圖像識別 算法進行圖像識別后進行識別結果的顯示,方便對識別程序的正確性進行確認。
[0050] 3)分揀后的原料的數量及種類統計結果。對經過分揀后的原料進行統計,明確原 料的形狀、顏色、數量,一方面可以將信息傳遞給裝配環節進行調度安排,一方面可以提醒 工作人員對原料進行初篩選,盡量保證裝配所需原料的充足性。
[0051] 工件放置平臺,用作待分揀原料盛放容器,原料在工作人員投入之后會首先進入 一個暫時存儲區,之后再進入工件放置平臺。
[0052] 由于智能相機的圖像識別功能需要原料間有較大的空隙,并且原料需要與放置平 臺的底色進行對比,因此不能在第一時間將所有原料放置于工件放置平臺上,否則工件的 嚴重重疊將導致圖像識別的失敗。
[0053] 在進行圖像識別分揀的時候,放置于暫時存儲區的原料通過抖動的方式,以每次 小批量的形式,經過斜滑道滑入工件放置平臺。之后工件放置平臺通過頂起底板或抖動的 方式帶動其中的原料運動,改變其擺放方式,方便圖像識別。
[0054] 智能相機,用于對工件放置平臺中的原料的擺放方式發生變化時進行攝影照相。
[0055] 當每一次工件放置平臺中的原料經運動改變擺放方式后,智能相機進行攝影照 相。相機安裝位置位于工件放置平臺正上方,在照相之前還需要進行照明、對焦等步驟。
[0056] 基本確定對所選相機的功能要求。在照相完成后,進行圖像識別處理,獲取原料的 位置信息(原料在工件放置平臺上的位置)為接下來的抓取機械臂提供原料的位置信息。
[0057] 抓取機械臂,用于根據原料的位置信息夾起原料放入傳送帶(進料傳送帶)。
[0058] 圖像識別結果的分享需要其與機械臂有統一的定位規則。機械臂的前段結構在夾 起原料的時候需要隨著原料的擺放位置進行旋轉調整,確保原料在放入傳送帶時有統一確 定方向,方便隨后裝配環節的進料。
[0059] 抓取機械臂在搬運原料的時候需要考慮到分揀的速度與數量。在分揀速度方面, 圖像識別的速度與機械臂的運動速度是最大的兩個影響因素。圖像識別的速度取決于圖像 識別算法的運算速度與控制系統控制下相機工作的時間,機械臂的運動速度則取決于機械 臂的功率及負荷量。在分揀數量方面,每次分揀至傳送帶上的原料數量應當與從暫時存儲 區通過抖動進入工件放置平臺的原料數量持平,保證分揀裝置處于正常工作狀態。
[0060] 當一次性分揀數量與進料數量相差較大時,在圖像識別環節應當作出警告,進而 智能調整機械臂的工作速度或每次從暫時存儲區進料的量,以達到平衡狀態。
[0061] 進料傳送帶,用于抓取機械臂在從工件放置平臺夾起原料后,根據識別的顏色、形 狀,放入專門的進料傳送帶。
[0062] (b)加工裝配單元,用于完成原料的生產裝配,包括HMI人機交互設備、進料檢測 智能相機、進料機械臂、裝配機械臂、自動裝配轉盤及產品推出機械臂。
[0063] HMI人機交互設備,用于顯示人數交互界面,工作人員們可以從該交互界面中了解 到以下信息:
[0064] 進料的檢測情況。在裝置左側進料區,通過智能相機檢測原料的顏色,從而發現分 揀階段的出現錯誤。工作人員也可以通過對進料的檢測統計數據了解當前的進料情況。
[0065] 訂單管理。在這個界面需要顯示客戶訂單的詳細情況與擋墻裝配完成的產品的數 據,提示工作人員訂單的完成情況,方便進行下一步生產計劃的安排。
[0066] 成品的檢測情況。在裝置右側裝配區,通過智能相機檢測裝配完成的產品的顏色 及外觀,與訂單內的定制產品樣式進行比較,在這里能夠顯示比較結果和產品的合格率、誤 差率、誤差因素等彳目息。
[0067] 進料檢測智能相機,用于對進料(即當前原料)進行拍攝,通過當前原料與控制系 統安排的原料裝配順序中的原料進行對比,確認顏色的正確性,以此提升之后裝配環節的 合格率。
[0068] 在原料分揀階段不可避免會有一些失誤導致原料的分揀失敗,因此,在進料階段 添加一個檢測環節可以很好地避免此類情況發生。
