CN116834038B - 一种爆破片智能视觉识别控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及识别控制技术领域，具体地说，涉及一种爆破片智能视觉识别控制系统。其包括机器人设备，机器人设备包括六轴机器人和控制柜，六轴机器人上搭载有变径执行器及吸盘；六轴机器人的末端还搭载有摄像头及光源，在光源的作用下，利用摄像头对爆破片的尺寸进行识别，识别后通过变径执行器调整吸盘的尺寸，使吸盘调整后的尺寸与识别爆破片的尺寸相适配，以通过吸盘吸住爆破片，再利用六轴机器人对爆破片自动搬运。本发明基于现有爆破片生产线，增加了机器人和压力控制系统。通过机器人与压力控制系统的加工、调试、测试，解决了爆破片气压成型过程中多种因素对爆破片精度的影响以及多种因素调节繁琐问题，同时也实现了爆破片的自动化批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及识别控制技术领域，具体地说，涉及一种爆破片智能视觉识别控制系统。
背景技术
传统的爆破片加工，爆破片规格多样，难以实现自动化批量生产、气压成形系统精度易受多因素影响调节繁琐问题。本发明为满足爆破片的大批量自动化生产，简化调节气压成型系统过程，提高生产过程安全性、生产效率、产品质量，减少生产过程中原材料及能源消耗。
另外，本发明还满足机器人自适应搬运多尺寸爆破片肧片与成品、智能识别判断爆破片胚料状态、爆破片加工用气压自动控制等功能，达到高效、多规格爆破片自动化生产，提升生产效率的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种爆破片智能视觉识别控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，提供了一种爆破片智能视觉识别控制系统，包括机器人设备，所述机器人设备包括六轴机器人和控制柜，所述六轴机器人上搭载有变径执行器及吸盘；
所述六轴机器人的末端还搭载有摄像头及光源，在光源的作用下，利用摄像头对爆破片的尺寸进行识别，识别后通过变径执行器调整吸盘的尺寸，使吸盘调整后的尺寸与识别爆破片的尺寸相适配，以通过吸盘吸住爆破片，再利用六轴机器人对爆破片自动搬运；
所述摄像头配合光源对爆破片模具位置是否在可放置区域进行智能检测，保证爆破片的胚片能够准确落位；
所述控制柜内至少安装有：
PLC控制器，所述PLC控制器，用于通信、数据处理、逻辑判断与控制；
机器人控制柜，所述机器人控制柜与PLC控制器双向连接，再通过机器人控制柜将控制指令传输给六轴机器人执行；
压力控制系统，所述压力控制系统与PLC控制器双向连接，并实时检测压力源，通过电动压力阀调节气压实现压力的自动调节；
显示屏，所述显示屏采用触摸屏方式，实现主要参数显示与控制参数设定；
吸盘控制器，所述吸盘控制器与PLC控制器和变径执行器及吸盘分别建立双向连接，以实现吸盘压力的实时检测，并对真空泵及控制器进行开合控制；
计算机，所述计算机、PLC控制器以及摄像头及光源相互之间建立双向连接，从而对摄像头获取的数据进行处理；
所述控制系统还包括胚料成品放置台及检测系统，所述胚料成品放置台上具有胚料区、成品区和废弃区；所述检测系统通过摄像头、光源以及计算机对胚料粘连等错误进行检测识别。
作为本技术方案的进一步改进，所述压力控制系统检测与控制低于或者等于MP的气体压力，并将关键点压力值通过压力表进行显示。
作为本技术方案的进一步改进，所述电动压力阀包括总压力阀、减压阀和终端阀。
作为本技术方案的进一步改进，所述压力控制系统进行压力控制的步骤如下：
S9063、开启压力阀；
S9062、反馈实时压力；
S9065、建立压力变化模型；
