一种针对生活垃圾中的玻璃瓶分拣控制系统的制作方法

文档序号:10602533阅读:503来源:国知局
一种针对生活垃圾中的玻璃瓶分拣控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种针对生活垃圾中的玻璃瓶分拣控制系统,该系统包括瓶子位姿接收模块、多机械手调度控制模块、多个轨迹控制模块和带重力检测功能的机械手,多机械手调度控制模块同时判断多个玻璃瓶是否进入空闲机械手的工作区间,将该玻璃瓶的坐标和姿态角信息分配给空闲的机械手对应的机械手轨迹控制模块,机械手轨迹控制模块控制机械手对瓶子进行抓取,并对瓶子重量进行判断,如果具有玻璃瓶的重量特征,则将抓取物放置到物料容器,否则将其放回传送带。本发明将多个分拣任务同时分配给多台机械手进行分拣,另外,在机械手上增加重量传感器,提取瓶子的重量特征,弥补了机器视觉识别系统无法辨识目标对象材质的不足。
【专利说明】
-种针对生活垃圾中的玻璃瓶分掠控制系统
技术领域
[0001 ]本发明设及一种针对生活垃圾中的玻璃瓶分炼控制系统,属于环保自动化装备领 域。
【背景技术】
[0002] 在生活垃圾回收生产线的前端,需要对垃圾中的玻璃瓶进行分炼回收,防止破碎 的玻璃对后续的生产线设备造成破坏。现有的生活垃圾中的玻璃瓶回收都是采用人工分炼 的方法,具有一定的危险性,而且分炼人员工作环境恶劣、劳动强度高和工作效率低下的缺 点。对玻璃瓶的分炼可W采用机械手抓取的方法,机械手抓取具有效率高、成本低和连续工 作的优点,因此被广泛的运用。
[0003] 目前,生活垃圾中玻璃瓶分炼系统架构为传送带前端安置机器视觉系统,通过对 传送带上铺平的垃圾进行图像采集及图像处理,将识别的瓶类形状和位姿信息传送给机械 手控制器,由机械手控制器控制机械手末端到达指定的坐标点W-定的手抓姿态进行玻璃 瓶的抓取。
[0004] 但是,现有的机械手控制大部分都是对单台机械手的运动控制,即使是多台机械 手的控制也是针对不同种类的分炼目标在不同工序上的分炼任务。针对多目标在移动生产 线上的垃圾分炼的实际应用情况,运种分炼方法容易漏检,效率低。另外,现有的分炼识别 技术一般WCCD光学摄像头作为识别对象的图像采集元件,通过图像处理的方法只能辨识 分炼对象的形状,不能辨识其材质。玻璃瓶和塑料瓶是比较容易混淆的瓶类分炼对象,如果 要实现对玻璃瓶的分炼,就要在机械手抓取分炼对象的同时,检测其重量,从而辨识出玻璃 瓶。一般的机械手无法区分所抓取的对象是否为玻璃瓶。

【发明内容】

[0005] 本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足,提供一种针对生活垃圾中的玻 璃瓶分炼控制系统,解决生活垃圾中的玻璃瓶快速自动分炼问题,提高垃圾分炼效率,降低 工人的劳动强度,提高垃圾分炼生产线的自动化程度。
[0006] 本发明的技术解决方案:一种针对生活垃圾中的玻璃瓶的多机械手分炼控制系 统,该系统包括瓶子位姿接收模块、多机械手调度控制模块、N个机械手、N个控制机械手的 轨迹控制模块和重量传感器,机械手与轨迹控制模块一一对应,重量传感器用来采集机械 手手爪与抓取物的共同重量,其中:
[0007] 瓶子位姿接收模块,接收外部输入的瓶子位姿信息帖将其存入接收缓冲区中,所 述瓶子位姿信息帖包括瓶子在成像平面坐标系下的坐标、姿态角和拍摄时间;
[000引多机械手调度控制模块,提取接收缓冲区中的瓶子位姿信息帖,计算瓶子位姿信 息帖中瓶子在t2+AT时刻在传送带平面坐标系下的预测坐标,所述t2为当前时刻,AT为机 械手收到指令到抓取到瓶子所需要的时间,判断该预测坐标是否落入任意一个机械手的工 作空间,如果进入某个机械手的工作空间,则判断该机械手的工作状态是否"空闲",如果 "空闲",则将该瓶子的成像平面坐标系下的坐标和姿态角信息分配给空闲的机械手对应的 机械手轨迹控制模块;
