CN114030856A - 一种基于视觉识别的提手自动套装装置及智能控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于视觉识别的提手自动套装装置及智能控制方法，属于包装自动化技术领域，包括机箱外壳、提手仓和输送夹板，还包括提手上提气缸、提手弯折、脱提手气缸、弯折推动气缸、提手定位把、送提手气缸、输送器、瓶子仿形夹具和夹持气缸；其中：所述提手仓内放置提手；所述机箱外壳顶端与所述提手仓的连接位置挖有通孔，所述提手上提气缸固定安装在所述机箱外壳顶端；所述提手定位把与所述提手上提气缸输出端固定连接；所述夹持气缸固定安装在机箱外壳上，所述瓶子仿形夹具与所述夹持气缸安装连接；所述输送器穿过并固定安装在所述机箱外壳上，本发明能减少人工成本，节省大量时间，提高运行效率。

Description

一种基于视觉识别的提手自动套装装置及智能控制方法
技术领域
本发明属于包装自动化技术领域，具体地说，涉及一种基于视觉识别的提手自动套装装置。
背景技术
目前，在科技突飞猛进的时代，装配加工市场竞争也越发激烈，企业工厂为了在竞争中胜出并不断壮大，提高经济利益，需要不断的提高产品质量，降低成本投入，减少用工技术人员的费用。
当前耳钉罐的提手装配主要是靠人工来完成的，先将提手设计为拱门形状，输送在传送带流水线上，然后由不同的工人负责不同部分的装配，通过工人们相互分工合作来完成对提手的装配，这样的装配过程需要大量的劳动力，工人劳动强度过高，而且装配过程需要的时间长，人工投入太多，人工成本高，生产效率低。
发明内容
针对现有耳钉罐装配工作效率太低，人工投入太多，成本较高的问题，本发明提供一种基于视觉识别的提手自动套装装置及智能控制方法。
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：
一种基于视觉识别的提手自动套装装置，包括机箱外壳、提手仓和输送夹板，还包括提手上提气缸、提手弯折、脱提手气缸、弯折推动气缸、提手定位把、送提手气缸、输送器、瓶子仿形夹具和夹持气缸；
其中：所述提手仓内设置提手，所述提手仓安装在所述机箱外壳顶端的中间位置，所述机箱外壳顶端与提手仓的连接处开设有通孔，所述机箱外壳顶端的内部固定安装有输送夹板，所述输送夹板位于通孔下方，所述送提手气缸尾端与所述输送夹板底部固定连接；所述提手弯折设有两个，位于所述送提手气缸顶端的斜上方，所述提手弯折与所述弯折推动气缸的输出端固定连接，所述弯折推动气缸固定安装在所述机箱外壳上；所述提手定位把的顶端与所述提手上提气缸输出端固定连接，所述提手定位把为L型，所述提手定位把位于所述送提手气缸顶端前方，所述提手上提气缸固定安装在所述机箱外壳顶端的前方；所述机箱外壳的顶端内部固定安装有固定架，所述脱提手气缸固定安装在所述固定架上，所述脱提手气缸的输出端固定安装有U型板，所述U型板前端对称设有两个叉头，所述叉头位于所述提手定位把前端的侧上方；所述夹持气缸固定安装在机箱外壳上，所述瓶子仿形夹具与所述夹持气缸输出端安装连接；所述输送器贯穿并固定安装在所述机箱外壳上，所述输送器上运载瓶子；所述瓶子的瓶口位置安装有耳钉。
优选地，所述机箱外壳上安装旋转电机，所述旋转电机位于所述提手仓前方位置，所述旋转电机输出端连接有抱瓶夹具，通过控制抱瓶夹具对耳钉方向不正确的瓶子进行转动校正，提高运行的准确率。
优选地，所述机箱外壳顶端的尾端位置安装摄像头，所述摄像头探头部分伸入至机箱内部，对瓶子瓶口的耳钉进行视觉识别，当耳钉不正确的瓶子，调用旋转电机进行调整。
优选地，所述摄像头与显示器无线连接，所述显示器安装视频存储器，可以以此查看瓶口处的耳钉是否方向正确，同时翻看历史数据查看是否出现错误。
优选地，在所述提手仓内放置重锤，所述重锤位于所述提手上方，所述提手仓在所述通孔位置安装取提手机构，通过重锤的重力对提手进行下压，保证始终有提手正在被使用，同时取提手机构限制提手进出的数量，所述提手仓共有四个提手槽，所述提手槽由6根立杆构成，所述提手仓与所述机箱外壳转动连接，当一个提手槽内的提手用完后，可以转动更换另一个提手槽，保障工作中一直有提手供应。
优选地，所述送提手气缸为活塞结构，所述送提手气缸与所述输送夹板远离所述送提手气缸那一侧的底部固定连接。
优选地，所述输送器位于所述机箱外壳的中心位置，输送电机固定安装在所述输送器尾端，所述输送器输入端与所述输送电机输出端连接。