S9064、根据按压力变化斜率，设定值等预测关闭减压阀时间点；
S9066、计时30s，并关闭减压阀，同时进行S90661和S90662；
S90661、记录压力偏差；
S90662、修正压力变化模型。
作为本技术方案的进一步改进，所述胚料区、成品区和废弃区中均设置有限位装置，所述限位装置的执行过程如下：
S300、在显示屏中通过触摸的方式选择预设的胚料尺寸；
S301、根据预设尺寸，自动调节胚料区限位装置的限位尺寸；
S302、根据预设尺寸，自动调节成品区限位装置的限位尺寸；
S303、根据预设尺寸，自动调节废弃区限位装置的限位尺寸。
作为本技术方案的进一步改进，所述检测系统进行检测识别的过程如下：
S340、六轴机器人通过吸盘吸取胚片，使胚片至检测区域；
S341、开启摄像头和光源；
S342、利用胚片层数识别算法获取胚片数量；
S343、将胚片运送至冲压区，且每次只能运送一片，同时摄像头和光源与计算机数据共享实现联动功能，计算机中的智能胚料分析系统对不合格胚片启动S431或启动防粘连动作，并且计算机中的智能模具识别系统实现胚片放置坐标的修正；
S431、将不合格胚片运送至废弃区；
在S343中，智能模具识别系统是通过摄像头识别模具位置传送数据到PLC控制器，调节六轴机器人修正胚片放置坐标，具体步骤如下：
S130、在冲压台上粘贴时间识别贴纸，时间识别贴纸可以是条形码或者二维码；
S131、位于六轴机器人末端的摄像头拍摄照片，以识别时间识别贴纸；
S132、通过位置识别算法确定模具位置，若模具不在胚片可放置区域上，进行报警，并启动S1331；
否则正常启动S133；
S133、六轴机器人直接执行放置动作；
S1331、待调节六轴机器人修正胚片放置坐标后，执行放置动作。
作为本技术方案的进一步改进，所述爆破片的尺寸范围为80-200毫米。
作为本技术方案的进一步改进，所述六轴机器人采用机电一体化设计与研制方法并进行样机加工。
与现有技术相比，本发明的有益效果：该爆破片智能视觉识别控制系统中，基于现有爆破片生产线，增加了机器人和压力控制系统。通过机器人与压力控制系统的加工、调试、测试，解决了爆破片气压成型过程中多种因素对爆破片精度的影响以及多种因素调节繁琐问题，同时也实现了爆破片的自动化批量生产。
附图说明
图1为本发明的爆破片自动成型机器人设备、胚料成品放置台以及检测系统结构示意图；
图2为本发明的控制系统的整体工作流程示意图；
图3为本发明的六轴机器人的工作位置示意图；
图4为本发明的六轴机器人的搬运过程示意图；
图5为本发明的摄像头及光源的识别过程示意图；
图6为本发明的限位装置的限位尺寸调节过程示意图；
图7为本发明的压力控制系统的控制过程示意图。
图中各个标号意义为：
1-机器人、吸盘、检测区域；11-六轴机器人；12-变径执行器及吸盘；13-摄像头及光源；
2-控制柜；21-PLC控制器；22-机器人控制柜；23-压力控制系统；24-显示屏；25-吸盘控制器；26-压力源；27-电动压力阀；28-真空泵及控制器；29-计算机；
3-胚料成品放置台及检测系统；31-胚料区；32-成品区；33-废弃区。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种爆破片智能视觉识别控制系统，该系统基于现有爆破片生产线，增加了机器人和压力控制系统。通过机器人与压力控制系统的加工、调试、测试，解决了爆破片气压成型过程中多种因素对爆破片精度的影响以及多种因素调节繁琐问题，同时也实现了爆破片的自动化批量生产。
其中，图1示出了爆破片自动成型机器人设备、胚料成品放置台以及检测系统；图2示出了控制系统的整体工作流程；图3示出了六轴机器人的工作位置；图4示出了六轴机器人的搬运过程；图5示出了摄像头及光源的识别过程；图6示出了限位装置的限位尺寸调节过程；图7示出了压力控制系统的控制过程。