[0009] 机械手轨迹控制模块,初始化时,控制机械手位于预设的准备位置;接收瓶子在成 像平面坐标系下的坐标信息之后,将工作状态置为"忙",将该瓶子的坐标信息和姿态角进 行坐标转换,得到该瓶子在本机械手坐标系下的坐标,控制机械手移动至瓶子位置,旋转机 械手的角度与姿态角一致,抓取瓶子,当瓶子离开传送带表面时,读取重量传感器值,根据 重量判断所抓取的瓶子是否具有玻璃瓶的重量特征,如果是,则将瓶子送到传送带W外指 定的物料存储区,如果不是玻璃瓶的重量特征,则将瓶子放回到传送带上,之后,控制机械 手回到预设的准备位置,将工作状态置为"空闲"。
[0010] 所述机械手轨迹控制模块根据瓶子重量判断所抓取的瓶子是否为玻璃瓶的方法 为:
[0011] 判断重量是否在预设阔值范围内,如果是,则判定为玻璃瓶,否则判定为其它瓶 类,所述阔值由机械手手爪与玻璃瓶的统计重量之和确定。
[0012] 所述N个机械手沿传送带运动方向排列,序号为1~N,多机械手调度控制模块循环 执行如下步骤:
[0013] (1)判断当前时刻接收缓冲区是否有新的瓶子位姿信息帖,如果有,将新的瓶子位 姿信息帖存入当前抓取队列中,进入步骤(2),否则,直接进入步骤(2);
[0014] (2)按照先进先出的原则,选取抓取队列中的第一个瓶子位姿信息帖;
[0015] (3)解析瓶子位姿信息帖中瓶子在成像平面坐标系下的坐标信息(xp_o,yp_o)和拍 摄时间ti;
[0016] (4)将瓶子在成像平面坐标系中坐标信息(xp_o,yp_o)进行坐标转换,得到传送带平 面坐标系下的坐标信息(XG_o,yc_o);
[0017] (5)计算瓶子在t2+ Δ Τ时刻的在传送带平面坐标系下的预测坐标(XC_target, y[-target);
[0018] (6)当前时刻依次判断该瓶子预测坐标相_*3柳,則_*3柳)是否进入第1个机械手 ~第N个机械手的工作空间,如果该瓶子进入某一个机械手的工作空间,则确定该机械手为 待抓机械手,进入步骤(7),否则,将该瓶子位姿信息帖保存到暂存队列中,进入步骤(8);
[0019] (7)判断待抓机械手工作状态是否"空闲",如果"空闲",则将该瓶子位姿信息帖中 的成像平面坐标系坐标和姿态角信息发送给该机械手对应的轨迹控制模块,进入步骤(8); 如果工作状态为"忙",则将该瓶子位姿信息帖保存到暂存队列中,进入步骤(8);
[0020] (8)选取下一个瓶子位姿信息帖,重新执行步骤(3)~步骤(7),直到判断完抓取队 列中的所有瓶子位姿信息帖,进入步骤(9);
[0021] (9)清空抓取队列,将暂存队列中的所有瓶子位姿信息帖存入抓取队列。
[0022] 所述步骤(5)通过解算如下方程组计算瓶子在t2+AT时刻在传送带平面坐标系下 的预测坐标(XC_target,yC_target):
[0026]
[0027] ZR_target = 0
[002引其中,(XR_int,yR_int,ZR_int)为第i个机械手的准备位置在该机械手坐标系下的坐 标;VR_hand为机械手沿点对点直线运动的预设速度,V为传送带的速度,Mc_R_i为传送带平面坐 标系到第i个机械手坐标系的坐标转换矩阵,t2为当前时刻。
[0029] 所述多机械手调度控制模块判断该瓶子预测坐标(Xe_target,yC_target)是否进入第i 个机械手的工作区间的方法为:
[0030] (6a)将第i机械手在第i个机械手平面坐标系XRiORiYRi下的坐标原点(0,0)进行坐 标转换,得到该坐标原点在传送带平面坐标系下的坐标(xe_i,yc_i);
[0031] (化)判断佔_*3棘,心*3巧日0是否满足条件:
[0032]
时,机械手的 工作空间为半径为R的扇形区域,满足,则认为(XC_target,yC_target)落入第i个机械手的工作 区间内,否则,认为(XC_target,yC_target)不在该机械手的工作区间内。
[0033] 所述步骤(1)中抓取队列中瓶子位姿信息帖按照如下规则排列:不同拍摄时刻的 瓶子位姿信息帖,按照时间先后顺序排列,同一拍摄时刻的瓶子位姿信息帖,根据瓶子的位 置排列,靠近机械手的瓶子的位姿信息帖排列在前。
[0034] 本发明与现有技术相比具有如下有益效果:
[0035] 1、本发明布置多个机械手对垃圾进行分炼,充分利用每台机械手的分炼能力,将 多个分炼任务同时分配给多台机械手进行分炼,可实现整套系统最多目标抓取物的分炼能 力,工作效率高。
[0036] 2、本发明定义了固定的传送带平面坐标系,坐标是否落入机械手的抓取范围的计 算都是在传送带平面坐标系进行计算,有利于减少计算量,提高计算效率。
[0037] 3、本发明定义了多个机械手坐标系,机械手坐标系随着机械手的安装位置变化, 降低了机械手轨迹控制模块的处理复杂度,另外,多机械手控制模块只需要将瓶子成像平 面坐标系的坐标发送给各机械手轨迹控制模块,由各机械手轨迹控制模块负责对各自需要 抓取的瓶子的坐标进行坐标转换,简化了多机械手控制模块的复杂度。
[0038] 4、本发明解决了一般的分炼识别环节只能识别分炼对象外形,无法辨识分炼对象 是玻璃瓶或是塑料瓶问题,提出了在机械手抓取分炼对象时检测分炼对象的重量特征,作 为判断抓取对象是否为玻璃瓶分炼物的条件,对玻璃瓶进行自动分炼,有效地防止破碎的 玻璃对后续的生产线设备造成的破坏。
【附图说明】
[0039] 图1为本发明的系统结构图;
[0040] 图2为本发明的控制方法流程图;
[0041 ]图3分炼机械手分布方式。
【具体实施方式】
[0042] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述:
[0043] 本发明实施例中设及如下几种坐标系,定义如下:
[0044] (1)成像平面坐标系
[0045] W摄像头光轴与传送带平面的交点为坐标原点,成像平面上沿传送带移动方向为 Xp轴,与Xp轴方向垂直的方向为押轴,成像平面为传送带平面。
[0046] (2)传送带平面坐标系
[0047] 传送带平面坐标系的原点为传送带边缘的一个固定点化,Xc轴为沿传送带的运动 方向Jc位于传送带平面且与姑轴垂直。
[004引(3)N个机械手坐标系
[0049] 第i个机械手的机械手坐标系为Xri化1化1,原点为机械手的基座与传送带平面的交 点,轴Zr垂直与传送带平面,轴Xr、轴化分别与传送带平面坐标系的轴姑和轴Yc方向一致。
[0050] 成像平面坐标系随着成像平面变换,多个机械手坐标系随着机械手的安装位置变 化,可W降低成像坐标获取的难度和机械手轨迹控制模块的处理复杂度。
[0051] 图1为一种针对生活垃圾中的玻璃瓶分炼控制系统结构框图。如图所示,该系统包 括瓶子位姿接收模块、多机械手调度控制模块、N个机械手、N个控制机械手的轨迹控制模块 和重量传感器,机械手与轨迹控制模块一一对应,重量传感器用来采集机械手手爪与抓取 物的共同重量,安装在机械手手爪正上方,且重力传感器的受力轴线穿过手爪的重屯、,其 中:
[0052] 瓶子位姿信息接收模块,通过串口通信方式接收外部输入的瓶子位姿信息帖,将 其存入接收缓冲区中,传送标准可W是35232、1?5485、1?5422,所述瓶子位姿信息帖包括瓶子 在成像平面坐标系下的坐标、姿态角和拍摄时间;所述位姿信息中坐标为瓶子的最小外接 矩形的几何中屯、坐标,所述姿态角信息为瓶子的最小外接矩形的长边与X轴的夹角;瓶子位 姿信息帖的位姿信息W成像平面坐标系为参考,内容简短且包含了抓取所需要的全部信 息,有利于缩短传送时间和传送的数据量。
[0053] 多机械手调度控制模块对其所控制的多个机械手进行调度控制,与机械手轨迹控 模块的通信可W采用工业现场总线的方式来实现。多机械手调度控制模块,提取接收缓冲 区中的瓶子位姿信息帖,计算瓶子位姿信息帖中瓶子在t2+AT时刻在传送带平面坐标系下 的预测坐标,所述t2为当前时刻,ΔΤ为机械手收到指令到抓取到瓶子所需要的时间,判断 该预测坐标是否进入任意一个机械手的工作空间,如果进入某个机械手的工作空间,则判 断该机械手的工作状态是否"空闲",如果"空闲",则将该瓶子的成像平面坐标系下的坐标 和姿态角信息分配给空闲的机械手对应的机械手轨迹控制模块。多机械手调度控制模块W 毫秒级的控制周期轮询各个机械手的运行状态,及时对空闲的机械手进行任务分配,确保 机械手对瓶子进行高效的抓取。
[0054] 机械手轨迹控制模块,初始化时,控制机械手位于预设的准备位置;接收瓶子的成 像平面坐标系下的坐标信息之后,将工作状态置为"忙",将该瓶子的坐标信息和姿态角进 行坐标转换,得到该瓶子在本机械手坐标系下的坐标,控制机械手移动至瓶子的位置,旋转 机械手的角度与姿态角一致,抓取瓶子,在瓶子离开传送带平面后,检测机械手手爪与抓取 物的共同重量,判断其重量是否在一定的阔值范围内,如果是,则判定为玻璃瓶,将其送到 传送带W外指定的物料存储区,否则,判定为其它材质瓶子,松开手爪,将其放回传送带,所 述阔值由机械手手爪与玻璃瓶的统计重量之和确定。之后,控制机械手回到预设的准备位 置,将工作状态置为"空闲"。所述预设准备位置可W是传送带平面的正上方,其在传送带平 面上的投影位于传送带在押轴方向的中屯、位置。该位置有利于机械手快速到达传送带表面 进行抓取。
[0055] 多机械手控制模块只需要将瓶子在成像平面坐标系的坐标发送给各机械手轨迹 控制模块,由各机械手轨迹控制模块负责对各自需要抓取的瓶子的坐标进行坐标转换,简 化了多机械手控制模块的复杂度。
[0056] N个机械手沿传送带运动方向排列,序号为1~N,多机械手调度控制模块循环执行 如下步骤:
[0057] (1)判断接收缓冲区是否有新的瓶子位姿信息帖,如果有,将新的瓶子位姿信息帖 存入当前抓取队列中,进入步骤(2),否则,直接进入步骤(2)
[0058] (2)按照先进先出的原则,选取抓取队列中的第一个瓶子位姿信息帖;
[0059] (3)解析瓶子位姿信息帖在成像平面坐标系下的坐标信息(xp_o,yp_o)和拍摄时间 ti;
[0060] (4)将瓶子在成像平面坐标系中坐标信息(xp_o,yp_o)进行坐标转换,得到传送带平 面坐标系下的坐标信息(XG_o,yc_o);
[0061]
( 1 )
[0062] 1。_^为成像平面坐标系到传送带平面坐标系的坐标转换矩阵;
[0063] 在传送带平面坐标系的原点化及扣轴和Yg轴上任一点上设置明显的物理标识,通 过运些明显物理标识在成像平面坐标系所对应的坐标值和在传送带平面坐标系下的坐标 值可W解算出成像平面坐标系到传送带平面坐标系的坐标转换矩阵Mp_c。
[0064] (5)通过解算如下方程组计算目标抓取物在t2+AT时刻在传送带平面坐标系下的 预测坐标(XG_target,yG_target):
