CN116986218A

CN116986218A - 一种应用于流水线的工业用品定位方法和流水线设备

Info

Publication number: CN116986218A
Application number: CN202210703841.3A
Authority: CN
Inventors: 刘小飞; 张正峰
Original assignee: Jzj Robot Co ltd
Current assignee: Jzj Robot Co ltd
Priority date: 2022-06-21
Filing date: 2022-06-21
Publication date: 2023-11-03
Anticipated expiration: 2042-06-21

Abstract

本申请涉及一种应用于流水线的工业用品定位方法和流水线设备，所述方法应用于流水线设备的控制单元，所述流水线设备还包括图像拍摄单元、传送单元和驱动单元，所述驱动单元上设置有旋转编码器，所述方法包括：在所述驱动单元开始转动后，每隔预设时长通过所述图像拍摄单元拍摄所述传送单元的输送图像；接收所述旋转编码器发送的脉冲计数数据，基于所述脉冲计数数据计算所述传送单元的输送距离；结合所述输送图像和所述输送距离，确定所述传送单元上工业用品的实时位置信息。采用本申请，可以在流水线设备输送工业用品的整个过程中对工业用品实现精确定位。

Description

一种应用于流水线的工业用品定位方法和流水线设备

技术领域

本申请涉及工业制造技术领域，尤其涉及一种应用于流水线的工业用品定位方法和流水线设备。

背景技术

随着工业生产制造工艺的不断发展，流水线生产已逐步成为大部分工厂的常规生产方式，流水线设备是流水线生产所需的重要设备，流水线设备可以用于物料、产品等工业用品的移动和输送，目前流水线设备在食品、电子产品包装、化工、家电组装、汽车制造等行业均有应用。

流水线设备可以存在皮带输送、滚筒输送、链板输送、悬挂输送等多种输送方式，不同输送方式的流水线设备均存在在输送过程中，工作人员可以将工业用品放置于流水线设备的传送单元上，驱动单元转动后可以带动传送单元转动，从而实现工业用品的移动和输送。

在实现本申请的过程中，发明人发现上述技术至少存在以下问题：

流水线设备在输送工业用品的同时，往往需要在输送过程中对工业用品进行加工、抓取等处理，而受工业用品重量、驱动单元转动稳定性等因素的影响，工业用品的输送速度难以长期保持稳定不变，因此，如何在流水线设备上对工业用品精确定位，以便于后续对工业用品加工、抓取，已成为当下工业生产领域中一大关键问题。

发明内容

为了在流水线设备输送工业用品的整个过程中对工业用品实现精确定位，本申请实施例提供了一种应用于流水线的工业用品定位方法和流水线设备。所述技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种应用于流水线的工业用品定位方法，所述方法应用于流水线设备的控制单元，所述流水线设备还包括图像拍摄单元、传送单元和驱动单元，所述驱动单元上设置有旋转编码器，所述方法包括：

在所述驱动单元开始转动后，每隔预设时长通过所述图像拍摄单元拍摄所述传送单元的输送图像；

接收所述旋转编码器发送的脉冲计数数据，基于所述脉冲计数数据计算所述传送单元的输送距离；

结合所述输送图像和所述输送距离，确定所述传送单元上工业用品的实时位置信息。

基于上述技术方案，通过图像拍摄和距离运算两个维度共同确定传送单元上工业用品的位置信息，一方面可以由图像识别定位工业用品，另一方面可以在无图像识别时可以结合输送距离定位工业用品，从而可以实现全输送过程中的工业用品的精确定位。

可选的，所述结合所述输送图像和所述输送距离，确定所述传送单元上每个工业用品的实时位置信息，包括：

当拍摄第一输送图像时，根据所述第一输送图像判断所述传送单元上每个工业用品的第一位置信息；

根据第二输送图像中所述每个工业用品的第二位置信息，和拍摄间隔内所述传送单元的输送距离，确定单位移动误差；

基于所述第二位置信息和单位移动误差，以及所述旋转编码器发送的脉冲计数数据，确定下一预设时长内每个工业用品的实时位置信息。

基于上述技术方案，通过输送图像对输送距离进行校对，确定出单位移动误差，进而可以利用单位移动误差实现工业用品的输送距离的校对，以精确定位工业用品。

可选的，所述方法还包括：

基于所述拍摄间隔内所述传送单元的输送距离，确定连续拍摄的两张输送图像中的同一工业用品。

基于上述技术方案，可以利用输送距离来辅助识别图像中的工业用品，使得可以锁定不同图像中的相同工业用品。

可选的，所述方法还包括：

根据多个所述拍摄间隔内的单位移动误差，计算单位移动平均误差；

若所述单位移动平均误差达到预设阈值，则控制所述驱动单元降低转动速度。

基于上述技术方案，由多个拍摄间隔的单位移动误差计算单位移动平均误差，再以单位移动平均误差来调节驱动单元的转动速度，可以将单位移动误差控制在一定程度内，进而可以降低输送过程中工业用品和传送单元间的相对滑动，提高输送稳定性的同时保证定位精确性。

