一种基于机器视觉的云化PLC控制物料分拣方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于机器视觉的云化PLC控制物料分拣方法及系统，涉及智能物料分选技术领域。包括：物料输送系统根据设定的输送模式，将待分拣的物料输送至分拣区；机器视觉识别系统获取含有物料的图像，生成物料信息发送至云化PLC控制系统；云化PLC控制系统接收物料信息，生成分拣控制指令发送至分拣执行系统；分拣执行系统根据分拣控制指令完成物料分拣任务。本发明专利技术采用云化PLC软件方式实现控制功能，部署简单，冗余成本低。冗余成本低。冗余成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的云化PLC控制物料分拣方法及系统


[0001]本专利技术涉及智能物料分选
，特别是指一种基于机器视觉的云化PLC控制物料分拣方法及系统。

技术介绍

[0002]物料分拣作为工业生产过程中的重要环节，影响着生产线的工作效率与产品质量。随着工业互联网、人工智能的发展，工业机器人、机器视觉等新兴技术逐渐应用于物料分拣系统，不仅大大提升了物料分拣的质量、准确度以及速度，还减轻了工人的劳动强度，实现了企业的降本增效目标。现有公开的物料分拣装置大多基于传统PLC控制执行装置完成物料分拣。
[0003]申请号为CN202111304822.5的专利，提出了一种基于视觉检测系统的智能识别分拣系统，包括：上料模块，用于将目标物品传送至视觉检测模块；视觉检测模块，用于对目标物品进行视觉检测并归类；分拣模块，用于根据目标物品的归类结果对其进行抓取分拣；传送模块，用于接收分拣模块抓取的目标物品并进行分类传送。该专利采用模板匹配法来识别目标物体，识别速度虽快但只能识别形状规则的目标，灵活性较差。
[0004]申请号为202121944269.7的专利，提出了一种基于双目视觉的无序抓取系统，包括机械手模块、机器视觉模块、传输模块、激光三角三维检测模块、网络交换机，所述网络交换机与所述机械手模块电性连接，还与所述机器视觉模块电性连接，所述传输模块为传送带，位于所述激光三角三维检测模块下方。该专利采用传统图像处理方法实现了目标的识别，通过网络交换机实现机械手模块、视觉模块的通信。
[0005]上述分拣系统主要存在几个问题，一是视觉识别模块均采用传统图像处理方式实现，该方式需要手动设计特征提取器，设计过程既复杂效率又低。且识别对象发生改变就需要重新设计特征提取器，鲁棒性差。二是控制模块中的控制器均采用传统硬件PLC控制，采用这种方式有两个缺点：（1）一旦要增加一个控制对象，就要多部署一个硬件PLC，在实际工业场景中，控制对象成千上万，若全采用传统硬件PLC，冗余成本巨大。（2）硬件PLC厂商众多，通信协议“七国八制”，不同厂商的硬件设备难以互联互通，导致维护困难。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有设计过程既复杂效率又低、鲁棒性差，以及冗余成本巨大、维护困难的问题，提出了本专利技术。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一方面，本专利技术提供了一种基于机器视觉的云化PLC控制物料分拣方法，该方法由基于机器视觉的云化PLC控制物料分拣系统实现，该系统包括物料输送系统、机器视觉识别系统、云化PLC控制系统以及分拣执行系统；
[0009]该方法包括：
[0010]S1、物料输送系统根据设定的输送模式，将待分拣的物料输送至分拣区。
[0011]S2、机器视觉识别系统获取含有物料的图像，生成物料信息发送至云化PLC控制系统；其中，物料信息包括物料的时间戳t0、物料的类别以及物料的位置。
[0012]S3、云化PLC控制系统接收物料信息，生成分拣控制指令发送至分拣执行系统；其中，分拣控制指令包括最优分拣物料以及最优分拣物料的拾取位置。
[0013]S4、分拣执行系统根据分拣控制指令完成物料分拣任务。
[0014]可选地，料输送系统设有通信接口。
[0015]S1中的物料输送系统根据设定的输送模式，将待分拣的物料输送至分拣区，包括：
[0016]S11、云化PLC控制系统根据设定的输送模式生成输送控制指令，通过通信接口将输送控制指令发送至物料输送系统。
[0017]S12、物料输送系统根据输送控制指令，将待分拣的物料输送至分拣区。
[0018]可选地，机器视觉识别系统包括图像采集模块、图像预处理模块、模型推理模块以及坐标转换模块。
[0019]S2中的机器视觉识别系统获取含有物料的图像，生成物料信息发送至云化PLC控制系统，包括：
[0020]S21、图像采集模块获取含有物料的图像，并记录时间戳t0。
[0021]S22、图像预处理模块对图像进行预处理。
[0022]S23、模型推理模块将预处理后的图像输入到训练好的目标检测模型，得到物料的类别以及物料的像素坐标位置。
[0023]S24、坐标转换模块将物料的像素坐标位置转换成物理坐标，得到物料的位置。
[0024]S25、机器视觉识别系统将物料的时间戳t0、物料的类别以及物料的位置发送至云化PLC控制系统。
[0025]可选地，分拣执行系统包括分拣装置驱动器以及分拣装置。
[0026]S4中的分拣执行系统根据分拣控制指令完成物料分拣任务，包括：