[0069] 當進料機械臂取出進料傳送帶上的原料后,經過智能攝像機鏡頭,智能相機則通 過對比當前原料與控制系統安排的原料裝配順序中的原料進行對比,確認顏色的正確性, 以此提升之后裝配環節的合格率。
[0070] 此環節僅是對原料進行顏色識別,從編程角度講,難易度將低于分揀環節的圖像 識別編程,可以作為教學中的初步內容進行訓練,循序漸進。
[0071 ] 進料機械臂和裝配機械臂
[0072] 裝配環節的機械臂選擇對產品的復雜度有一定的限制。由于采用的是轉盤裝配的 裝配方式,產品的底座將不可移動,那么產品最終組合的復雜程度,很大程度取決于裝配機 械臂的自由度。
[0073] 本次設計中,裝配機器人的選擇更傾向于采用6軸機器人實現,多自由度的機械 臂能夠從斜角、內部進行多角度操作。特別的,由于裝置整體位于起安全保護作用的保護結 構中,機械手臂的占地空間和工作空間比也是一個需要考慮到的問題。
[0074] 當生產裝配活動開始之后,機械臂從進料傳送帶上根據具體裝配方案安排,由控 制系統控制,取下特定原料,安裝在轉盤工位上的產品底座上,由此完成裝配過程。
[0075] 裝配轉盤,用于接收進料機械臂抓取的進料,并通過裝配機械臂進行裝配。
[0076] 裝配轉盤上的產品都是裝配在產品底座上的,底座的進料因為型號統一,可以由 經典的進料方式單一進料。
[0077] 在裝配過程中裝配轉盤需要由控制系統協調好裝配、成品檢測、成品推出這三個 工序的執行順序,在進料機械臂抓取傳送帶上的原料的時候,可以先將裝配完成的成品轉 至成品檢測智能相機的位置進行檢測,在進料機械臂抓取完成后,再將待裝配的工位對準 進料機械臂。此時在相對的工位若有已檢測完畢的成品在,則成品推出機械臂可以同時將 成品取出,放入下一工段。
[0078] 產品推出機械臂,用于在裝配完成的成品在檢測通過之后將合格的產品從轉盤上 取出,放入后續加工環節的裝置中,或直接放入倉儲系統的傳送帶上。
[0079] 產品推出機械臂的自由度并不需要很高,從功能和成本兩方面來考慮多不需要用 到如裝配機械臂那樣的6軸機械臂。但是在工序上看,如果在產品需要經過包裝、貼標等附 屬加工的情況下,產品推出機械臂需要將產品準確的放入下一工序的托盤中,這在精確度 和工作速度上對推送機械臂提出了要求。
[0080] (c)質量檢驗單元,用于在產品裝配完成后,控制系統控制裝配轉盤將成品轉至檢 測智能相機前,智能相機通過對比當前產品與客戶訂單產品的顏色、形狀,判斷產品是否合 格(即進行質量檢測)。
[0081]該階段的檢測圖像識別相比于原料檢測環節多出了一個對形狀的檢測,并且在檢 測形狀時,單一方向的形狀檢測在有時是不夠可靠的,因此在檢測時,若對產品進行正視 圖、側視圖、俯視圖的三視圖檢測,則正確率能夠得到極大保證。但這樣的檢測程序會一定 程度上影響生產效率,并且對于硬件來說也是很大的挑戰。
[0082] (d)打印包裝單元,用于對裝配轉盤上經之間合格后的產品進行包裝。
[0083]打印包裝階段屬于一個附屬加工的環節,主要加工標準是用戶的需求樣式(圖案 或文字),同時也可以進行工廠預設的一些樣式來進行加工。
[0084] (e)立體倉儲單元,用于對經過打印包裝后的產品進行放入倉庫進行立體存儲。
[0085] 立體存儲單元通過高層貨架存儲貨物,存儲區可以大幅度地向高空發展,以充分 利用倉庫地面和空間,這就大大節省了庫存占地面積,提高了空間利用率,同時由于使用 機械和自動化設備,運行和處理速度快,提高了勞動生產率,有效降低了操作人員的勞動 強度。而與計算機管理信息系統聯網以及與生產線緊密相連的自動化立體倉庫更是當今 (HMS(計算機集成制造系統)及FMS(柔性制造系統)必不可少的關鍵環節。可以說,自動 化立體倉庫是當代貨架儲存系統發展的最高階段,它與自動分揀系統和自動導向車并稱為 物流技術現代化的三大標志。
[0086]-個比較完善的自動化立體倉庫系統主要包括:
[0087] (1)用以貨物的存放、周轉的高層貨架及托盤、貨箱;
[0088] (2)入、出庫作業的堆垛起重機;
[0089] (3)入、出庫分配系統。輥式、鏈式輸送機、