[0070]其中,(XR_int,yR_int,ZR_int)为第i个机械手的准备位置在该机械手坐标系下的坐 标;VR_hand为机械手沿点对点直线运动的预设速度,V为传送带的速度,t2为当前时刻,Mc_R_i 为第i个机械坐标系到传送带平面坐标系的坐标转换矩阵,i = 1~N。
[0071] W机械手末端安装的锥形工装与传送带上的Ξ个特殊点进行点接触,确定机械手 坐标系XriOriYri,平面XriOriYri与传送带平面重合。采用精密光学仪器测量传送带平面坐标 系的原点及沿Xe轴和沿Ye轴上的一点的坐标值,再W精密光学仪器测量机械手锥形工装的 尖点在Ξ个不共线位置的坐标值及其在机械手坐标系下的坐标值。通过如上关系可W解算 出转换矩阵Mc_R_i。
[0072] 上述的目标坐标在机械手到达抓取位置时的预测方法,有利于对目标抓取物位置 的准确判断,增加抓取的精确度。避免计算误差导致目标抓取物在机械手抓取时已经不在 其工作空间内,导致抓取失败。
[0073] (6)当前时刻依次判断该目标抓取物预测坐标^[_*3巧日*,則_*3巧日0是否进入第1个 机械手~第N个机械手的工作空间,如果该目标抓取物进入某一个机械手的工作空间,则确 定该机械手为待抓机械手,进入步骤(7),否则,将该目标位姿信息帖保存到暂存队列中,进 入步骤(8);
[0074] 多机械手调度控制模块判断该目标抓取物预测坐标(XG_target,yG_target)是否进入 第i个机械手的工作区间的方法为:
[0075] (6a)将第i机械手在第i个机械手坐标系XRiORi化i下的坐标原点(0,0)进行坐标转 换,得到该坐标原点在传送带平面坐标系下的坐标(xe_i,yc_i);
[0076]
( 7 )
[0077] ( 6b )判断(XG_target,yG_target)是否满足条件:
[007引
寸,机械手的 工作空间为半径为R的扇形区域,满足,则认为(xc_target,yc_target)落入第i个机械手的工作 区域内,否则,认为(XC_target,yC_target)不在该机械手的工作区域内。
[0079] (7)判断待抓机械手工作状态是否"空闲",如果"空闲",则将该目标位姿信息帖中 的成像平面坐标系坐标和姿态角信息发送给该机械手对应的轨迹控制模块,进入步骤(8); 如果工作状态为"忙",则将该目标位姿信息帖保存到暂存队列中,进入步骤(8);
[0080] (8)按照先进先出的原则,选取下一个目标位姿信息帖,重新执行步骤(3)~步骤 (7),直到选取完抓取队列中的所有目标位姿信息帖,进入步骤(9);
[0081] (9)清空抓取队列,将暂存队列中的所有目标位姿信息帖存入抓取队列。
[0082] 在抓取对象离开传送带时,机械手轨迹控制模块读取重量传感器的检测值,判断 其是否处在预先设定的阔值范围内,如果是则将抓取物放置物料容器,如果否,则将手爪松 开,抓取对象落回传送带。
[0083] 上述的坐标计算大部分都是在传送带平面坐标系进行计算,有利于减少计算量, 提高计算效率。
[0084] 实施例:
[0085] -种针对生活垃圾中的玻璃瓶分炼控制系统中配置3个机械手,如图3所示。机械 手沿传送带传送方向依次排列,其中,机械手1和机械手2位于传送带同一侧,机械手3位于 另一侧。传送带平面坐标系的原点为传送带边缘的一点化,Xc轴为沿传送带的运动方向,Yc 位于传送带平面且与Xc轴垂直。
[0086] 本实施例中,成像平面坐标系与传送带平面坐标系的重合,则,
[0087]
[0088] 机械手1的机械手坐标系为Xr化Zr化原点为机械手的基座且位于传送带平面,轴Zr 垂直与传送带平面,轴Xr、轴Yr分别与轴姑和轴Yc方向一致。