优选地，所述输送器两侧使用转动螺栓安装限位板，定位杆转动安装在所述输送器的侧面，所述输送器的顶端固定安装限位器，通过定位杆对瓶子的位置进行固定，使用限位器调整输送器的运输速度，使用限位板对输送器上的物件大小进行控制，达到更好的工作效率。
优选地，所述限位器包括把手、限位滑块和限位转轮，所述限位滑块安装在固定栓上，所述固定栓固定安装在所述输送器顶端的侧面，所述限位滑块输入端连接所述把手，所述限位滑块输出端连接所述限位转轮，所述限位转轮抵在所述限位板背面，以此控制限位板之间的间距。
优选地，本发明另一方面还提出一种智能控制方法，包括：
采用特征提取法通过摄像头对瓶子进行视觉识别，根据已添加的正确方向的瓶子图片，采用HOG特征提取算法对所述瓶子图片进行特征提取获取目的特征；摄像头对瓶子进行拍摄录像并提取视频数据，采用基于运动分析的方法对所述视频数据进行关键帧提取处理并分析物体运动的光流量，再选择光流移动次数最少的视频帧作为提取到的关键帧，再利用光流法计算所述关键帧的运动量；对所述关键帧进行特征提取获取目标特征；根据所述目标特征与获取的目的特征进行相似度比对；当相似度比对计算结果小于或等于预设数值时，则当前瓶子方向正确，通过输送器对瓶子进行运输；当计算结果大于预设数值时，则当前瓶子方向错误，对瓶子旋转90°，再通过输送器对瓶子进行运输。
与现有技术相比，本发明提供了一种基于视觉识别的提手自动套装装置及智能控制方法，本发明具备以下有益效果：
该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明通过将提手的形状设计成两头直线段之间连接中间把手段，这种形状可以堆叠方便传送，使用摄像头对输送器上的瓶子进行视觉识别，根据识别结果有旋转电机控制抱瓶夹具对瓶子的耳钉方向进行调整，提手在提手仓内由重锤下压至输送夹板，由输送夹板送至装置内的安装设备中，安装设备通过对提手进行提取，运输，压折，拉高和推倒处理，以此将提手安装在瓶子的耳钉上，该装置减少了人工成本，节省了大量时间，提高了运行效率。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于视觉识别的提手自动套装装置的正视图的结构示意图；
图2为本发明提出的一种基于视觉识别的提手自动套装装置的图1中A的结构示意图；
图3为本发明提出的一种基于视觉识别的提手自动套装装置的下侧视图的结构示意图；
图4为本发明提出的一种基于视觉识别的提手自动套装装置的图3中B的结构示意图；
图5为本发明提出的一种基于视觉识别的提手自动套装装置的斜侧视图的结构示意图；
图6为本发明提出的一种基于视觉识别的提手自动套装装置的图5中C的结构示意图；
图7为本发明提出的一种基于视觉识别的提手自动套装装置的输送器的结构示意图；
图8为本发明提出的一种基于视觉识别的提手自动套装装置的图7中D的结构示意图；
图9为本发明提出的一种基于视觉识别的提手自动套装装置的提手仓的结构示意图；
图10为本发明提出的一种基于视觉识别的提手自动套装装置中的提手结构示意图。
图中：1、提手；101、把手段；102、直线段；103、装配孔；104、预装配孔；2、瓶子；3、机箱外壳；4、提手仓；5、输送器；6、输送电机；7、提手上提气缸；8、提手弯折；9、脱提手气缸；10、弯折推动气缸；11、提手定位把；12、送提手气缸；13、瓶子仿形夹具； 14、夹持气缸；15、摄像头；16、旋转电机；17、抱瓶夹具；18、重锤；19、输送夹板；20、定位杆；21、限位器；211、把手；212、限位滑块；213、限位转轮；22、限位板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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发明和简化描述，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发明的限制。
实施例：
本申请实施例提供了一种基于视觉识别的提手自动套装装置，本装置应用在包装自动化技术领域，为解决耳钉罐的传送带流水线工作效率低下，耗费时间多，人工成本高的问题，通过本发明装置对耳钉罐和耳钉瓶的提手安装流水线进行优化改进，提高工作效率，降低用工成本。
