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文档简介

项目名称:枕簧智能检测选配系统

项目编号:CSIE16022151投标人:南京景曜智能科技有限公司日期:2016年5月25公司介绍南京景曜智能科技有限公司是一家专注于机器人自动化系统集成、机器人智能视觉检测系统及民用机器人研发的公司,于2013年4月在南京麒麟科技园区注册成立,注册资金1000万。公司现拥有办公面积2400平米,厂方2000平米,员工50人。员工均具有本科以上学历,其中包括博士5名,德国海归4名,硕士15名,日本产业标准化检测专家1名。研发基础景曜科技全方位运动机构与规划控制机器人总控制系统位置环境地图构建机器人自定位与自主导航基于视觉的目标快速识别与定位多智能体协作规划与控制机器人动态路径规划与避障双足运动机构与规划控制景曜拥有一支由海归博士、机器人研发专家、行业领军人物、产业专家等共同组成的一流研发与服务团队。

团队成员基于自身掌握的最先进机器人技术,互相信赖、彼此合作,共同开发满足客户需求的一流机器人产品。企业理念及愿景我们的愿景:做“智能工厂”建设的领导者!

企业经营宗旨:

客户价值、员工价值、社会价值企业经营目标:技术创新、质量可靠、诚信守约、服务周到企业经营方针:品质、智能、标准合作伙伴及客户合作伙伴客户目录/1161研发背景2研发内容及预期目标3实施方案流程4系统单元介绍5实施办法以及项目完成期限6效益预测

研发背景

经过对肃宁分公司现场调研,既有的枕簧检测选配分为三道工序,需两名操作者:◆枕簧放置于枕簧输送线,使用枕簧检测机测量枕簧自由高,根据自由高尺寸值范围将枕簧分成八组推出到各枕簧存放箱里;◆人工扶正枕簧存放箱内的枕簧,根据工艺需求进行内外簧配组,做好尺寸范围标记,运送至转向架组装工位;◆人工根据标记和工艺需求挑选枕簧装配。研发背景

(枕簧检测选配现场)研发背景★存在问题:◆枕簧外观检测方式为目测,存在操作者视觉疲劳等因素导致不合格品未被检测出的现象;◆分拣选配工序靠人工完成,过程繁琐,对操作者的体力消耗较大,选配效率较低。研发背景

针对当前枕簧检测选配工位半手工作业的现状,以及上述存在的问题,提出研发枕簧智能检测选配系统,使用“工业机器视觉检测技术+工业机器人”实现枕簧检测、分拣、选配三道工序合一。工业机器人视觉检测技术工业机器人枕簧智能检测选配系统备注:机器视觉检测技术:采用高品质的成像系统,运用图像处理与分析算法,可实现对被测物体的尺寸及其表面缺陷的非接触式检测。研发内容及预期目标(1)研发内容

◆枕簧的机器视觉检测系统利用工业摄像头对枕簧进行多个角度的拍摄,运用图像比对算法程序对枕簧的高度、腐蚀等进行识别、判断。因此为确保枕簧的高品质成像,工业摄像头选取布置至关重要,同时

针对枕簧图像处理程序也是重点研发内容。研发内容及预期目标◆工业机器人对检测完的枕簧进行智能分拣,设置三个摆放区域,分别为待匹配区、合格区、不合格区,并对合格区的枕簧进行配套成组的分拣摆放。为适应枕簧的内外簧及减振簧的内外簧分拣,需要研制开发工业机器人手臂上的枕簧抓取夹具。研发内容及预期目标(2)预期目标

通过机器视觉检测系统取代人工目测,保证枕簧的检测质量,避免人工目测时产生的误检、漏检;

通过工业机器人对检测完成的枕簧智能选配,分拣成配组,实现检测、分拣、选配智能化、自动化,从而提高枕簧检测选配岗位的工作效率,并减去外观检测和分拣作业人员,降低人工成本。实施方案流程step1设计机器视觉检测系统,测量枕簧高度、直径,检测其外观质量(是否存在腐蚀、破损);step2检测完成不合格品自动标记;

