一种玻璃管智能上料系统及其上料方法技术方案

本发明专利技术涉及玻璃瓶生产技术领域，具体公开了一种玻璃管智能上料系统及其上料方法；本系统是基于视觉引导的工业机器人进行玻璃管反复抓取作业；在机器人工作之前，先通过工业相机实时采集图像转换为数字图像传输至工控计算机算法系统，算法软件在极短的时间内计算出下一根待抓取玻璃管位置信息并通过工业通讯协议发送给机器人，然后机器人根据接收到的位置信息进行精准抓取玻璃管作业，直至当前料架玻璃管被全部抓取完毕之后，系统自动切换料架。这样工人只需要把一捆玻璃管放置到料架然后拆开包装，剩余工作都由上管系统完成，大大减少了工作量，同时减少玻璃管上料过程的磨损，帮助企业节省人工成本并提高原材料利用率，市场竞争力很强。市场竞争力很强。市场竞争力很强。

【技术实现步骤摘要】
一种玻璃管智能上料系统及其上料方法


[0001]本专利技术涉及玻璃管上料
，特别是涉及一种玻璃管智能上料系统及其上料方法。

技术介绍

[0002]首先，当前制瓶车间玻璃管上料有两种方式：一种由工人从一捆玻璃管中手工取出然后一根根插入到正在运转的转盘中，然后转盘带着玻璃管进入下一步工序，工人需要频繁上下梯子进行插管作业，工作量大且存在安全风险。另一种链式自动上料，它依赖于滚动的链条把玻璃管传输至一定高度，再用机构把玻璃管竖起吸入到等候区，最后利用设备将等候区玻璃管推入到转盘卡槽，这种方式虽然不需要工人手工上料，但是链条传送波管会对其表面造成摩擦损伤。
[0003]其次，不依赖机器视觉的机器人要完成上管作业作，必须对其进行精确逐点示教，才能一步一步的按照固定程序执行。在这过程中，工件相对于机器人的初始位姿(位置和姿态)和终止位姿必须是事先规定的，但很多情况下，特别是流水线上料场合，工件的位姿常常是不固定的，非常容易变化。导致实际目标工件的位姿与理想工件位姿总是有偏差的，这种偏差哪怕很小但是误差累计后会导致机器人抓取任务失败，大大影响了机械手抓取的稳定性、准确性和安全性。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对繁琐的人工上料以及链式上料磨损问题，车间智能上管系统利用工业相机实时采集图像经过算法软件运算得到待抓取波管位置发送机器手，使机器手在车间复杂多变的工作环境下仍然能够进行准确抓取波管进行上料：
[0005]一种玻璃管智能上料系统，包括光源、相机、远心镜光学模组、机械手、计算机、中央控制器以及带有工作台的设备主体，计算机和中央控制器集成于设备主体内，机械手安装于设备主体上，光源和相机分别位于工作台两侧，玻璃管置于工作台上，玻璃管与相机之间的设备主体上还设有远心镜光学模组。
[0006]一种玻璃管智能上料系统的上料方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一：智能上管系统输入：通过相机实时采集玻璃管图像，由中央控制器发送脉冲信号触发相机采集图片，图片信号由相机内部系统转化为数字图像输入到中央控制器；
[0008]步骤二：对图像进行预处理：数字图像信号由中央控制器中进行算法计算的图像，通过计算机加载的软件算法系统，进行灰度校正、噪声过滤等图像预处理；
[0009]步骤三：预处理后的图像进行算法计算：预处理完后，进行外接矩形以及椭圆圆度的特征提取，最后根据特征进行图像搜索找圆，并根据结果进行过滤和筛选，得到机器人需要的玻璃管坐标信息；
[0010]步骤四：像素坐标转化机器人坐标：通过9点标定得到图像坐标与机器人坐标之间的转换矩阵，将玻璃管在图像中像素坐标转化为机器人位置坐标，机器人通过该坐标进行
运动学逆解，得到关节运动信息；
[0011]步骤五：规划路径并控制机械手进行目标玻璃管的抓取，实现玻璃管上料。。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0013]1.本专利技术公开的智能上管系统有效地利用机器人取代人工进行插管作业，工人只需把一捆玻璃管放置在固定位置，启动上管系统，系统与机器人进行实时通信发送待抓取玻璃管位置，然后机器人根据接收到的位置信息精准抓取玻璃管插入主机卡槽。这样完全实现了基于视觉自动化上管作业，一个工人可以负责看管几条生产线，只需在应急情况下手工干预即可，大大减少工人工作量，极大地提高了车间生产效率。
