一种泵体口环自动安装装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种泵体口环自动安装装置，包括：口环上料装置，通过滑道与图像采集平台连通，与电气PLC服务端通讯连接；工业相机，与上位机通讯连接，上位机上集成有用于识别泵体口环位姿的口环位姿识别装置；旋转台，设有圆形转盘及控制圆形转盘转动的驱动电机，圆形转盘上均匀设置有若干口环底座，驱动电机控制当前待装配的口环底座转动至指定位置，驱动电机与电气PLC服务端通讯连接；机器人客户端、电气PLC服务端与上位机三者通讯连接。通过对口环图像进行识别处理，得到口环的位姿数据，根据口环姿态来调整口环至放件示教点姿态，将口环安装至指定位置的口环底座时，口环底座上的凸点位于口环的内凹圆弧，实现了口环的自动及准确安装。

【技术实现步骤摘要】
一种泵体口环自动安装装置及其方法
本专利技术属于口环安装
，更具体地，本专利技术涉及一种泵体口环自动安装装置及其方法。
技术介绍
在泵体制造业中，口环作为泵体中的安装组件，需要将其放置于带有凸点口环底座中，放置的正确位姿为口环底座的凸点在口环外边缘的内凹圆弧围绕区域内。现有的口环大多是通过人工放置在口环底座中，存在耗时耗力，且工作效率低的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种泵体口环自动安装装置，旨在改善上述问题。本专利技术是这样实现的，一种泵体口环自动安装装置，所述装置包括：口环上料装置，口环上料装置通过滑道与图像采集平台连通，口环上料装置与电气PLC服务端通讯连接；工业相机，用于采集图像采集平台上的泵体口环图像，工业相机与上位机通讯连接，上位机上集成有用于识别泵体口环位姿的口环位姿识别装置；旋转台，旋转台上设有圆形转盘及控制圆形转盘转动的驱动电机，圆形转盘上均匀设置有若干口环底座，驱动电机控制当前待装配的口环底座转动至指定位置，驱动电机与电气PLC服务端通讯连接；机器人客户端、电气PLC服务端与上位机三者通讯连接。进一步的，所述装置还包括：设于图像采集平台一侧的物料收集盒，设于图像采集平台另一端的吹气装置，吹气装置朝物料收集盒的方向吹出气体，所述吹气装置与机器人客户端通讯连接。进一步的，所述口环位姿识别装置包括：预处理单元，用于对工业相机采集的泵体口环图像依次进行灰度化、二值化处理，形成泵体口环图像src1；r>圆弧检测单元，用于检测泵体口环图像src1的口环最外层轮廓及口环最外层轮廓上的若干内凹圆弧；圆心确定单元，用于确定各内凹圆弧的圆心；半径确定单元，用于确定各内凹圆弧的半径；判断单元，用于判断内凹圆弧的半径值与半径设定值的差值是否在偏差允许范围内，若检测结果为是，则将内凹圆弧的圆心及半径发送至位姿生成单元；位姿生成单元，用于获取口环最外层轮廓的最小包围圆圆心与各内凹圆弧圆心所在线段Lh、及平行于x轴且过最小包围圆圆心的线段Lx，计算线段Lh与线段Lx的夹角，将最小夹角作为泵体口环的姿态，口环最外层轮廓的最小包围圆的圆心为泵体口环的位置。进一步的，圆弧检测单元包括：最小包围圆生成模块，用于生成口环最外层轮廓的最小包围圆；圆弧检测模块，用于计算口环最外层轮廓上各轮廓点距最小包围圆圆心的距离，筛选距离小于最小包围圆半径的轮廓点，筛选的轮廓点即构成泵体口环最外层轮廓上的若干内凹圆弧。进一步的，圆心确定单元包括：轮廓点集形成模块，用于对各内凹圆弧上各轮廓点的位置坐标进行升序排列，形成轮廓点集；轮廓点采样模块，基于设定距离值在轮廓点集中采样轮廓点，形成采样轮廓点，交点集生成模块，用于计算相邻采样轮廓点所在线段的中垂线，并获取所有相邻中垂线的交点，放入交点集中；交点数统计模块，依次以交点集中的各交点作为圆心，以设定的距离阈值作为半径，形成圆形窗，统计落入圆形窗内的交点数；圆心确定模块，用于将最大交点数的圆形窗内各交点坐标的平均值作为内凹圆弧的圆心。进一步的，轮廓点采样模块包括：起始轮廓点确定子模块：以轮廓点集中的首个轮廓点作为起始轮廓点；采样轮廓点确定子模块：依次遍历轮廓点集中的各轮廓点，直至轮廓点i与起始轮廓点的距离值大于设定距离值，将轮廓点i作为采样轮廓点；起始轮廓点重确定子模块：将轮廓点i作为起始轮廓点，将起始轮廓点i发送至采样轮廓点确定子模块，直至遍历整个轮廓点集。进一步的，半径确定单元包括：预估半径生成模块，在内凹圆弧上任取一轮廓点，计算该轮廓点至内凹圆弧圆心的距离r0，将距离r0作为候选圆的半径预估值；候选半径区间生成模块、基于半径预估值生成候选圆的候选半径区间[r0-a、r0+a]；候选圆生成模块，依次以候选半径区间内的半径值作为半径，以内凹圆弧的圆心作为圆心生成候选圆；半径生成模块，计算内凹圆弧上所有轮廓点到各候选圆的距离平方和，将最小距离平方和对应的候选圆半径作为内凹圆弧的半径。