step3工业机器人对检测完成的枕簧进行智能选配分拣:合格枕簧智能选配、匹配成组,成组枕簧组合成套;不合格枕簧抓取分拣至不合格品区域;step4匹配后的成套枕簧通过成套枕簧输送线输送至组装工位,成套枕簧输送线空盘自动回转。实施方案流程枕簧检测选配系统方案示意图:(主视图)实施方案流程(俯视图)实施方案流程枕簧智能检测选配系统工作流程如下:Step1:待检枕簧通过原输送线到达机器视觉检测单元;Step2:机器视觉检测系统对枕簧自动检测。运用工业成像技术和图像处理与分析算法,对枕簧自由高、直径以及表面腐蚀、破损状况进行检测;Step3:检测出的不合格品,对其进行标记;Step4:工业机器人将不合格品夹取至不合格品区;实施方案流程Step5:检测出的合格品,视觉系统判断出枕簧类型;Step6:依据枕簧匹配工艺要求完成匹配,如果枕簧类型为外簧,机器人将外簧放入匹配区域等待匹配;

如果枕簧类型为内簧,判断此内簧以及待匹配区域的内簧是否与匹配区域的外簧匹配,若匹配,机器人将内簧放入匹配区域中与之匹配的外簧内部完成匹配;若不匹配,机器人将内簧放入待匹配区域等待下一轮匹配;实施方案流程Step7:当完整检测一套枕簧(七组)后,视觉系统根据匹配区以及待匹配区枕簧情况,进行分析处理。◎待匹配区域存在内簧剩余,机器人从补簧存储区抓取与其匹配的外簧放置到匹配区域,再将此内簧放入补入的外簧内部完成匹配;◎匹配区域存在外簧剩余的情况,机器人从补簧存储区抓取与其匹配内簧放入此外簧内部完成匹配。

补簧过程实现补簧自动化。备注:极端情况下(补簧存储区没有与待匹配枕簧相匹配的枕簧)需要人工干预。实施方案流程

(匹配区的模拟显示示意图)软件用户界面设置匹配区枕簧模拟示意图,示意图中显示未完成匹配的枕簧尺寸以及与之匹配的枕簧的尺寸范围,如图所示:实施方案流程

Step8:成套枕簧匹配完成后,通过枕簧输送线输送至组装工位。枕簧输送线分为上下两层,上层为成套枕簧输送线,下层为空盘输送线,枕簧输送线末端(靠近安装工位处)设置空盘检测光栅。成套枕簧通过上层输送线输送到末端,供操作工人取出后进行安装。末端成套枕簧取出后,剩余空托盘,通过空盘检测光栅检测,输送线末端自带下沉结构将空盘输送到下层空盘输送线,进而输送至匹配区域下层,匹配区域下层具有上升机构,将空盘提升至上层输送线,继续完成下一轮匹配,以此类推,直至完成全部枕簧装配。系统单元介绍(1)视觉检测单元说明视觉检测单元设计成一体式结构,模块化设计,内部含有五台工业摄像头进行枕簧图像拍摄,数据采集,实现对枕簧的视觉检测。视觉检测单元如图所示。检测工位主要包含:1、五个工业摄像头2、五块补位光源3、标记喷头(视觉检测单元)系统单元介绍针对现场环境,视觉检测单元防尘措施:1、防尘;◎上下、前后面均为密闭式设计,输送线正上方的侧面为拱形开孔;◎左右两侧(输送线输入输出口)增加防尘闸门。2、相机镜头设计镜头保护罩;3、系统软件具有相机镜头清洁度检测功能。通过相机成像质量判定相机镜头清洁度,检测到镜头污染时,系统警告提示,提示用户清理镜头保护罩;4、设计设备防尘罩,设备长时间不用时覆盖防尘。系统单元介绍接触式检测2D视觉检测激光检测检测时间检测时间长(需要检测机构运动)检测时间短检测时间短检测功能无法检测裂损、腐蚀等外观缺陷能够检测裂损、腐蚀等外观缺陷无法检测裂损、腐蚀等外观缺陷能够检测枕簧直径,高度能够同时得到高度,直径等几何数据,实现后续选配环节自动化能够同时得到高度,直径等几何数据,实现后续选配环节自动化无法定位枕簧在输送线上的位置,分拣,选配环节要人工参与可以定位,实现后续的机械臂自动分拣选配可以定位,实现后续的机械臂自动分拣选配成本成本适中(检测机+人工)成本适中激光传感器成本高检测功能对比说明※基于系统检测内容及需求综合考虑,我们最终采用2D视觉检测。系统单元介绍检测工位分布如图所示俯视图CCD5主视图(检测工位分布图)系统单元介绍视觉检测原理说明Step1:高度、直径、位置提取原理读取原始图像,如左图所示;Step2:转换成灰度图,如右图所示;(原始图像)(灰度图)系统单元介绍(二值化处理图)Step3:灰度图做二值化处理,如图所示;Step4:轮廓提取,求最小包络圆,包络矩形。在俯视图中,包络圆的直径就是枕簧的内口径,根据内口径的大小可以确定枕簧为内簧还是外簧,包络圆的圆心坐标就是枕簧在相机坐标系下的坐标,可以进一步转换为枕簧相对于托盘的位置;同样的原理采集出枕簧主视图中,包络矩形的高就是枕簧的高度以及丝径。系统单元介绍缺陷检测原理