参照图1-9所示，一种基于视觉识别的提手自动套装装置，包括机箱外壳3、提手仓4和输送夹板19，还包括提手上提气缸7、提手弯折8、脱提手气缸9、弯折推动气缸10、提手定位把11、送提手气缸12、输送器5、瓶子仿形夹具13和夹持气缸14；
其中：提手仓4内放置提手1；提手仓4安装在机箱外壳3顶端的中间位置，机箱外壳3顶端与提手仓4的连接位置挖有通孔，机箱外壳3顶端的内部安装输送夹板19，输送夹板19位于通孔下方；送提手气缸12尾端与输送夹板19底部固定连接；两个提手弯折8位于送提手气缸12顶端两外侧的斜上方；提手弯折8与弯折推动气缸10 的输出端固定连接；弯折推动气缸10固定安装在机箱外壳3上；提手定位把11的顶端与提手上提气缸7输出端固定连接；提手定位把 11为L型；提手定位把11位于送提手气缸12顶端前方；提手上提气缸7固定安装在机箱外壳3顶端的前方；机箱外壳3的顶端内部固定安装固定架；脱提手气缸9固定安装在固定架上；脱提手气缸9的输出端安装有U型板，U型板的两头位于提手定位把11两侧的上方；夹持气缸14固定安装在机箱外壳3上，瓶子仿形夹具13与夹持气缸 14输出端安装连接；输送器5穿过并固定安装在机箱外壳3上，输送器5上运载瓶子2；瓶子2的瓶口位置安装耳钉。
参照图10所示，在使用本发明装置时，首先通过将提手1设计成可以堆叠的形状，所述提手1的形状是两头直线形状通过弧线连接中间段手指仿形手把，这种形状方便传送，然后将提手1放于提手仓4的四个提手槽中，每个提手槽里面的提手1用完后可以自动转撒换。
将有耳钉的瓶子2放置在输送器5的传送带上，摄像头15对瓶子2进行视觉识别，当瓶子2瓶口上的耳钉方向不正确时，使用旋转电机16控制抱瓶夹具17对瓶子2的耳钉方向进行调整修正，方向调整后输送器5继续输送瓶子2。
输送器5将方向修正后的瓶子2送至提手装配位，然后夹持气缸 14控制瓶子仿形夹具13夹住瓶子2，送提手气缸12将提手1送至瓶口上方，弯折推动气缸10推动提手弯折8，提手弯折8将提手1扣在耳钉的预装配孔104上，然后提手上提气缸7上拉提手定位把11，将提手1上拉，使得耳钉进入装配孔103中，接着脱提手气缸9推动拉提手定位把11上面的提手1，使得提手1掉落，夹持气缸14控制瓶子仿形夹具13松开瓶子2，瓶子2通过输送带离开提手装配位置，就此完成一个带有耳钉的瓶子2和提手1的装配；
其中，为了装置运行时保障耳钉和提手能够准确无误的进行对接，提手1的中间部分为把手段101，两端为直线段102，直线段102挖有装配孔103和预装配孔104，装配孔103和预装配孔104两孔连通，装配孔103与耳钉的大小和形状相匹配，预装配孔104与耳钉的耳帽大小和形状相匹配。
机箱外壳3上安装旋转电机16，旋转电机16位于提手仓4前方位置，旋转电机16输出端连接有抱瓶夹具17，机箱外壳3顶端的尾端位置安装摄像头15，摄像头15探头部分伸入至机箱内部，摄像头 15与显示器无线连接，显示器安装视频存储器，通过对瓶子瓶口的耳钉进行视觉识别，当发现耳钉不正确的瓶子时，调用旋转电机进行调整，控制抱瓶夹具对耳钉方向不正确的瓶子进行转动校正，提高运行的准确率。
在提手仓4内放置重锤18，重锤18位于提手1上方，提手仓4 在通孔位置安装取提手机构，提手仓4共有四个提手槽，提手槽由6 根立杆构成，提手仓4与机箱外壳3转动连接，当一个提手槽内的提手用完后，可以转动更换另一个提手槽，保障工作中一直有提手供应，通过重锤的重力对提手进行下压，保证始终有提手正在被使用，同时可以在输送夹板19顶端安装取提手机构，以此限制提手进出的数量。
送提手气缸12为活塞结构，送提手气缸12与输送夹板19远离送提手气缸12那一侧的底部固定连接。
输送器5位于机箱外壳3的中心位置，输送电机6固定安装在输送器5尾端，输送器5输入端与输送电机6输出端连接，输送器5两侧安装限位板22，定位杆20安装在输送器5的侧面，输送器5的顶端固定安装限位器21，限位器21包括把手211、限位滑块212和限位转轮213，限位滑块212安装在固定栓上，固定栓固定安装在输送器5顶端的侧面，限位滑块212输入端连接把手211，限位滑块212 输出端连接限位转轮213，限位转轮213抵在限位板22背面，以此控制限位板之间的间距。