可选的，所述方法还包括：

当所述输送距离到达预设的距离值时，控制所述图像拍摄单元拍摄所述传送单元的实时输送图像；

基于所述实时输送图像确定所述传送单元上每个工业用品的实时位置信息。

基于上述技术方案，以输送距离作为输送图像的拍摄触发，可以较为及时地拍摄实时输送图像，有助于在关键时刻定位工业用品，便于后续对工业用品的加工处理。

可选的，所述当所述输送距离到达预设的距离值时，控制所述图像拍摄单元拍摄所述传送单元的实时输送图像，包括：

当所述输送距离到达预设的距离值，且上一输送图像的拍摄时刻与当前时刻的时间差大于预设时差时，控制所述图像拍摄单元拍摄所述传送单元的实时输送图像。

基于上述技术方案，在拍摄输送图像前判断短时间内是否已执行过拍摄处理，避免在较短时段内对传送单元进行重复拍摄，可以有效节省流水线设备的设备处理资源。

可选的，所述传送单元上设置有压力传感器；

所述方法还包括：

当通过所述压力传感器检测到所述传送单元的承载重量发生变化时，控制所述图像拍摄单元拍摄所述传送单元的最新输送图像；

根据所述最新输送图像，识别所述传送单元的当前输送状况；

基于预设的输送状况和输送速度的对应关系，确定所述当前输送状况对应的目标输送速度；

调整所述驱动单元的实际转动速度，并通过所述旋转编码器监测实际转动速度是否达到所述目标输送速度。

基于上述技术方案，通过压力传感器对传送单元的承载重量进行监控，在承载重量变动时拍摄输送图像，并进一步通过输送图像识别输送状况，以及针对输送状况选取合适的输送速度，这样可以保证输送速度与输送状况更为匹配。

第二方面，本申请实施例提供了一种流水线设备，所述流水线设备包含控制单元、图像拍摄单元、传送单元和驱动单元，所述驱动单元上设置有旋转编码器，其中，所述控制单元，用于：

第三方面，本申请实施例提供了一种控制终端，所述控制终端包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如第一方面所述方法中控制单元的处理。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如第一方面所述方法中控制单元的处理。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

采用本申请公开的应用于流水线的工业用品定位方法，流水线设备可以配置有图像拍摄单元和旋转编码器，在输送工业用品的过程中，流水线设备的控制单元利用图像拍摄单元周期性地拍摄传送单元的输送图像，同时通过旋转编码器计算传送单元的输送距离，进而利用输送图像和输送距离定位工业用品。这样，通过图像拍摄和距离运算两个维度共同确定传送单元上工业用品的位置信息，一方面可以由图像识别定位工业用品，另一方面可以在无图像识别时可以结合输送距离定位工业用品，从而可以实现全输送过程中的工业用品的精确定位。

附图说明

图1为本申请实施例中一种流水线设备的架构示意图；

图2为本申请实施例中一种应用于流水线的工业用品定位方法流程图；

图3为本申请实施例中一种工业用品的位置信息的确定逻辑图；

图4为本申请实施例中一种由输送距离触发图像拍摄的逻辑示意图；

图5为本申请实施例中一种基于输送状况调节输送速度的方法流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-5及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例提供了一种应用于流水线的工业用品定位方法，该方法的执行主体可以是流水线设备，并具体可以由流水线设备的控制单元来实现。除控制单元外，流水线设备还可以包括图像拍摄单元、传送单元和驱动单元。其中，图像拍摄单元可以用于拍摄流水线设备运行时的状态图像；驱动单元可以在转动的同时带动传送单元滚动，以实现传送单元上工业用品的输送，以皮带流水线为例，传送单元可以是皮带，驱动单元可以是布设在皮带两端的驱动辊；控制单元可以用于对流水线设备的整体运行情况进行控制，如控制驱动单元的启停、控制图像拍摄单元拍照等。进一步的，驱动单元上可以设置有旋转编码器，旋转编码器的跟踪轮可以绑定驱动单元，使得旋转编码器与驱动单元同步转动。该流水线设备可以采用皮带输送、滚筒输送、链板输送、悬挂输送等多种输送方式中的任一种，本实施例中以如图1所示的皮带流水线设备为例进行说明，其余情况与之类似，本实施例不再一一针对性说明。