[0027]分拣装置驱动器根据分拣控制指令，控制分拣装置将物料按类别分拣至相应位置完成物料分拣任务。
[0028]可选地，云化PLC控制系统包括决策调度模块、分拣执行控制模块以及物料输送控制模块。
[0029]S3中的云化PLC控制系统接收物料信息，生成分拣控制指令发送至分拣执行系统，包括：
[0030]S31、决策调度模块生成输送控制策略，以及生成分拣执行控制策略。
[0031]S32、分拣执行控制模块根据分拣执行控制策略，生成分拣控制指令并下发至分拣执行系统。
[0032]S33、物料输送控制模块根据输送控制策略生成输送控制指令，并下发至物料输送系统的通信接口。
[0033]可选地，S31中的生成分拣执行控制策略，包括：
[0034]S311、获取云化PLC控制系统接收物料信息的时间戳t1。
[0035]S312、根据时间戳t1以及时间戳t0，计算得到传输延迟。
[0036]S313、根据物料的位置以及传输延迟，计算物料偏移后的位置。
[0037]S314、根据物料偏移后的位置以及分拣装置的位置，确定最优分拣物料。
[0038]S315、确定最优分拣物料的拾取位置以及确定分拣装置执行分拣动作的类型，生成分拣执行控制策略。
[0039]可选地，S315中的确定最优分拣物料的拾取位置，包括：
[0040]根据最优分拣物料的位置以及分拣装置的位置，判断最优分拣物料是否已经超过了分拣装置。
[0041]如果最优分拣物料未超过分拣装置，则最优分拣物料与分拣装置作相向运动，采用迎面模型确定最优分拣物料的拾取位置。
[0042]如果最优分拣物料已超过分拣装置，则最优分拣物料与分拣装置作相对运动，采用追击模型确定最优分拣物料的拾取位置。
[0043]可选地，S315中的分拣装置执行分拣动作的类型包括加速
‑
匀速
‑
减速以及加速
‑
减速。
[0044]另一方面，本专利技术提供了一种基于机器视觉的云化PLC控制物料分拣系统，该系统应用于实现基于机器视觉的云化PLC控制物料分拣方法，该系统包括物料输送系统、机器视觉识别系统、云化PLC控制系统以及分拣执行系统；
[0045]其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的云化PLC控制物料分拣方法，其特征在于，所述方法由基于机器视觉的云化PLC控制物料分拣系统实现，所述系统包括物料输送系统、机器视觉识别系统、云化PLC控制系统以及分拣执行系统；所述方法包括：S1、所述物料输送系统根据设定的输送模式，将待分拣的物料输送至分拣区；S2、所述机器视觉识别系统获取含有所述物料的图像，生成物料信息发送至所述云化PLC控制系统；其中，所述物料信息包括物料的时间戳t0、物料的类别以及物料的位置；S3、所述云化PLC控制系统接收所述物料信息，生成分拣控制指令发送至所述分拣执行系统；其中，所述分拣控制指令包括最优分拣物料以及所述最优分拣物料的拾取位置；S4、所述分拣执行系统根据所述分拣控制指令完成物料分拣任务。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述物料输送系统设有通信接口；所述S1中的所述物料输送系统根据设定的输送模式，将待分拣的物料输送至分拣区，包括：S11、所述云化PLC控制系统根据设定的输送模式生成输送控制指令，通过所述通信接口将所述输送控制指令发送至所述物料输送系统；S12、所述物料输送系统根据所述输送控制指令，将待分拣的物料输送至分拣区。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机器视觉识别系统包括图像采集模块、图像预处理模块、模型推理模块以及坐标转换模块；所述S2中的所述机器视觉识别系统获取含有所述物料的图像，生成物料信息发送至所述云化PLC控制系统，包括：S21、所述图像采集模块获取含有所述物料的图像，并记录时间戳t0；S22、所述图像预处理模块对所述图像进行预处理；S23、所述模型推理模块将预处理后的图像输入到训练好的目标检测模型，得到所述物料的类别以及物料的像素坐标位置；S24、所述坐标转换模块将所述物料的像素坐标位置转换成物理坐标，得到所述物料的位置；S25、所述机器视觉识别系统将所述物料的时间戳t0、物料的类别以及物料的位置发送至所述云化PLC控制系统。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分拣执行系统包括分拣装置驱动器以及分拣装置；所述S4中的所述分拣执行系统根据所述分拣控制指令完成物料分拣任务，包括：所述分拣装置驱动器根据所述分拣控制指令，控制所述分拣装置将所述物料按类别分拣至相应位置完成物料分拣任务。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述云化PLC控制系统包括决策调度模块、分拣执行控制模块以及物料输送控制模块；所述S3中的所述云化PLC控制系统接收所述物料信息，生成分拣控制指令发送至所述分拣执行系统，包括：S31、所述决策调度模块生成输送控制策略，以及生成分拣执行控制策略；S32、所述分拣执行控制模块根据所述分拣执行控制策略，生成...

【专利技术属性】
技术研发人员：付美霞，王健全，吴健生，马彰超，孙雷，王曲，李卫，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：