本专利技术是这样实现的，一种泵体口环自动安装方法，所述方法具体如下：在机器人完成上一个泵体口环安装操作后，机器人客户端给电气PLC服务端发送上料请求信号；电气PLC服务端接收到上料请求信号后控制口环上料装置将单个泵体口环推出到滑道内，滑落至图像采集平台；电气PLC服务端给机器人客户端发送上料完成信号，机器人客户端接收到上料完成信号后，在设定时长后，给上位机上发送图像采集信号；上位机基于图像采集信号控制工业相机采集图像采集平台上的泵体口环图像src，发送至口环位姿识别装置；口环识别装置基于泵体口环图像获取泵体口环的位姿，将泵体口环的位姿信息发送至机器人客户端；机器人基于泵体口环的位置进行定位吸取，基于泵体口环的姿态控制泵体口环的旋转角度，调整至放件示教点位姿后，给电气PLC服务端发送放件请求信号；机器人基于放件请求信号将旋转后的泵体口环安装至指定位置处的口环底座上，口环底座的两凸点位于口环内凹圆弧内；在安装完成后，电气PLC服务端控制驱动电机将下一个待装配的口环底座旋转至指定位置处，进行下一次安装作业。进一步的，口环识别装置基于泵体口环图像获取泵体口环的位姿之后还包括：在口环位姿识别装置检测到图像中的泵体口环面积异常时，机器人控制吹气装置吹气，在吹气设定时长后，向电气PLC服务端发送上料请求信号。进一步的，口环位姿识别装置计算泵体口环在图像中所占像素面积，若所占像素面积大于设定阈值，则判定口环上料装置堆叠上料，口环位姿识别装置发送体口环面积异常信号给机器人客户端。本专利技术通过对口环图像进行识别处理，得到口环的位姿数据，机器人根据口环位姿来调整口环的旋转角度，在调整至放件示教点姿态后，将口环安装至指定位置的口环底座时，口环底座上的凸点位于口环的内凹圆弧，实现了口环在口环底座上的自动安装及准确安装。附图说明图1为本专利技术实施例提供的泵体口环自动安装系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的口环位姿识别装置的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的泵体口环的彩色图像src；图4为本专利技术实施例提供的泵体口环的灰度图像；图5为本专利技术实施例提供的泵体口环的二值化图像；图6为本专利技术实施例提供的泵体口环的腐蚀图像；图7为本专利技术实施例提供的泵体口环的膨胀图像；图8为本专利技术实施例提供的泵体口环的最外层轮廓；图9为本专利技术实施例提供的泵体口环最外层轮廓的最小包围圆；图10为本专利技术实施例提供的泵体口环最外层轮廓上的内凹圆弧；图11为本专利技术实施例提供的内凹圆弧的圆心；图12为本专利技术实施例提供的内凹圆弧所在圆；图13为本专利技术实施例提供的口环的姿态示意图；图14为本专利技术实施例提供的基于相邻中垂线确定内凹圆弧圆心的示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种泵体口环自动安装装置，其特征在于，所述装置包括：/n口环上料装置，口环上料装置通过滑道与图像采集平台连通，口环上料装置与电气PLC服务端通讯连接；/n工业相机，用于采集图像采集平台上的泵体口环图像，工业相机与上位机通讯连接，上位机上集成有用于识别泵体口环位姿的口环位姿识别装置；/n旋转台，旋转台上设有圆形转盘及控制圆形转盘转动的驱动电机，圆形转盘上均匀设置有若干口环底座，驱动电机控制当前待装配的口环底座转动至指定位置，驱动电机与电气PLC服务端通讯连接；/n机器人客户端、电气PLC服务端与上位机三者通讯连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种泵体口环自动安装装置，其特征在于，所述装置包括：
口环上料装置，口环上料装置通过滑道与图像采集平台连通，口环上料装置与电气PLC服务端通讯连接；
工业相机，用于采集图像采集平台上的泵体口环图像，工业相机与上位机通讯连接，上位机上集成有用于识别泵体口环位姿的口环位姿识别装置；
旋转台，旋转台上设有圆形转盘及控制圆形转盘转动的驱动电机，圆形转盘上均匀设置有若干口环底座，驱动电机控制当前待装配的口环底座转动至指定位置，驱动电机与电气PLC服务端通讯连接；
机器人客户端、电气PLC服务端与上位机三者通讯连接。