下面将结合具体实施方式，对图2所示的处理流程进行详细的说明，内容可以如下：

步骤201，在驱动单元开始转动后，每隔预设时长通过图像拍摄单元拍摄传送单元的输送图像。

在实施中，工作人员利用流水线设备输送工业用品时，可以先启动流水线设备，再通过控制单元触发驱动单元开始转动，此时，传送单元将随驱动单元开始同步滚动。之后，工作人员可以将工业用品依序放置于传送单元上，以使传送单元对其承载的每个工业用品进行输送。与之同时，工作人员可以通过控制单元触发图像拍摄单元拍摄传送单元的输送图像，即可以拍摄传送单元上的全部或者部分，该输送图像中可以包含传送单元承载的所有或部分工业用品。

步骤202，接收旋转编码器发送的脉冲计数数据，基于脉冲计数数据计算传送单元的输送距离。

在实施中，旋转编码器每转动单位角度可以发出一个脉冲信号，当旋转编码器与驱动单元同步转动时，可以由脉冲信号的数量来判断驱动单元的总转动角度，从而可以等价确定出传送单元的输送距离。具体而言，在驱动单元开始转动后，控制单元可以接收到旋转编码器发送的脉冲计数数据，该脉冲计数数据可以为各段时间内控制单元接收到的脉冲总数。之后，控制单元可以将脉冲计数数据与旋转编码器的分辨率相比对，计算出旋转编码器的转动圈数，继而可以结合旋转编码器的跟踪轮的周长来计算出脉冲计数数据所对应的传送单元的输送距离。

步骤203，结合输送图像和输送距离，确定传送单元上每个工业用品的实时位置信息。

在实施中，控制中心在得到传送单元的输送图像和输送距离之后，可以结合输送图像和输送距离，确定传送单元上每个工业用品的实时位置信息。此处，输送图像中可以用来准确地确定拍摄时刻各工业用品的实际位置，输送距离可以较为宽泛的拟合各工业用品的位移情况，因此在定位工业用品的实时位置信息时，同时使用输送图像和输送距离两类数据，可以从动静、粗细不同维度对工业用品定位，提高了工业用品定位的准确性。

可选的，可以以输送距离为基准，输送图像为参考，确定工业用品的实时位置信息，相应的，步骤203的处理可以如下：当拍摄第一输送图像时，根据第一输送图像判断传送单元上每个工业用品的第一位置信息；根据第二输送图像中每个工业用品的第二位置信息，和拍摄间隔内传送单元的输送距离，确定单位移动误差；基于第二位置信息和单位移动误差，以及旋转编码器发送的脉冲计数数据，确定下一预设时长内每个工业用品的实时位置信息。

其中，第一输送图像可以是驱动单元转动后任意时刻拍摄的输送图像，第二输送图像可以是第一输送图像拍摄后的第N次拍摄得到的输送图像，N为正整数。

在实施中，控制单元通过图像拍摄单元拍摄得到传送单元的第一输送图像时，可以对第一输送图像进行识别解析，以判断出传送单元上每个工业用品的第一位置信息。此处，第一位置信息可以是对于每个工业用品而言的单独的一个位置信息，也可以是所有工业用品的位置信息组。接下来，控制单元通过图像拍摄单元拍摄得到传送单元的第二输送图像后，可以同样对第二输送图像进行识别解析，判断出传送单元上每个工业用品的第二位置信息。此处，为了便于理解，图3示意性地在输送图像中标出了工业用品的第一位置信息和第二位置信息。同时，控制单元可以获取第一输送图像和第二输送图像的拍摄间隔内传送单元的输送距离，进而可以先由第一位置信息和第二位置信息计算出实际位移，再基于实际位移和传送单元的输送距离确定出单位移动误差，即单位时长内工业用品的实际位移与输送距离的差值。可以理解，传送单元在输送工业物品时，受输送阻力、输送摩擦力、传送单元抖动等因素的影响，工业用品的实际位移将大概率低于传送单元的输送距离。这样，控制单元可以以第二位置信息为起始，利用单位移动误差和旋转编码器发送的脉冲计数数据，确定下一预设时长内（也即拍摄下一张输送图片前）每个工业用品的实时位置信息。

