发明内容
为解决上述问题,本发明提供了一种基于视觉判断的振动盘控制系统及方法。
为了实现上述目的,一方面,本发明采用了如下技术方案:
一种基于视觉判断的振动盘控制系统,包括:
振动盘模块,所述振动盘模块包括振动盘单元和驱动单元;视觉模块,所述视觉模块用于获取所述振动盘单元的图像信息;
图像处理模块,所述图像处理单元用于对所述视觉模块获得的图像信息进行处理;
分析模块,所述分析模块用于根据所述图像处理模块处理后图像信息进行生成判断结果,具体为:
以所述振动盘单元的圆心为原点,建立平面坐标系;
获取得到工件在预定时间前和预定时间后的坐标,分别标记为(x1,y1)和x2,y2);
根据公式计算获取得到所述工件的轨迹运动分析值D;
获取得到预定时间内的振动频率分析值,并标记为F;
通过测量F的最大有效值获取得到在预定时间内的振幅,并标记为A;
根据公式S=(a1×D)+(a2×F)+(a3×A),计算获取得到所述振动盘的振动性能值S,其中a1、a2和a3为预设的权重系数;
事先设定一个振动性能值S的阈值,并标记为K,判断振动性能值S是否大于K,如果是,则说明所述振动盘单元的输出不达标,需要进行进一步的调节,如果否,则说明所述振动盘单元满足工作需要;
控制模块,所述控制模块用于根据所述分析模块的分析结果来控制所述振动盘模块的参数。
优选的,所述视觉模块的具体工作方式如下,具体为:
所述视觉模块还包括用于控制所述图像采集单元的控制单元;
所述控制单元包括用于驱动所述图像采集单元的驱动件,且所述控制单元用于根据工件的位置实时对所述图像采集单元进行调节;
获取得到所述图像采集单元中相机的当前角度,并标记为θ1;
获取得到所述振动盘单元的测量角度,并标记为θ2;
根据公式θ3=θ1+θ2,计算获取得到所述工件的期望朝向角度θ3;将期望朝向角度θ3输出至所述驱动件,对应调整所述图像采集单元的朝向角度。
优选的,所述视觉模块还包括响应单元,所述响应单元用于减少环境光变化对图像质量的影响,具体为:
获取得到环境光的频率;选择一个与环境光频率不同步所述光照单元的频闪光源频率;
事先设定一个所述图像采集单元的频闪次数,并标记为P;
获取得到所述振动盘单元完成一次振动所需的时间,并标记为Y;
根据公式计算获取得到所述光照单元的频闪间距L;
将频闪间距L通过信号传输至所述光照单元。
优选的,所述响应单元还用于适应在实际使用时光源的响应时间,具体为:
获取得到光源从开启到达到最大亮度的时间和从最大亮度到关闭的时间,并标记为
通过来进行计算获得适应响应时间后的频闪间距L1。
优选的,所述控制模块用于在所述振动盘单元的性能不达标,需要进行进一步的调节时,生成所述振动盘单元的调整参数,具体工作方式为:
根据公式ΔA=τ(K-S),计算获取得到所述振动盘单元的振幅调整值ΔA,其中τ为预设的比例系数;
根据公式Δf=σ(fd-f),计算获取得到所述振动盘单元的频率调整值Δf,其中σ为预设的比例系数,fd为预设的所需振动频率;
根据公式Δθ=δ(ρ-M),计算获取得到所述振动盘单元的倾斜角度调整值Δθ,其中δ为预设的比例系数,ρ为实际的工件填充密度、M为预设的理想工件填充密度;
将计算得到的振幅调整值ΔA、频率调整值Δf和倾斜角度调整值Δθ传输至所述设备模块的所述驱动单元来对所述振动盘单元的参数进行调节。
优选的,所述控制模块还包括逐步调整单元,用于在调整参数时进行逐步调整,具体方式如下:
所述驱动单元接收振幅调整值ΔA、频率调整值Δf和倾斜角度调整值Δθ后,首先调整振幅调整值ΔA、频率调整值Δf和倾斜角度调整值Δθ的一半,调整后再次判断所述振动盘单元的输出是否达标,如果不达标则再进行评估获得新的振幅调整值ΔA、频率调整值Δf和倾斜角度调整值Δθ再进行再次调整,直至所述振动盘单元的输出达到标准。
优选的,所述控制模块还包括环境适应单元,所述环境适应单元用于根据所述振动盘单元的实际数据来对所述控制模块生成的调整参数进行进一步的改进,具体为:
获取得到当前时间段前一日的平均温度,获取得到当前所述振动盘单元的环境温度值,计算得到所述环境的温度变化值,并标记为ΔN;
获取得到当前时间段前一日的平均湿度,获取得到当前所述振动盘单元的环境湿度值,计算得到所述环境的湿度变化值,并标记为ΔZ;
获取得到当前时间段前一日的平均风速,获取得到当前所述振动盘单元的环境风速值,计算得到所述环境的风速变化值,并标记为ΔG;
根据公式ΔS=S+(g1×ΔN)+(g2×ΔZ)+(g3×ΔG),计算获取得到所述振动盘单元受环境影响后的振动性能值ΔS,其中g1、g2和g3为预设的比例系数;
将获取得到的受环境影响后的振动性能值ΔS传输至所述控制单元来对生成的调整参数进行进一步的改进。
优选的,所述视觉模块还包括维护单元,所述维护单元用于对所述图像采集单元分配专业人员进行维护和调试,具体为:
事先设定一个维护时间,当维护时间倒计时结束后,将所述图像采集单元标记为待维护设备;
获取得到所述图像采集单元的位置,以所述图像采集单元为圆心,以预设半径画圆获取得到维护范围,将维护范围内的人员标记为待调配人员;
获取得到所述待调配人员和所述图像采集单元的距离差,并标记为维护间距ε;
获取得到调配人员的能力值,并标记为μ;
根据公式获取得到所述待调配人员的优先值β,向优先值β最大的待调配人员手机终端发送所述图像采集单元的位置信息,并刷新维护时间的倒计时。
优选的,所述调配人员的能力值μ的获取方式如下:
获取得到所述调配人员的运维时长均值,获取得到所述调配人员的调配次数,将所述调配人员当前时间段前所有的维护间距进行求和处理,得到维护总距;
根据公式计算获取得到所述调配人员的能力值μ。
另一方面,本发明还提出了一种基于视觉判断的振动盘控制方法,包括以下步骤:
步骤一:获取得到振动盘单元的图像信息,并且对采集到的图像信息进行处理;
步骤二:根据处理后的数据,来判断振动盘单元在工作时是否满足工作需要;
步骤三:对判断为不满足工作需要的振动盘单元进行参数调节。
有益效果:通过设置有视觉模块,可以根据所述振动盘单元的偏转位置实时地对所述图像采集单元进行对应的角度调节,尽量维持加工状态下所述图像采集单元和所述振动盘单元相互平行,减少图像信息的误差,而且可以避免环境光的频率接近或与频闪光源的频率相同造成的频闪效应;
通过设置有分析模块,在工作时,振动盘如果出现问题,可以实时进行调整,会影响后续工件的质量。
具体实施方式
需要说明的是,振动盘由振动盘单元和下方驱动其振动的驱动单元,以及在振动盘单元上方采集振动盘信息的视觉模块组合而成,通过振动的方式将无序排列的工件排列成有序的排列;
还需要说明的是,所述驱动单元安装在振动盘单元的下方,且所述驱动单元用于驱动所述振动盘单元进行振动,所述视觉模块位于所述振动盘单元的上方,且所述视觉模块用于获取所述振动盘单元的图像信息;
但是在工作时,振动盘出现故障,很难实时进行调整,会影响后续工件的质量,本技术方案可以通过实时监测振动盘的工作性能,在工作性能出现异常时及时进行处理,来解决上述问题,具体为:
如图1-3所示,本发明实施例提供一种基于视觉判断的振动盘控制系统,包括振动盘模块、视觉模块、图像处理模块、分析模块以及控制模块;
其中,所述振动盘模块包括振动盘单元和驱动单元;需要说明的是,所述振动盘单元用于装载工件,所述驱动单元用于使所述振动盘单元产生振动;
所述视觉模块用于获取所述振动盘单元的图像信息;需要说明的是,所述视觉模块包括图像采集单元和光照单元,所述图像采集单元用于获取所述振动盘单元的图像信息,所述光照单元用于在采集图像信息时提供光照;
所述图像处理单元用于对所述视觉模块获得的图像信息进行处理;需要说明的是,采集到的图像信息可能包含噪声和反光灯因素,需要进行滤波、去噪和增强对比度等方法提高图像质量;
所述分析模块用于根据所述图像处理模块处理后图像信息进行生成判断结果,具体为:
以所述振动盘单元的圆心为原点,建立平面坐标系;
获取得到工件在预定时间前和预定时间后的坐标,分别标记为(x1,y1)和x2,y2);需要说明的是,预定时间根据加工时间设定,在本实施例中,预定时间可以为一小时;
根据公式计算获取得到所述工件的轨迹运动分析值D;需要说明的是,通过分析连续图像中工件的位置变化来确定,用于量化工件的轨迹运动现象;
获取得到预定时间内的振动频率分析值,并标记为F;需要说明的是,振动频率是振动盘性能的关键参数之一,通过使用傅里叶变换将时域信号转换到频域,用于分析振动频率,在本实施例中,获取方式可以为:
其中x(t)为预定时间内的振动信号,F的对应的频域信号,表示x(t)在频率f处的频谱密度,f是频率,j为虚数单位,在本实施例中,j2=1,通过计算F可以得到振动信号的频谱,这有助于我们分析振动盘的振动特性;Dt表示在预定时间内的工件位移;
通过测量F的最大有效值获取得到在预定时间内的振幅,并标记为A;需要说明的是,振幅A可以表示振动强度的度量;
根据公式S=(a1×D)+(a2×F)+(a3×A),计算获取得到所述振动盘的振动性能值S,其中a1、a2和a3为预设的权重系数;需要说明的是,a1、a2和a3由工作人员根据历史数据和经验事先设定,在本实施例中a1、a2和a3分别为0.298、0.317和0.385;需要说明的是,根据工作人员的经验可知,振动盘的振动性能跟振动盘的振幅、振动频率以及振动盘上工件的轨迹变化值具有正比例关系,因此通过对振动盘的振幅、振动频率以及振动盘上工件的轨迹变化值的计算可以获取得到振动盘的振动性能值S,因为振动盘单元的目的是为了通过振动的方式将无序排列的工件排列成有序的排列,因此通过振动盘的振动性能值S可以衡量振动盘单元是否可以满足对工件排序的需要。
事先设定一个振动性能值S的阈值,并标记为K,判断振动性能值S是否大于K,如果是,则说明所述振动盘单元的输出不达标,需要进行进一步的调节,如果否,则说明所述振动盘单元满足工作需要;需要说明的是,通过量化计算,可以准确地评估所述振动盘单元的性能,帮助优化生产过程;
所述控制模块用于根据所述分析模块的分析结果来控制所述振动盘模块的参数,需要说明的是,在本实施例中,参数包括振动盘的振动频率和振动盘的倾斜角度;
结合历史数据,通过获取振动盘的振动性能值S来判断振动盘单元是否满足工作需要,充分考虑到振动盘各个影响因素对振动性能值S的影响,来实现了对振动盘单元进行对应的参数调整,解决了当振动盘出现故障,不能进行实时进行调整的问题。
如图1-3所示,作为可选的实施例,需要说明的是,由于振动盘单元在工作时角度会发送变化,如果图像采集的角度固定,则获取工件位置时会产生偏差,影响后续的判断结果,本技术方案可以解决上述问题,具体方案如下:
所述视觉模块还包括用于控制所述图像采集单元的控制单元;
所述控制单元包括用于驱动所述图像采集单元的驱动件,且所述控制单元用于根据工件的位置实时对所述图像采集单元进行调节;
获取得到所述图像采集单元中相机的当前角度,并标记为θ1;
获取得到所述振动盘单元的测量角度,并标记为θ2;
根据公式θ3=θ1+θ2,计算获取得到所述工件的期望朝向角度θ3;将期望朝向角度θ3输出至所述驱动件,对应调整所述图像采集单元的朝向角度;需要说明的是所述图像采集单元安装在所述振动盘单元圆心的正上方,在初始振动盘单元不启动的状态下,所述图像采集单元可以采集到所述振动盘单元上表面的照片,且此时所述图像采集单元和所述振动盘单元相互平行,但是当所述振动盘单元进行振动时,会产生偏转,此时所述图像采集单元和所述振动盘单元不再平行,所述图像采集单元捕捉到图像上的工件位置也会和实际位置存在偏差,影响后续的计算,通过所述控制单元可以根据所述振动盘单元的偏转位置实时地对所述图像采集单元进行对应的角度调节,尽量维持加工状态下所述图像采集单元和所述振动盘单元相互平行,减少图像信息的误差。