2.如权利要求1所述泵体口环自动安装装置，其特征在于，所述装置还包括：
设于图像采集平台一侧的物料收集盒，设于图像采集平台另一端的吹气装置，吹气装置朝物料收集盒的方向吹出气体，所述吹气装置与机器人客户端通讯连接。


3.如权利要求1或2所述泵体口环自动安装装置，其特征在于，所述口环位姿识别装置包括：
预处理单元，用于对工业相机采集的泵体口环图像依次进行灰度化、二值化处理，形成泵体口环图像src1；
圆弧检测单元，用于检测泵体口环图像src1的口环最外层轮廓及口环最外层轮廓上的若干内凹圆弧；
圆心确定单元，用于确定各内凹圆弧的圆心；
半径确定单元，用于确定各内凹圆弧的半径；
判断单元，用于判断内凹圆弧的半径值与半径设定值的差值是否在偏差允许范围内，若检测结果为是，则将内凹圆弧的圆心及半径发送至位姿生成单元；
位姿生成单元，用于获取口环最外层轮廓的最小包围圆圆心与各内凹圆弧圆心所在线段Lh、及平行于x轴且过最小包围圆圆心的线段Lx，计算线段Lh与线段Lx的夹角，将最小夹角作为泵体口环的姿态，口环最外层轮廓的最小包围圆的圆心为泵体口环的位置。


4.如权利要求3所述泵体口环自动安装装置，其特征在于，圆弧检测单元包括：
最小包围圆生成模块，用于生成口环最外层轮廓的最小包围圆；
圆弧检测模块，用于计算口环最外层轮廓上各轮廓点距最小包围圆圆心的距离，筛选距离小于最小包围圆半径的轮廓点，筛选的轮廓点即构成泵体口环最外层轮廓上的若干内凹圆弧。


5.如权利要求3所述泵体口环自动安装装置，其特征在于，圆心确定单元包括：
轮廓点集形成模块，用于对各内凹圆弧上各轮廓点的位置坐标进行升序排列，形成轮廓点集；
轮廓点采样模块，基于设定距离值在轮廓点集中采样轮廓点，形成采样轮廓点，
交点集生成模块，用于计算相邻采样轮廓点所在线段的中垂线，并获取所有相邻中垂线的交点，放入交点集中；
交点数统计模块，依次以交点集中的各交点作为圆心，以设定的距离阈值作为半径，形成圆形窗，统计落入圆形窗内的交点数；
圆心确定模块，用于将最大交点数的圆形窗内各交点坐标的平均值作为内凹圆弧的圆心。


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【专利技术属性】
技术研发人员：于福才，徐昌军，邱羽，张丹，高云峰，曹雏清，樊璇，韩硕，
申请(专利权)人：芜湖哈特机器人产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34