机箱外壳3顶端的尾端位置安装摄像头15，摄像头15深入至机箱内部；机箱外壳3上安装旋转电机16，旋转电机16位于提手仓4 前方位置，旋转电机16输出端与抱瓶夹具17连接；提手1上方放置重锤18；输送夹板19上面安装有取提手机构；通孔与提手1的大小和形状相匹配，装配孔103与耳钉的大小和形状相匹配；输送器5的侧面固定安装多个定位杆20，输送器5的尾端固定安装限位器21，可以对输送器5的运行速度进行控制调整。
本发明装置应用于包装自动化技术领域，通过将提手1的形状设计成两头直线段102之间连接中间的把手段101，这种形状可以堆叠方便传送，使用摄像头15对输送器5上的瓶子2进行视觉识别，根据识别结果有旋转电机16控制抱瓶夹具17对瓶子2的耳钉方向进行调整，提手1在提手仓4内由重锤18下压至输送夹板19，由输送夹板19送至装置内的安装设备中，安装设备通过对提手1进行两边下压，中间拉高，然后推动处理，将提手1转动安装在瓶子2的耳钉上，通过本发明装置可减少人工成本，节省大量时间，提高运行效率。
根据本发明实施例的智能控制方法，包括：
采用特征提取法通过摄像头15对瓶子2进行视觉识别，根据已添加的正确方向的瓶子2图片，采用HOG特征提取算法对添加的瓶子 2图片进行特征提取，获取目的特征；
摄像头15的镜头从瓶子2的上方对瓶子2进行拍摄录像，然后采用基于运动分析的方法对视频数据进行关键帧提取处理，通过视频镜头分析物体运动的光流量，每次选择视频镜头中光流移动次数最少的视频帧作为提取到的关键帧，再利用光流法计算视频帧的运动量，计算公式如下：
M(k)＝∑∑|Lx(i，j，k)|+|Ly(i，j，k)|；
其中，M(k)表示第k帧的运动量,Lx(i,j,k)表示第k帧像素点 (i,j)处光流X的分量，Ly(i,j,k)表示第k帧像素点(i,j)处光流y 的分量；
计算完成后，再取局部最小值作为所要提取的目标关键帧，公式如下：
M(ki)＝min[M(k)]；
再对目标关键帧进行特征提取，获取目标特征，通过将目标特征和目的特征进行相似度比对，相似度采用欧式距离算法，算法中欧式距离表示两个特征对应在关键帧图片中的距离数值，公式如下：
A＝(a1,a2,...an)，B＝(b1,b2,...bn)；
Figure 1
其中A＝(a1,a2,...an)和B＝(b1,b2,...bn)为A、B俩个特征在n维空间中的坐标向量，d(A，B)为俩个特征之间的距离，向量相似度越高，对应的欧式距离越小，特征相似度越接近；
当计算结果小于或等于预设数值时，则表示当前的瓶子2方向是正确的方向，通过输送器5对瓶子2直接进行运输；
当计算结果大于预设数值时，则表示当前的瓶子2方向是错误的方向，调用旋转电机16控制抱瓶夹具17夹住瓶子2并旋转90°，然后松开瓶子2，再通过输送器5对瓶子2进行运输；
同时，摄像头15将视频数据通过无线连接发送至显示器，显示器内安装存储器，也可采用网络存储器保存接收的视频数据，视频数据需要压缩才能进行保存处理；
需要说明的是：视频数据的压缩采用哈夫曼算法，数据压缩步骤是先统计数据中每个字节的词频，然后根据数据字节构建哈夫曼树，再遍历哈夫曼树生成编码并储存词频，最后储存压缩数据；若需要查看视频数据需要解压处理观看视频，数据解压同样采用哈夫曼算法，数据解压通过读取数据字节的词频，然后构造哈夫曼编码树，最终读取压缩文件，通过该压缩解压方法使运行速率高效，节省大量空间，并提供更好的画质。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于视觉识别的提手自动套装装置，包括机箱外壳(3)、提手仓(4)和输送夹板(19)，其特征在于，还包括提手上提气缸(7)、提手弯折(8)、脱提手气缸(9)、弯折推动气缸(10)、提手定位把(11)、送提手气缸(12)、输送器(5)、瓶子仿形夹具(13)和夹持气缸(14)；
所述提手仓(4)内设置提手(1)，所述提手仓(4)安装在所述机箱外壳(3)顶端的中间位置，所述机箱外壳(3)顶端与提手仓(4)的连接处开设有通孔，所述机箱外壳(3)顶端的内部固定安装有输送夹板(19)，所述输送夹板(19)位于通孔下方，所述送提手气缸(12)尾端与所述输送夹板(19)底部固定连接；
所述提手弯折(8)设有两个，位于所述送提手气缸(12)顶端的斜上方，所述提手弯折(8)与所述弯折推动气缸(10)的输出端固定连接，所述弯折推动气缸(10)固定安装在所述机箱外壳(3)上；
