的自动垂直存储方式，其特征在于：视觉识别技术包括图像捕捉、光源系统、图像数字化模块、数字图像处理模块、智能判断决策模块和机械控制执行模块；
采用CCD照相机将被检测的目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色信息，转变成数字化信号，图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，再根据预设的允许度和其他条件输出结果，实现自动识别功能。
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