首先，如图1和图2所示，控制系统包括机器人设备，机器人设备包括六轴机器人11和控制柜2，六轴机器人11(1500mm/10KG)上搭载有变径执行器及吸盘12，六轴机器人11采用机电一体化设计与研制方法并进行样机加工，以构成搬运爆破片的机器人，具体将吸盘设置在六轴机器人11的末端，从而通过四个独立设置的变径执行器对相应的吸盘进行调节，用于适应多规格爆破片胚料与成品的搬运，六轴机器人11的末端还搭载有摄像头及光源13，然后在光源的作用下，利用摄像头对80-200毫米尺寸范围内指的爆破片进行识别，识别后通过变径执行器调整吸盘的尺寸，使吸盘调整后的尺寸与识别爆破片的尺寸相适配。
而后，通过吸盘吸住爆破片，再利用六轴机器人11实现对爆破片的胚片或者成品的自动搬运，同时对爆破片模具位置是否在可放置区域进行智能检测，保证爆破片的胚片能够准确落位；由此可见，六轴机器人11、变径执行器及吸盘12和摄像头及光源13共同组成了机器人、吸盘、检测区域1。
以上过程中还需要通过控制柜2进行配合，控制柜2内至少安装有：
PLC控制器21，PLC控制器21，用于通信、数据处理、逻辑判断与控制；
机器人控制柜22，机器人控制柜22与PLC控制器21双向连接，再通过机器人控制柜22将控制指令传输给六轴机器人11执行；
压力控制系统23，压力控制系统23与PLC控制器21双向连接，并实时检测压力源26，通过电动压力阀27调节气压实现压力的自动调节，而且，压力控制系统23检测与控制不超过20MP的气体压力，并将关键点压力值通过压力表进行显示；
其中，压力控制系统23实现压力控制的步骤如下：
在此之前需要说明的是，电动压力阀27包括总压力阀、减压阀和终端阀。
请参阅图7所示，S9063、开启压力阀；
S9062、反馈实时压力；
S9065、建立压力变化模型；
S9064、根据按压力变化斜率，设定值等预测关闭减压阀时间点；
S9066、计时30s，并关闭减压阀，同时进行S90661和S90662；
S90661、记录压力偏差；
S90662、修正压力变化模型。
显示屏24，显示屏24采用触摸屏方式，实现主要参数显示与控制参数设定；另外，显示屏与压力表共同组成显示系统；
吸盘控制器25，吸盘控制器25与PLC控制器21和变径执行器及吸盘12分别建立双向连接，以实现吸盘压力的实时检测，并对真空泵及控制器28进行开合控制；
计算机29，计算机29、PLC控制器21以及摄像头及光源13相互之间建立双向连接，从而对摄像头获取的数据进行处理。
控制系统还包括胚料成品放置台及检测系统3，胚料成品放置台上具有胚料区31、成品区32和废弃区33，而且胚料区31、成品区32和废弃区33中均设置有限位装置，限位装置的执行过程如下：
请参阅图6所示，S300、在显示屏24中通过触摸的方式选择预设的胚料尺寸；
S301、根据预设尺寸，自动调节胚料区31限位装置的限位尺寸；
S302、根据预设尺寸，自动调节成品区32限位装置的限位尺寸；
S303、根据预设尺寸，自动调节废弃区33限位装置的限位尺寸。
检测系统3通过摄像头、光源以及计算机对胚料粘连等错误进行检测识别，请参阅图4所示，利用摄像头检测胚料外观，通过独立开发的视觉识别算法，对胚料粘连等状态进行高速，准确识别，并将数据传送到PLC控制器21，实现与六轴机器人11的联动，具体步骤如下：
结合图3所示，S340、六轴机器人11通过吸盘吸取爆破片的胚料胚片，使胚片至检测区域(即摄像头所能识别到的区域)；
S341、开启摄像头和光源；
S342、利用胚片层数识别算法获取胚片数量；