[0089] 待抓取瓶子①、②、③和④沿传送带方向运动,其中,①为塑料瓶,其余的为玻璃 瓶,在瓶子进入机械手1的工作空间之前,该瓶子的信息帖已经发送给位姿信息接收模块。 位姿信息接收模块将所有接收到的信息帖存储在接收缓冲区,多机械手调度模块可W是西 口子S7-300系列可编程逻辑控制器(PLC)。在化C的每个程序执行周期(1ms之内)都对循环 执行如下步骤:。
[0090] (1)判断接收缓冲取是否有新的瓶子位姿信息帖,如果有,将新的瓶子位姿信息帖 存入当前抓取队列,进入步骤(2),否则,直接进入步骤(2)。图2所示的当前抓取队列中有4 个瓶子位姿信息帖。所述抓取队列中瓶子位姿信息帖按照如下规则排列:不同拍摄时刻的 瓶子位姿信息帖,按照时间先后顺序排列,同一拍摄时刻的瓶子位姿信息帖,根据瓶子位姿 信息帖的位置排列,靠近机械手的瓶子位姿信息帖排列在前。
[0091] (2)选取抓取队列中的瓶子①信息帖。
[0092] (3)解析瓶子①信息帖在成像平面坐标系下坐标信息(祉_日,7。_日)=(0,300)和拍摄 时间ti=l;
[OOW] (4)将瓶子①在成像平面坐标系中坐标信息^。_日,7。_日)=(0,300)进行坐标转换, 得到传送带平面坐标系下的坐标信息(XG_0,K_0);
[0097] Mp_e为成像平面坐标系到传送带平面坐标系的坐标转换矩阵,两坐标系重合,即, (xc_o,yc_o) = (0,300);
[0098] (5)设当前时刻t2 = 3s,第1个机械手的准备位置在该机械手坐标系下的坐标 (XR_int,yR_int,ZR_int) = (0,600,500); Δ T为机械手收到指令到抓取到目标抓取物所需要的 时间,VR_hand = 2000,传送带的速率v= 1000,Mc_R_i为传送带平面坐标系到第i个机械手坐标 系的坐标转换矩阵;
[0099] 第1个机械手坐标系到传送带平面坐标系的坐标转换矩阵为:
[0100]
[0101] 两坐标系为平移关系。
[0102] 解算方程组(公式(2)~公式(6))得到目标抓取物在t2+AT时刻的在传送带平面 坐标系下的预测坐标(XC_target,yC_target):
[0103] 其中,zR_ta 巧 et = 0,xc_o = 0,yc_o = yc_target = 300
[0104] 计算得到(xc_ta巧et,yc_ta巧et) = (2288.675,300),ΔT = 0.289。
[0105] (6)当前时刻依次判断该瓶子预测坐标(XG_target,K_target)是否进入第1个机械手 ~第3个机械手的工作空间,如果该目标抓取物进入某一个机械手的工作空间,则确定该机 械手为待抓机械手,进入步骤(7),否则,将该瓶子位姿信息帖保存到暂存队列中,进入步骤 (8);
[0106] 判断^[_*3巧日*,則_*3巧日0是否在机械手1的工作空间范围,设机械手1在传送带的工 作空间半径R= 1000mm。
关系,因此,瓶子①为处于机械手1的工作空间内,进入步骤(7);
[0111] (7)判断待抓机械手1工作状态是否"空闲",如果"空闲",则将该目标位姿信息帖 中的成像平面坐标系坐标信息发送给该机械手对应的轨迹控制模块,进入步骤(8);如果工 作状态为"忙",则将该目标位姿信息帖保存到暂存队列中,进入步骤(9);
[0112] (8)机械手抓取瓶子,在瓶子①离开传送带时,机械手轨迹控制模块检测重量传感 器的输入量,判断其是否在预设的阔值,本实施例中,采用超轻材料制成的机械爪,机械爪 的重量与一般的玻璃瓶的重量总和一般处在800~850g之间,因此,阔值范围取[800,850], 该瓶子为空的塑料瓶,应该在420g左右,明显不在阔值范围内,控制手爪松开,瓶子①落回 传送带。