可选的，在比对两张输送图像时，可以利用输送距离来辅助定位，相应的可以存在如下处理：基于拍摄间隔内传送单元的输送距离，确定连续拍摄的两张输送图像中的同一工业用品。

在实施中，考虑到流水线设备用于输送同一批次的工业用品，传送单元上的工业用品的摆放间距大体相等，不同工业用品的样式也基本相同，故而在对输送图像进行分析时，可能会出现混淆不同工业用品的情况，进而无法在两张输送图像中对同一工业用品进行精确定位。故而，控制单元可以基于拍摄间隔内传送单元的输送距离，确定连续拍摄的两张输送图像中的同一工业用品，具体可以在前一输送图像中目标工业用品的位置信息的基础上加上输送距离得到目标工业用品理论上的新位置信息，然后将后一输送图像中离新位置信息最近的工业用品确定为目标工业用品。

可选的，单位移动误差可以用于反向调整驱动单元的转动速度，相应的可以存在如下处理：根据多个拍摄间隔内的单位移动误差，计算单位移动平均误差；若单位移动平均误差达到预设阈值，则控制驱动单元降低转动速度。

在实施中，控制单元在计算得到每个拍摄间隔内的单位移动误差后，可以基于多个单位移动误差计算单位移动平均误差。之后，控制单元可以可以将单位移动平均误差与预设阈值进行比对，该预设阈值可以是工作人员根据工业用品的实际输送情况确定出的，在不影响工业用品的实际输送的前提下，能够允许的最大单位移动误差。若单位移动平均误差达到或大于预设阈值，控制单元则可以控制驱动单元降低转动速度，以减缓工业用品的输送速度，从而可以实现减少单位移动误差的目的。

可选的，除周期性拍摄外，还可以由工业用品的输送过程触发输送图像的拍摄处理，相应的可以存在如下处理：当输送距离到达预设的距离值时，控制图像拍摄单元拍摄传送单元的实时输送图像；基于实时输送图像确定传送单元上工业用品的实时位置信息。

在实施中，驱动单元开始转动后，控制单元可以根据旋转编码器发送的脉冲计数数据，持续记录传送单元的输送距离。当输送距离到达预设的距离值时，控制单元可以判定工业用品进入了需要精确定位的区域，此时可以控制图像拍摄单元拍摄传送单元的实时输送图像，并进一步可以在对实时输送图像进行识别后，确定出传送单元上工业用品的实时位置信息。值得一提的是，传送单元上的工业用品一般是等距摆放的，在输送过程中对工业用品的处理一般都是在固定区域上发生的，那么可以设定当工业用品即将到达该固定区域时，拍摄固定区域处的实时输送图像，从而控制单元通过实时输送图像精确定位工业用品，以便于后续对工业用品的加工、抓取等处理的执行。参考图4所示，输送距离满足条件时，工业用品即将进入固定区域。例如，工业用品间隔20cm，首个工业用品到达上述固定区域时输送距离为1米，那么可以设定4cm的提前准备距离，即当输送距离到达116cm、136cm、156cm、...时，触发拍摄实时输送图像。当然，该提前准备距离可以视加工、抓取等处理前的准备所需耗时和驱动单元的转送速度而调整。不难理解，在输送工业用品一定时间后，由于可能存在单位移动误差，可以对预设的距离值整体进行调整，以匹配工业用品的真实输送位置。可以想到，控制单元还可以结合实时输送图像和输送距离，计算单位移动误差，以及确定后续时段内工业用品的实时位置信息。

可选的，为了避免重复图像，可以取消指定时间间隔内的第二次拍摄处理，相应的，上述实时输送图像的拍摄处理可以如下：当输送距离到达预设的距离值，且上一输送图像的拍摄时刻与当前时刻的时间差大于预设时差时，控制图像拍摄单元拍摄传送单元的实时输送图像。