S343、将胚片运送至冲压区(这里冲压区，也即冲压台根据加工需求可设置多个，并按顺序进行标号，得到：冲压区1，冲压区2，…，冲压区n)，且每次只能运送一片，同时摄像头和光源与计算机数据共享实现联动功能，计算机中的智能胚料分析系统对不合格胚片启动S431或启动防粘连动作，并且计算机中的智能模具识别系统实现胚片放置坐标的修正；
S431、将不合格胚片运送至废弃区33(也即丢弃区)。
在S343中，智能模具识别系统是通过摄像头识别模具位置传送数据到PLC控制器21，调节六轴机器人11修正胚片放置坐标，具体步骤如下：
参阅图5所示，S130、在冲压台上粘贴时间识别贴纸，时间识别贴纸可以是条形码或者二维码；
S131、位于六轴机器人11末端的摄像头拍摄照片，以识别时间识别贴纸；
S132、通过位置识别算法确定模具位置，若模具不在胚片可放置区域上，进行报警，并启动S1331；
否则正常启动S133；
S133、六轴机器人11直接执行放置动作；
S1331、待调节六轴机器人11修正胚片放置坐标后，执行放置动作。
其中，胚料成品放置台能够实现双位、独立的尺寸自动限位调节，用于放置胚料、成品和废弃品。
关于上述控制系统的具体操作过程如下：
系统开机后，首先由PLC控制器21发出指令，控制冲压区中的液压机向上抬起至上限位处；
等待六轴机器人11开启完成后，六轴机器人11首先运动到液压机侧面，对液压机的上台面和进行拍摄，确认液压机上台面已运动至上限位；
之后六轴机器人11运动至模具侧面，对模具侧面进行拍摄，将模具位置与标准位置进行比对，确保模具为生产库中的模具，之后运动至液压机内模具的正上方，再次对模具进行拍摄，确保模具位置处于可以生产的正确位置；
随后六轴机器人11退出液压机，移动至胚料成品放置台处，对胚料成品放置台处的各个位置进行拍摄识别；
六轴机器人11移动至胚料成品放置台的侧面进行拍摄，识别胚料成品放置台侧面两个二维码的位置，判断胚料成品放置台的位置是否发生变动；
若胚料成品放置台的位置无变动，则在胚料成品放置台上前三堆料堆(由胚片堆叠而成)的侧面进行拍摄，测算出每堆料的高度，进而推算出六轴机器人11运动的规避点和每个料堆的探料起始点；
将上述数据传入六轴机器人11的地址中，作为六轴机器人11运动轨迹规划的参考之一，此时六轴机器人11得知了每个料堆的高度，便可以根据上一步的规避点进行路径规划，安全地运动到胚料成品放置台的正上方；
六轴机器人11运动到胚料成品放置台上方的4个二维码处进行拍摄，识别出各个二维码的位置，从而判断出胚料成品放置台在水平方向上的位置是否发生变动；
若胚料成品放置台的位置没有任何变动，则机器人运动到第一堆的探料点开始探料，取片工艺开始。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种爆破片智能视觉识别控制系统，其特征在于：包括机器人设备，所述机器人设备包括六轴机器人（11）和控制柜（2），所述六轴机器人（11）上搭载有变径执行器及吸盘（12）；
所述六轴机器人（11）的末端还搭载有摄像头及光源（13），在光源的作用下，利用摄像头对爆破片的尺寸进行识别，识别后通过变径执行器调整吸盘的尺寸，使吸盘调整后的尺寸与识别爆破片的尺寸相适配，以通过吸盘吸住爆破片，再利用六轴机器人（11）对爆破片自动搬运；
所述摄像头配合光源对爆破片模具位置是否在可放置区域进行智能检测，保证爆破片的胚片能够准确落位；
所述控制柜（2）内至少安装有：
PLC控制器（21），所述PLC控制器（21），用于通信、数据处理、逻辑判断与控制；
机器人控制柜（22），所述机器人控制柜（22）与PLC控制器（21）双向连接，再通过机器人控制柜（22）将控制指令传输给六轴机器人（11）执行；
压力控制系统（23），所述压力控制系统（23）与PLC控制器（21）双向连接，并实时检测压力源（26），通过电动压力阀（27）调节气压实现压力的自动调节；