[0113] (9)按照先进先出的原则,多机械手调度控制模块选取下一个瓶子位姿信息帖,重 新执行步骤(3)~步骤(7),直到选取完抓取队列中的所有瓶子位姿信息帖,进入步骤(10);
[0114] (10)多机械手调度控制模块清空抓取队列,将暂存队列中的所有瓶子位姿信息帖 存入抓取队列。
[0115] 本发明布置多个机械手对垃圾中的瓶子进行分炼,可W充分利用每台机械手的分 炼能力,将多个分炼任务同时分配给多台机械手进行分炼,可实现整套系统最多目标抓取 物的分炼能力,工作效率高。由于传送带的速度慢,而多机械手控制模块的循环控制速度 快,对于同一个目标抓取物而言,将有多次机会进入多个机械手的工作空间,可W达到非常 低的漏检率。
[0116] 另外,本发明在机械手抓取分炼对象时检测分炼对象的重量特征,作为判断抓取 对象是否为玻璃瓶分炼物的条件,对玻璃瓶进行自动分炼,有效地防止破碎的玻璃对后续 的生产线设备造成的破坏。
[0117] W上所述,仅为本发明最佳的【具体实施方式】,但本发明的保护范围并不局限于此, 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明掲露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换, 都应涵盖在本发明的保护范围之内。
[0118] 本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
【主权项】
1. 一种针对生活垃圾中的玻璃瓶分炼控制系统,其特征在于包括瓶子位姿接收模块、 多机械手调度控制模块、N个机械手、N个控制机械手的轨迹控制模块和重量传感器,机械手 与轨迹控制模块一一对应,重量传感器用来采集机械手手爪与抓取物的共同重量,其中: 瓶子位姿接收模块,接收外部输入的瓶子位姿信息帖将其存入接收缓冲区中,所述瓶 子位姿信息帖包括瓶子在成像平面坐标系下的坐标、姿态角和拍摄时间; 多机械手调度控制模块,提取接收缓冲区中的瓶子位姿信息帖,计算瓶子位姿信息帖 中瓶子在t2+Δ T时刻在传送带平面坐标系下的预测坐标,所述t2为当前时刻,Δ T为机械手 收到指令到抓取到瓶子所需要的时间,判断该预测坐标是否落入任意一个机械手的工作空 间,如果进入某个机械手的工作空间,则判断该机械手的工作状态是否"空闲",如果"空 闲",则将该瓶子的成像平面坐标系下的坐标和姿态角信息分配给空闲的机械手对应的机 械手轨迹控制模块; 机械手轨迹控制模块,初始化时,控制机械手位于预设的准备位置;接收瓶子在成像平 面坐标系下的坐标信息之后,将工作状态置为"忙",将该瓶子的坐标信息和姿态角进行坐 标转换,得到该瓶子在本机械手坐标系下的坐标,控制机械手移动至瓶子位置,旋转机械手 的角度与姿态角一致,抓取瓶子,当瓶子离开传送带表面时,读取重量传感器值,根据重量 判断所抓取的瓶子是否具有玻璃瓶的重量特征,如果是,则将瓶子送到传送带W外指定的 物料存储区,如果不是玻璃瓶的重量特征,则将瓶子放回到传送带上,之后,控制机械手回 到预设的准备位置,将工作状态置为"空闲"。2. 根据权利要求1所述的一种针对生活垃圾中的玻璃瓶分炼控制系统,其特征在于所 述机械手轨迹控制模块根据瓶子重量判断所抓取的瓶子是否为玻璃瓶的方法为: 判断重量是否在预设阔值范围内,如果是,则判定为玻璃瓶,否则判定为其它瓶类,所 述阔值由机械手手爪与玻璃瓶的统计重量之和确定。3. 