视觉识别移动式分拣冷轧机器人的设计与实现

视觉识别移动式分拣冷轧机器人的设计与实现

1视觉识别定位原理视觉识别移动结算系统是一种集成图像接收、图像识别、图像定位、机器人代码堆叠、拆卸重叠、机器人数值移动和整体计算机管理的开放式柔性自动系统。系统视觉识别部分对静态(随机出现的物品被输送到指定的站台位置)或动态(随机出现的物品在输送链上移动不停留)的不同物品以及静态或动态的同一物品不同的放置面、放置方向可实现视觉识别定位。已被识别和定位的物品,由机器人根据已获得的物品类型、位置信息选择夹具抓取,再根据物品需放置的站台位置行走至该站台,完成对物品的拆垛、搬运或码垛等任务,最终实现物品的自动分拣装盘及配送。2物品图像的获取视觉识别、定位系统主要由光学视觉系统主板、摄像头和视觉系统软件组成。视觉识别、定位系统主要用于在物品抓取或放置时的物品识别与定位。在接收到机器人或外界传感器发出的物品识别、定位请求后,系统通过光学视觉系统主板和摄像头获取物品图像。再由视觉系统软件利用获取的物品图像与预先摄取并存储于图像数据库的物品图像比较,搜寻与获取的物品图像相匹配的存储图像。需识别的物品便是与获取的物品图像相匹配的存储图像所对应的物品。视觉识别、定位系统不仅能采用不同物品的图像差异来识别物品,还能采用同一物品不同侧面的图像来识别该物品。3多功能夹具自动选择物品机器人在物流系统中通常用于完成物品类型较单一的码垛、拆垛或搬运任务。视觉识别移动式分拣装盘机器人不但要具有机器人码垛、拆垛以及搬运功能,而且还要对物品进行视觉识别定位,因而物品类型、尺寸的多样化以及新物品的可添加性就决定了机器人程序是一复杂的开放式程序。机器人具有多功能夹具,以覆盖不同类型、尺寸物品的抓取要求。对不同类型、尺寸的物品,机器人自动选择相应夹具抓取物品。机器人的数控穿梭行走功能,扩展了机器人的工作范围,一台机器人可实现对多工位、多类型物品的抓取与放置。4物品或物品装卸垛形视觉识别移动式分拣装盘机器人通过串口或网络与上位管理调度计算机通信。新增加的物品或物品装盘垛形,在满足机器人夹具要求的条件下,均可由上位计算机下达命令,勿需为新增加物品或物品装盘垛形而增加机器人程序或对机器人程序进行大幅修改。这种开放式系统,适用于物品经常更新的要求。5视觉系统软件的优化物品分拣通常有条码识别分拣和视觉识别分拣等方式,在视觉识别分拣系统中,物品分拣速度取决于光学视觉系统主板性能(图像获取所需时间)和视觉系统软件(图像识别、定位算法)的优化。在上述软、硬件条件限制下,也可采用物品图像动态预读取方式,物品图像的读取、识别与定位计算和机器人前一工作过程重叠,以节省系统时间。另外,也可在保证光亮度或在各种物品间外形、尺寸差异较大的情况下,通过降低物品识别分辨率来提高物品识别成功率、减少物品识别重复次数,最终达到节省系统时间的目的。6自动分拣盘的组成卷烟辅料搭配自动化物流系统一般由驶入式货架、输送机系统、视觉识别移动式分拣装盘机器人系统、自动导引车系统(AGVS)等组成,其中主要靠视觉识别移动式机器人实现卷烟辅料的自动分拣装盘。6.1盘盘交换器的装置视觉识别移动式分拣装盘机器人系统主要由数控有轨车、工业机器人、光学视觉系统、托盘交换器、分拣站台(输送机)等组成。数控有轨车由轨道和牵引装置组成,作为机器人及托盘交换器的移动载体;机器人装置在数控有轨车的滑块上,由数控有轨车牵引拖动,其多头卡具可对不同形状、不同尺寸的各种物料进行抓取、堆码;光学视觉系统由摄像头和PC机组成,摄像头装置在机器人手臂上方,用于识别物料,PC机置于地面,用于建模和处理数据;托盘交换器紧邻机器人,也装在数控有轨车的滑块上,由数控有轨车一起牵引拖动,并与机器人同步运行,在其自身电机驱动下,可与相联输送设备进行托盘交换(进出)作业;分拣站台位于数控有轨车轨道旁,用于存放AGV送来的单品种辅料。6.2工作流程6.2.1单品种原材料输入分拣装盘前,先通过AGV及输送机将单品种辅料送到分拣站台,其中,辅料品牌、编号、站台位置等信息由上位计算机系统进行自动管理。6.2.2辅料自动分拣上位计算机传输辅料信息给机器人,并发出工作指令。机器人根据辅料配方指令,通过数控有轨车移动到各个物料站台,利用光学视觉系统识别各种辅料的形状和位置,然后机器人自动调换相应夹具,对辅料进行自动拣取、堆码、搭配。6.2.3实托盘、空托盘交换机器人工作状态、位置等信息实时传送到上位计算机系统。机器人完成某一搭配托盘后,通过连锁控制,实现数控有轨车滑块上的托盘交换器与输送设备之间进行实托盘、空托盘交换(进出)作业。即输出搭配辅料托盘,输入单一空托盘,开始进行下一次的搭配及分拣装盘作业。6.3主要技术①辅料种类:32种(规格);②辅料配方:16种(垛型);③搭配托盘重量:最大600kg;④分拣装盘数量:最大每小时26盘。6.4空盘盘自动输送/交换设备数控有轨车及机器人控制柜与光学视觉系统计算机通过串口或并口通信,组成独立子系统;分拣装盘电控系统通过32点I/O24VDC与机器人接口,对数控有轨车滑块上的托盘交换器及输送设备进行连锁控制,实现空托盘、实托盘自动输送及交换作业;同时通过RS485串口,用通信电缆连接机器人RobCOM接口到低层计算机,再通过Ethernet网传输到上位系统调度计算机,实现数据流与物料流的管理、调度,并作出实时图形监控界面。6.5自动分拣装置管理视觉识别移动式分拣装盘机器人系统主要功能有:(1)视觉识别移动式机器人按辅料配方进行自动堆码、分拣装盘,对空、实托盘进出作业进行自动控制,并具有图形监控、故障报警、各种安全保护装置、手动和自动控制,以及地面操作终端的人机对话等。(2)对分拣装盘及搭配辅料进行自动管理(配方管理、报表统计、打印、查询等)。(3)对一条轨道上的两台机器人的安全和有效工作进行调度管理。7视觉识别抗分拣装卸对于类型和尺寸多样、种类随机出现、放置的位