显示屏（24），所述显示屏（24）采用触摸屏方式，实现主要参数显示与控制参数设定；
吸盘控制器（25），所述吸盘控制器（25）与PLC控制器（21）和变径执行器及吸盘（12）分别建立双向连接，以实现吸盘压力的实时检测，并对真空泵及控制器（28）进行开合控制；
计算机（29），所述计算机（29）、PLC控制器（21）以及摄像头及光源（13）相互之间建立双向连接，从而对摄像头获取的数据进行处理；
所述控制系统还包括胚料成品放置台及检测系统（3），所述胚料成品放置台上具有胚料区（31）、成品区（32）和废弃区（33）；所述检测系统（3）通过摄像头、光源以及计算机对胚料粘连错误进行检测识别。
2.根据权利要求1所述的爆破片智能视觉识别控制系统，其特征在于：所述压力控制系统（23）检测与控制低于或者等于20MP的气体压力，并将关键点压力值通过压力表进行显示。
3.根据权利要求1所述的爆破片智能视觉识别控制系统，其特征在于：所述电动压力阀（27）包括总压力阀、减压阀和终端阀。
4.根据权利要求3所述的爆破片智能视觉识别控制系统，其特征在于：所述压力控制系统（23）进行压力控制的步骤如下：
S9063、开启压力阀；
S9062、反馈实时压力；
S9065、建立压力变化模型；
S9064、根据按压力变化斜率，设定值等预测关闭减压阀时间点；
S9066、计时30s，并关闭减压阀，同时进行S90661和S90662；
S90661、记录压力偏差；
S90662、修正压力变化模型。
5.根据权利要求1所述的爆破片智能视觉识别控制系统，其特征在于：所述胚料区（31）、成品区（32）和废弃区（33）中均设置有限位装置，所述限位装置的执行过程如下：
S300、在显示屏（24）中通过触摸的方式选择预设的胚料尺寸；
S301、根据预设尺寸，自动调节胚料区（31）限位装置的限位尺寸；
S302、根据预设尺寸，自动调节成品区（32）限位装置的限位尺寸；
S303、根据预设尺寸，自动调节废弃区（33）限位装置的限位尺寸。
6.根据权利要求1所述的爆破片智能视觉识别控制系统，其特征在于：所述检测系统（3）进行检测识别的过程如下：
S340、六轴机器人（11）通过吸盘吸取胚片，使胚片至检测区域；
S341、开启摄像头和光源；
S342、利用胚片层数识别算法获取胚片数量；
S343、将胚片运送至冲压区，且每次只能运送一片，同时摄像头和光源与计算机数据共享实现联动功能，计算机中的智能胚料分析系统对不合格胚片启动S431或启动防粘连动作，并且计算机中的智能模具识别系统实现胚片放置坐标的修正；
S431、将不合格胚片运送至废弃区（33）；
在S343中，智能模具识别系统是通过摄像头识别模具位置传送数据到PLC控制器（21），调节六轴机器人（11）修正胚片放置坐标，具体步骤如下：
S130、在冲压台上粘贴时间识别贴纸，时间识别贴纸是条形码或者二维码；
S131、位于六轴机器人（11）末端的摄像头拍摄照片，以识别时间识别贴纸；
S132、通过位置识别算法确定模具位置，若模具不在胚片可放置区域上，进行报警，并启动S1331；
否则正常启动S133；
S133、六轴机器人（11）直接执行放置动作；
S1331、待调节六轴机器人（11）修正胚片放置坐标后，执行放置动作。
7.根据权利要求1所述的爆破片智能视觉识别控制系统，其特征在于：所述爆破片的尺寸范围为80-200毫米。
8.根据权利要求1所述的爆破片智能视觉识别控制系统，其特征在于：所述六轴机器人（11）采用机电一体化设计与研制方法并进行样机加工。
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