所述提手定位把(11)的顶端与所述提手上提气缸(7)输出端固定连接，所述提手定位把(11)为L型，所述提手定位把(11)位于所述送提手气缸(12)顶端前方，所述提手上提气缸(7)固定安装在所述机箱外壳(3)顶端的前方；
所述机箱外壳(3)的顶端内部固定安装有固定架，所述脱提手气缸(9)固定安装在所述固定架上，所述脱提手气缸(9)的输出端固定安装有U型板，所述U型板前端对称设有两个叉头，所述叉头位于所述提手定位把(11)前端的侧上方；
所述夹持气缸(14)固定安装在机箱外壳(3)上，所述瓶子仿形夹具(13)与所述夹持气缸(14)输出端安装连接；
所述输送器(5)贯穿并固定安装在所述机箱外壳(3)上，所述输送器(5)上运载瓶子(2)；
所述瓶子(2)的瓶口位置安装有耳钉。
2.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的提手自动套装装置，其特征在于，所述机箱外壳(3)上部固定安装有旋转电机(16)，所述旋转电机(16)位于所述提手仓(4)前方位置，所述旋转电机(16)输出端连接有抱瓶夹具(17)。
3.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的提手自动套装装置，其特征在于，所述机箱外壳(3)顶部的尾端安装有摄像头(15)，所述摄像头(15)探头部分延伸至机箱外壳(3)内。
4.根据权利要求3所述的一种基于视觉识别的提手自动套装装置，其特征在于，所述摄像头(15)与显示器无线连接，所述显示器安装有视频存储器。
5.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的提手自动套装装置，其特征在于，所述提手仓(4)内设有重锤(18)，所述重锤(18)位于所述提手(1)上方，所述提手仓(4)均布阵列设有四个提手槽，所述提手槽内设有6根立杆，所述提手仓(4)与所述机箱外壳(3)转动连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的提手自动套装装置，其特征在于，所述送提手气缸(12)上端为活动杆，所述活动杆与所述送提手气缸(12)输出端固定连接，所述送提手气缸(12)与所述输送夹板(19)的底部固定连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的提手自动套装装置，其特征在于，所述输送器(5)位于所述机箱外壳(3)的中心位置，所述输送电机(6)固定安装在所述输送器(5)尾端。
8.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的提手自动套装装置，其特征在于，所述输送器(5)两侧固定安装有限位板(22)，所述输送器(5)的侧面安装有定位杆(20)，所述输送器(5)的顶端固定安装有限位器(21)。
9.根据权利要求8所述的一种基于视觉识别的提手自动套装装置，其特征在于，所述限位器(21)包括把手(211)、限位滑块(212)和限位转轮(213)，所述限位滑块(212)滑动连接在固定栓上，所述固定栓固定安装在所述输送器(5)顶端的侧面，所述把手(211)转动连接在所述限位滑块(212)上，所述把手(211)与固定栓螺纹连接，所述限位滑块(212)输出端连接有限位转轮(213)，所述限位转轮(213)抵在所述限位板(22)外侧面。
10.一种基于视觉识别的提手自动套装装置的智能控制方法，应用于权利要求1-9任一所述的一种基于视觉识别的提手自动套装装置，其特征在于，采用特征提取法通过摄像头对瓶子进行视觉识别，根据已添加的正确方向的瓶子图片，采用HOG特征提取算法对所述瓶子图片进行特征提取获取目的特征；
摄像头对瓶子进行拍摄录像并提取视频数据，采用基于运动分析的方法对所述视频数据进行关键帧提取处理并分析物体运动的光流量，再选择光流移动次数最少的视频帧作为提取到的关键帧，再利用光流法计算所述关键帧的运动量；
对所述关键帧进行特征提取获取目标特征；
根据所述目标特征与获取的目的特征进行相似度比对；
当相似度比对计算结果小于或等于预设数值时，则当前瓶子方向正确，通过输送器对瓶子进行运输；
当计算结果大于预设数值时，则当前瓶子方向错误，对瓶子旋转90°，再通过输送器对瓶子进行运输。
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