在实施中，在输送工业用品的过程中，可以存在两种输送图像拍摄机制，其一为周期性的拍摄，其二为由输送距离触发的拍摄，因此为了节省设备处理资源，可以取消短时重复拍摄行为。具体来说，控制单元在检测到输送距离到达预设的距离值后，可以获取上一输送图像的拍摄时刻，若拍摄时刻与当前时刻的时间差大于预设时差，控制单元则可以控制图像拍摄单元拍摄传送单元的实时输送图像，否则取消本次实时输送图像的拍摄。同样，当达到周期性的拍摄时刻时，控制单元也可以判断当前时刻前的预设时差内是否发生过实时输送图像的拍摄处理，如果是，则可以取消本次拍摄处理。需要说明的是，受驱动单元的运行状态以及传送单元的承载情况影响，输送距离有可能呈现出非线性增加的现象，因此会存在两种拍摄机制下的拍摄时间靠近甚至出现重叠的情况。

可选的，传送单元上可以设置有压力传感器，流水线设备可以通过压力传感器和图像拍摄单元，对工业用品的输送状况进行识别和调整，相应的处理可以如图5所示流程，其中处理可以具体如下：

步骤501，当通过压力传感器检测到传送单元的承载重量发生变化时，控制图像拍摄单元拍摄传送单元的最新输送图像。

在实施中，在输送工业用品的时候，不断有新的工业用品被放置在传送单元上开始输送，也持续有输送完成的工业用品离开传送单元，传送单元上的压力传感器将会相应的检测到传送单元的承载重量发生变化。除上述情况外，当发生工业用品意外倾倒、掉落，或者出现异物散落在传送单元上等异常情况时，压力传感器也会检测到传送单元的承载重量发生变化。因此，为了确保工业用品的正常输送，控制单元可以在上述时刻控制图像拍摄单元拍摄传送单元的最新输送图像。

步骤502，根据最新输送图像，识别传送单元的当前输送状况。

在实施中，控制单元获取到图像拍摄单元拍摄的最新输送图像后，可以对最新输送图像进行识别，以确定传送单元的当前输送状况。其中，当前输送状况可以包含输送的工业用品的型号、工业用品的摆放间距、工业用品的摆放位置、工业用品的摆放状态，以及是否出现异常状态等。可以理解，若识别出异常状态，控制单元则可以执行预设的异常应对机制，本实施例不对异常应对机制进行限定。

步骤503，基于预设的输送状况和输送速度的对应关系，确定当前输送状况对应的目标输送速度。

在实施中，为了保证工业用品输送的稳定性和效率，不同的输送状况可以对应有不同的输送速度，在某一输送状况下，保持其对应的输送速度将可以在保持输送稳定的同时达到工业用品输送的最高效率。工作人员可以通过多次样本实验构建上述输送状况和输送速度的对应关系，并将该对应关系设置在控制单元内。这样，控制单元可以基于该对应关系，确定出传送单元上当前输送状况对应的目标输送速度。

步骤504，调整驱动单元的实际转动速度，并通过旋转编码器监测实际转动速度是否达到目标输送速度。

在实施中，控制单元确定了适合当前输送状况的目标输送速度后，可以对驱动单元的实际转动速度进行调整，同时可以通过旋转编码器对调整后的实际转动速度进行监测，并基于监测结果进一步调整实际转动速度，以使实际转动速度达到目标输送速度。

基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种流水线设备，所述流水线设备包含控制单元、图像拍摄单元、传送单元和驱动单元，所述驱动单元上设置有旋转编码器，其中，所述控制单元，用于：

可选的，所述控制单元，具体用于：

可选的，所述控制单元，还用于：

可选的，所述控制单元，具体用于：

可选的，所述传送单元上设置有压力传感器；

所述控制单元，还用于：

本申请实施例还提供了一种控制终端，所述控制终端包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如步骤201-步骤203所述的应用于流水线的工业用品定位方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其它等效或者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。

Claims

1.一种应用于流水线的工业用品定位方法，其特征在于，所述方法应用于流水线设备的控制单元，所述流水线设备还包括图像拍摄单元、传送单元和驱动单元，所述驱动单元上设置有旋转编码器，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结合所述输送图像和所述输送距离，确定所述传送单元上每个工业用品的实时位置信息，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述当所述输送距离到达预设的距离值时，控制所述图像拍摄单元拍摄所述传送单元的实时输送图像，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传送单元上设置有压力传感器；

所述方法还包括：

8.一种流水线设备，其特征在于，所述流水线设备包含控制单元、图像拍摄单元、传送单元和驱动单元，所述驱动单元上设置有旋转编码器，其中，所述控制单元，用于：

9.一种控制终端，其特征在于，所述控制终端包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1-7任一所述方法中控制单元的处理。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如权利要求1-7任一所述方法中控制单元的处理。