根据权利要求1所述的一种针对生活垃圾中的玻璃瓶分炼控制系统,其特征在于所 述N个机械手沿传送带运动方向排列,序号为1~N,多机械手调度控制模块循环执行如下步 骤: (1) 判断当前时刻接收缓冲区是否有新的瓶子位姿信息帖,如果有,将新的瓶子位姿信 息帖存入当前抓取队列中,进入步骤(2),否则,直接进入步骤(2); (2) 按照先进先出的原则,选取抓取队列中的第一个瓶子位姿信息帖; (3) 解析瓶子位姿信息帖中瓶子在成像平面坐标系下的坐标信息(xp_o,yp_o)和拍摄时 间ti; (4) 将瓶子在成像平面坐标系中坐标信息(祉_o,yp_o)进行坐标转换,得到传送带平面坐 标系下的坐标信息(XG_o,yc_o); (5) 计算瓶子在t2+AT时刻的在传送带平面坐标系下的预测坐标(XC_target,yC_target); (6) 当前时刻依次判断该瓶子预测坐标(Xe_target,K_target)是否进入第1个机械手~第N 个机械手的工作空间,如果该瓶子进入某一个机械手的工作空间,则确定该机械手为待抓 机械手,进入步骤(7),否则,将该瓶子位姿信息帖保存到暂存队列中,进入步骤(8); (7) 判断待抓机械手工作状态是否"空闲",如果"空闲",则将该瓶子位姿信息帖中的成 像平面坐标系坐标和姿态角信息发送给该机械手对应的轨迹控制模块,进入步骤(8);如果 工作状态为"忙",则将该瓶子位姿信息帖保存到暂存队列中,进入步骤(8); (8) 按照先进先出的原则,选取下一个目标位姿信息帖,重新执行步骤(3)~步骤(7), 直到选取完抓取队列中的所有目标位姿信息帖,进入步骤(9); (9) 清空抓取队列,将暂存队列中的所有目标位姿信息帖存入抓取队列。4. 根据权利要求3所述的一种针对生活垃圾中的玻璃瓶分炼控制系统,其特征在于所 述步骤(5)通过解算如下方程组计算瓶子在t2+Δ T时刻在传送带平面坐标系下的预测坐标其中,(XR_int,yR_int,ZR_int)为第i个机械手的准备位置在该机械手坐标系下的坐标; VR_hand为机械手沿点对点直线运动的预设速度,V为传送带的速度,Mc_R_i为传送带平面坐标 系到第i个机械手坐标系的坐标转换矩阵,t2为当前时刻。5. 根据权利要求3所述的一种针对生活垃圾中的玻璃瓶分炼控制系统,其特征在于所 述多机械手调度控制模块判断该瓶子预测坐标(XC_target,yC_target)是否进入第i个机械手的 工作区间的方法为: (6a)将第i机械手在第i个机械手平面坐标系XriOriYri下的坐标原点(0,0)进行坐标转 换,得到该坐标原点在传送带平面坐标系下的坐标(Xe_i,yC_i); (6b)判断(XG_target, yG_target)是否細足条件:时,机械手的工作 空间为半径为R的扇形区域,满足,则认为(XC_target,yC_target)落入第i个机械手的工作区间 内,否则,认为(XC_target , yC_target)不在该机械手的工作区间内。6. 根据权利要求3所述的一种针对生活垃圾中的玻璃瓶分炼控制系统,其特征在于所 述步骤(1)中抓取队列中瓶子位姿信息帖按照如下规则排列:不同拍摄时刻的瓶子位姿信 息帖,按照时间先后顺序排列,同一拍摄时刻的瓶子位姿信息帖,根据瓶子的位置排列,靠 近机械手的瓶子的位姿信息帖排列在前。
【文档编号】B07C5/16GK105964567SQ201610362689
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月26日
【发明人】陈志鸿, 朱成林, 韩志富, 张科, 杨涛, 李常, 梁斌焱, 王燕波
【申请人】北京新长征天高智机科技有限公司
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