视觉光源以一定方向照射到枕簧表面上,工业像机对枕簧进行数据采集,所得的图像通过图像预处理、二值化、确定检测区域等处理方法后得到枕簧表面缺陷的二值图像,提取二值图像中的几何特征参数,然后再进行图像识别,判断出是否存在缺陷。

图像识别基于提取出的几何特征参数,相关参数的阈值根据检测标准予以确定。系统单元介绍(2)分拣选配单元介绍分拣选配由工业机器人完成,进行智能选配,并分拣成组。工业机器人模型图其中主要包含:

1、工业机器人主体,左图;2、夹取枕簧的夹具,右图。(工业机器人)(夹取枕簧的夹具3D图)系统单元介绍夹具夹取过程示意图夹取枕簧方式为内张式,如图所示。(夹取枕簧方式3D图)工业机器人夹持流程:Step1:由检测平台的视觉系统判断出枕簧类型,机器人夹具夹爪到达抓取位置;Step2:夹钳伸入枕簧内部,气动滑台移动,夹钳由闭合变为张开,对枕簧进行夹持;Step3:待枕簧放入预定位置后,气动滑台移动,夹钳由张开变为闭合,机器人抽出夹爪,此时枕簧夹持摆放动作完成。Step4:开始重复进行新一轮的枕簧夹持摆放动作。系统单元介绍设计上层成套枕簧输送线可缓存四套枕簧。输送单元主要包含:1、成套弹簧输送线,周转空盘输送线;2、升降机构;3、检测光栅。(3)输送单元介绍输送单元分(如图所示)为上下两层,◎上层为成套枕簧输送线,◎下层为空盘输送线,如图所示。

(输送单元)系统单元介绍匹配区、待匹配区域及补簧存储区的存储位如图所示。(系统区域示意图)匹配区:可有序存储七组枕簧(一套);待匹配区域:可有序存储十二个内簧;补簧存储区:可有序存储十二个待补枕簧。(四列枕簧,每列三个,每列放一种枕簧,内簧或者外簧;系统单元介绍主要技术参数:◎单个枕簧视觉检测时间:1s;◎枕簧选配时间:2s;◎单个枕簧机器人抓取、放置:3s;◎工业机器人:6轴;回转半径:1900mm;负载:30kg;定位精度:±0.1mm◎待匹配区存储容量:12个;匹配区存储容量:1套;补簧区存储容量:12个;输出线存储容量:4套;

公司产品应用案例【某军工企业】机器人自动分拣码垛的应用案例【南京卫岗乳业】机器人自动分拣码垛的应用案例公司产品应用案例【益海嘉里】金龙鱼食用油生产线上的视觉检测的应用案例公司产品应用案例【益海嘉里】金龙鱼食用油生产线上的视觉检测的应用案例公司产品应用案例2D视觉检测应用案例LED引脚缺陷检测检测数据公司产品应用案例【上海昂华】2D视觉产品测量应用案例实施办法以及项目完成期限实施办法以及项目完成期限:节点一:合同签订后一个月内完成完成理论分析和试验研究工作;。节点二:合同签订后二个月内完成完成综合研究报告的编写,提出枕簧检测与选配系统设备的关键项点和指标,完成方案设计评审;节点三:合同签订后三个月完成完成设备试制、安装;节点四:合同签订后四个月内完成系统第一次运行情况评估,根据运行情况完善枕簧智能检测选配系统技术指标体系;节点五:合同签订后四个月内完成系统第二次运行情况评估,形成完善的枕簧智能检测选配系统技术指标体系。节点六:合同签订后五个月完成设备验收。效益预测此套系统在实际枕簧检测中得以应用,预计可产生如下效益:◆提高目前枕簧检测工位的整体工作效率,为企业带来经济效益;◆可从目前枕簧检

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