[0014]2.机械手吸真空进行玻璃管抓取作业，从抓取到插入主机卡槽除了夹爪不接触其它物体，这样有效地避免玻璃管外表面刮伤损坏，大大保证了成品玻璃瓶的外观质量。另外机械手的动作频率可以根据主机的转速实时调整，保证上料的速度满足生产玻璃瓶速度要求。
[0015]3.用视觉系统进行定位然后把位置信息发送机械手，可以大大节省机械手的固定路径规划工作量和有效的避免累积误差，从而实现玻璃管实时精准定位。另外通过通信协议打通视觉和plc系统，对于后期可以在此基础上进行更多的工业控制实现智能化生产奠定了基础，具有广泛的应用前景。
附图说明
[0016]图1为本专利技术总体结构示意图。
具体实施方式
[0017]以下结合附图对本专利技术进行详细说明。
[0018]本专利技术的一种玻璃管智能上料系统，包括光源1、相机2、远心镜光学模组4、机械手5、计算机6、中央控制器7以及带有工作台的设备主体3，计算机6和中央控制器7集成于设备主体3内，机械手5安装于设备主体3上，光源1和相机2分别位于工作台两侧，玻璃管7置于工作台上，玻璃管7与相机2之间的设备主体3上还设有远心镜光学模组4。
[0019]综合考虑算法时间、车间作业空间大小及硬件价格等配置因素，得到最优的系统软硬件配置如下：
[0020]1、光源
[0021]选择视觉系统光源时，使用的光源要把感兴趣目标和背景区明显区分开，削减非关心区域或噪声的干扰，并且光源本身不会带来额外的干扰。本项目中玻璃管较长且透明，玻璃管尾部布置背光源最利于算法实现。
[0022]2、相机
[0023]根据机器人抓取精度要求和拍摄物体的视野大小，综合相机的横向和纵向分辨率得到最终的相机分辨率。根据计算，选择2000万像素分辨率的Gige接口卷帘曝光相机满足此项目要求。
[0024]3、镜头
[0025]安装于相机上，镜头分辨率要高于相机分辨率,所以选择2000万像素分辨率以上镜头。镜头接口要跟相机接口匹配。镜头焦距也要综合考虑相机安装空间，软件算法结果。
经过反复测试和运算确定16mm焦距镜头满足空间和算法要求。
[0026]4、远心镜光学模组
[0027]因为玻璃管视野范围大，长度长且透明，光线到达相机镜头时衰减很厉害尤其边缘区域与中间相比很黑。又由于现场空间限制，相机距离玻璃管不超过500mm，因此在玻璃管前端放置远心镜光学模组能满足现场装配要求并达到最佳的成像效果。
[0028]5、机械手
[0029]软件算法将图像中玻璃管的图像坐标通过矩阵转换成机器人坐标，机器人抓取需进行路径规划和手部抓取方式规划。
[0030]6、计算机
[0031]采用普通工业计算机，内存4GB，win7系统即满足智能上管系统要求。
[0032]7、中央控制器
[0033]根据上料速度发送触发信号给工业相机，相机接收到信号后进行拍照。
[0034]一种玻璃管智能上料系统的上料方法，玻璃管智能上料系统方法过程：通过中央控制器发送脉冲信号来触发工业相机进行拍照，工业相机拍完照之后把数字图像传输到计算机，然后计算机通过软件算出每一根要抓取的玻璃管位置后实时发送给机械手，机械后根据接收到的坐标可以准确地抓取玻璃管进行上料。
[0035]具体包括以下步骤：
[0036]步骤一：智能上管系统输入：通过视觉系统实时采集玻璃管图像，并转化为数字图像输入到算法系统；
[0037]步骤二：对图像进行预处理：视觉系统中进行算法计算的图像，必须进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种玻璃管智能上料系统，其特征在于：包括光源（1）、相机（2）、远心镜光学模组（4）、机械手（5）、计算机（6）、中央控制器（7）以及带有工作台的设备主体（3），计算机（6）和中央控制器（7）集成于设备主体（3）内，机械手（5）安装于设备主体（3）上，光源（1）和相机（2）分别位于工作台两侧，玻璃管置于工作台上，玻璃管与相机（2）之间的设备主体（3）上还设有远心镜光学模组（4）。2.根据权利要求1所述的一种玻璃管智能上料系统的上料方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：智能上管系统输入：通过相机（2）实时采集玻璃管图像，由中央控制器发送脉冲信号触发相机采集图片，图片信号由相机（2）内部系统转化为数字...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘达平，巢建峰，吕志强，姚富强，
申请(专利权)人：双峰格雷斯海姆医药玻璃丹阳有限公司，
类型：发明
国别省市：