如图1-3所示,作为可选的实施例,需要说明的是,采集的图像信息还会受到环境光照影响,所述视觉模块还包括响应单元,所述响应单元用于减少环境光变化对图像质量的影响,具体为:
获取得到环境光的频率;需要说明的是,通过光度计或频闪测量仪来完成;
选择一个与环境光频率不同步所述光照单元的频闪光源频率,需要说明的是,避免与环境光的波动产生同步效应;
事先设定一个所述图像采集单元的频闪次数,并标记为P;需要说明的是,频闪次数为所述图像采集单元中相机的采集次数;
获取得到所述振动盘单元完成一次振动所需的时间,并标记为Y;
根据公式计算获取得到所述光照单元的频闪间距L;
将频闪间距L通过信号传输至所述光照单元;
需要说明的是,如果环境光的频率接近或与频闪光源的频率相同,可能会产生频闪效应,导致图像出现条纹或不清晰,因此,需要选择一个不会与环境光产生和谐效应的频闪光源频率,通过计算处适合的频闪间距L,可以减少图像不清晰的可能性。
如图1-3所示,作为可选的实施例,还需要说明的是,由于环境光源会随着时间变化,如果图像采集没有适应变化也会对获取的信息带来影响,所述响应单元还用于适应在实际使用时光源的响应时间,具体为:
获取得到光源从开启到达到最大亮度的时间和从最大亮度到关闭的时间,并标记为
通过来进行计算获得适应响应时间后的频闪间距L1。
作为可选的实施例,所述控制模块用于在所述振动盘单元的性能不达标,需要进行进一步的调节时,生成所述振动盘单元的调整参数,具体工作方式为:
根据公式ΔA=τ(K-S),计算获取得到所述振动盘单元的振幅调整值ΔA,其中τ为预设的比例系数;需要说明的是,通过预设振动性能阈值F和振动性能值S的差异配合调整系数可以获取得到振幅调整值ΔA,τ为工作人员根据历史数据获取得到,在本实施例中,τ为0.659;
根据公式Δf=σ(fd-f),计算获取得到所述振动盘单元的频率调整值Δf,其中σ为预设的比例系数,fd为预设的所需振动频率;需要说明的是,fd为满足使用条件下的预设振动频率,由工作人员结合历史数据获取得到,σ为工作人员根据历史数据获取得到,在本实施例中,τ为1.052;
根据公式Δθ=δ(ρ-M),计算获取得到所述振动盘单元的倾斜角度调整值Δθ,其中δ为预设的比例系数,ρ为实际的工件填充密度、M为预设的理想工件填充密度;需要说明的是,ρ为实际的工件填充密度,通过计算工件之间的平均间距获取得到,M为预设的理想工件填充密度,由工作人员结合历史数据获取得到,δ为工作人员根据历史数据获取得到,在本实施例中,τ为0.827;
将计算得到的振幅调整值ΔA、频率调整值Δf和倾斜角度调整值Δθ传输至所述设备模块的所述驱动单元来对所述振动盘单元的参数进行调节。
如图1-3所示,作为可选的实施例,所述控制模块还包括逐步调整单元,用于在调整参数时进行逐步调整,具体方式如下:
所述驱动单元接收振幅调整值ΔA、频率调整值Δf和倾斜角度调整值Δθ后,首先调整振幅调整值ΔA、频率调整值Δf和倾斜角度调整值Δθ的一半,调整后再次判断所述振动盘单元的输出是否达标,如果不达标则再进行评估获得新的振幅调整值ΔA、频率调整值Δf和倾斜角度调整值Δθ再进行再次调整,直至所述振动盘单元的输出达到标准;需要说明的是,常规的一次性调整方式由于参数的调整数值过大,在工作人员操作时可能会产生误差,同时因为获取得到信息也可能产生误差,使得计算出的调整参数也出现误差和过度调整,反而会影响整体振动盘的性能,通过采取逐步调整的方式,可以通过多次调整减少可能产生的误差,避免产生过度调整。
如图1-3所示,作为可选的实施例,需要说明的是,振动盘单元的工作效率也会受环境影响,如果在监测时不考虑环境影响也会影响判断结果;
所述控制模块还包括环境适应单元,所述环境适应单元用于根据所述振动盘单元的实际数据来对所述控制模块生成的调整参数进行进一步的改进,具体为:
获取得到当前时间段前一日的平均温度,获取得到当前所述振动盘单元的环境温度值,计算得到所述环境的温度变化值,并标记为ΔN;
获取得到当前时间段前一日的平均湿度,获取得到当前所述振动盘单元的环境湿度值,计算得到所述环境的湿度变化值,并标记为ΔZ;
获取得到当前时间段前一日的平均风速,获取得到当前所述振动盘单元的环境风速值,计算得到所述环境的风速变化值,并标记为ΔG;需要说明的是,虽然振动盘的工作环境在室内,但是因为工厂内都不是密封环境,也会受到环境风速的影响;
根据公式ΔS=S+(g1×ΔN)+(g2×ΔZ)+(g3×ΔG),计算获取得到所述振动盘单元受环境影响后的振动性能值ΔS,其中g1、g2和g3为预设的比例系数;需要说明的是,g1、g2和g3的取值在本实施例中,通过在控制条件下,改变一个环境因素(例如温度),同时保持其他条件不变,并记录振动盘的性能指标;
然后对于每个环境因素的变化,记录相应的振动盘性能变化,收集足够的数据点以进行统计分析获得,在本实施例中,可以为0.293、0.287和0.42;
将获取得到的受环境影响后的振动性能值ΔS传输至所述控制单元来对生成的调整参数进行进一步的改进。需要说明的是,振动盘的振动性能会受到环境因素的影响,环境因素包括但不限于温度、湿度和空气流动,这些因素可能会影响振动盘的驱动电机性能、结构部件的稳定性以及整体的振动控制精度,因此在计算振动盘的性能时加上受环境的影响可以进一步地增加数据的精确度,减少误差的产生。
如图1-3所示,作为可选的实施例,需要说明的是,由于视觉模块的精度要求高,在使用时需要时常对其进行维护,如果不能保持视觉模块的精准,也会影响信息处理的结果,所述视觉模块还包括维护单元,所述维护单元用于对所述图像采集单元分配专业人员进行维护和调试,具体为:
事先设定一个维护时间,当维护时间倒计时结束后,将所述图像采集单元标记为待维护设备;
获取得到所述图像采集单元的位置,以所述图像采集单元为圆心,以预设半径画圆获取得到维护范围,将维护范围内的人员标记为待调配人员;
获取得到所述待调配人员和所述图像采集单元的距离差,并标记为维护间距ε;
获取得到调配人员的能力值,并标记为μ;
根据公式获取得到所述待调配人员的优先值β,向优先值β最大的待调配人员手机终端发送所述图像采集单元的位置信息,并刷新维护时间的倒计时。需要说明的是,由于图像采集单元较为精密,需要人员进行定期维护,但是维护人员的安排较为随机,而图像采集单元又较为重要,所以如果安排不合适的维护人员,则会产生较大的影响,本技术方案可以解决上述问题。
如图1-3所示,作为可选的实施例,所述调配人员的能力值μ的获取方式如下:
获取得到所述调配人员的运维时长均值,获取得到所述调配人员的调配次数,将所述调配人员当前时间段前所有的维护间距进行求和处理,得到维护总距;
根据公式计算获取得到所述调配人员的能力值μ;需要说明的是,能力值μ用于表述量化调配人员的能力。
另一方面,本发明还提出了一种基于视觉判断的振动盘控制方法,包括以下步骤:
步骤一:获取得到振动盘单元的图像信息,并且对采集到的图像信息进行处理;
步骤二:根据处理后的数据,来判断振动盘单元在工作时是否满足工作需要;
步骤三:对判断为不满足工作需要的振动盘单元进行参数调节。
工作原理:通过设置有视觉模块,可以根据所述振动盘单元的偏转位置实时地对所述图像采集单元进行对应的角度调节,尽量维持加工状态下所述图像采集单元和所述振动盘单元相互平行,减少图像信息的误差,而且可以避免环境光的频率接近或与频闪光源的频率相同造成的频闪效应;
通过设置有分析模块,在工作时,振动盘如果出现问题,可以实时进行调整,会影响后续工件的质量。
以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术员工来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本模板的保护范围。