一种智能流水线实验装置的制造方法_2

文档序号:9305300阅读:来源:国知局
图像识别 算法进行图像识别后进行识别结果的显示,方便对识别程序的正确性进行确认。
[0050] 3)分拣后的原料的数量及种类统计结果。对经过分拣后的原料进行统计,明确原 料的形状、颜色、数量,一方面可以将信息传递给装配环节进行调度安排,一方面可以提醒 工作人员对原料进行初筛选,尽量保证装配所需原料的充足性。
[0051] 工件放置平台,用作待分拣原料盛放容器,原料在工作人员投入之后会首先进入 一个暂时存储区,之后再进入工件放置平台。
[0052] 由于智能相机的图像识别功能需要原料间有较大的空隙,并且原料需要与放置平 台的底色进行对比,因此不能在第一时间将所有原料放置于工件放置平台上,否则工件的 严重重叠将导致图像识别的失败。
[0053] 在进行图像识别分拣的时候,放置于暂时存储区的原料通过抖动的方式,以每次 小批量的形式,经过斜滑道滑入工件放置平台。之后工件放置平台通过顶起底板或抖动的 方式带动其中的原料运动,改变其摆放方式,方便图像识别。
[0054] 智能相机,用于对工件放置平台中的原料的摆放方式发生变化时进行摄影照相。
[0055] 当每一次工件放置平台中的原料经运动改变摆放方式后,智能相机进行摄影照 相。相机安装位置位于工件放置平台正上方,在照相之前还需要进行照明、对焦等步骤。
[0056] 基本确定对所选相机的功能要求。在照相完成后,进行图像识别处理,获取原料的 位置信息(原料在工件放置平台上的位置)为接下来的抓取机械臂提供原料的位置信息。
[0057] 抓取机械臂,用于根据原料的位置信息夹起原料放入传送带(进料传送带)。
[0058] 图像识别结果的分享需要其与机械臂有统一的定位规则。机械臂的前段结构在夹 起原料的时候需要随着原料的摆放位置进行旋转调整,确保原料在放入传送带时有统一确 定方向,方便随后装配环节的进料。
[0059] 抓取机械臂在搬运原料的时候需要考虑到分拣的速度与数量。在分拣速度方面, 图像识别的速度与机械臂的运动速度是最大的两个影响因素。图像识别的速度取决于图像 识别算法的运算速度与控制系统控制下相机工作的时间,机械臂的运动速度则取决于机械 臂的功率及负荷量。在分拣数量方面,每次分拣至传送带上的原料数量应当与从暂时存储 区通过抖动进入工件放置平台的原料数量持平,保证分拣装置处于正常工作状态。
[0060] 当一次性分拣数量与进料数量相差较大时,在图像识别环节应当作出警告,进而 智能调整机械臂的工作速度或每次从暂时存储区进料的量,以达到平衡状态。
[0061] 进料传送带,用于抓取机械臂在从工件放置平台夹起原料后,根据识别的颜色、形 状,放入专门的进料传送带。
[0062] (b)加工装配单元,用于完成原料的生产装配,包括HMI人机交互设备、进料检测 智能相机、进料机械臂、装配机械臂、自动装配转盘及产品推出机械臂。
[0063] HMI人机交互设备,用于显示人数交互界面,工作人员们可以从该交互界面中了解 到以下信息:
[0064] 进料的检测情况。在装置左侧进料区,通过智能相机检测原料的颜色,从而发现分 拣阶段的出现错误。工作人员也可以通过对进料的检测统计数据了解当前的进料情况。
[0065] 订单管理。在这个界面需要显示客户订单的详细情况与挡墙装配完成的产品的数 据,提示工作人员订单的完成情况,方便进行下一步生产计划的安排。
[0066] 成品的检测情况。在装置右侧装配区,通过智能相机检测装配完成的产品的颜色 及外观,与订单内的定制产品样式进行比较,在这里能够显示比较结果和产品的合格率、误 差率、误差因素等彳目息。
[0067] 进料检测智能相机,用于对进料(即当前原料)进行拍摄,通过当前原料与控制系 统安排的原料装配顺序中的原料进行对比,确认颜色的正确性,以此提升之后装配环节的 合格率。
[0068] 在原料分拣阶段不可避免会有一些失误导致原料的分拣失败,因此,在进料阶段 添加一个检测环节可以很好地避免此类情况发生。
[0069] 当进料机械臂取出进料传送带上的原料后,经过智能摄像机镜头,智能相机则通 过对比当前原料与控制系统安排的原料装配顺序中的原料进行对比,确认颜色的正确性, 以此提升之后装配环节的合格率。
[0070] 此环节仅是对原料进行颜色识别,从编程角度讲,难易度将低于分拣环节的图像 识别编程,可以作为教学中的初步内容进行训练,循序渐进。
[0071 ] 进料机械臂和装配机械臂
[0072] 装配环节的机械臂选择对产品的复杂度有一定的限制。由于采用的是转盘装配的 装配方式,产品的底座将不可移动,那么产品最终组合的复杂程度,很大程度取决于装配机 械臂的自由度。
[0073] 本次设计中,装配机器人的选择更倾向于采用6轴机器人实现,多自由度的机械 臂能够从斜角、内部进行多角度操作。特别的,由于装置整体位于起安全保护作用的保护结 构中,机械手臂的占地空间和工作空间比也是一个需要考虑到的问题。
[0074] 当生产装配活动开始之后,机械臂从进料传送带上根据具体装配方案安排,由控 制系统控制,取下特定原料,安装在转盘工位上的产品底座上,由此完成装配过程。
[0075] 装配转盘,用于接收进料机械臂抓取的进料,并通过装配机械臂进行装配。
[0076] 装配转盘上的产品都是装配在产品底座上的,底座的进料因为型号统一,可以由 经典的进料方式单一进料。
[0077] 在装配过程中装配转盘需要由控制系统协调好装配、成品检测、成品推出这三个 工序的执行顺序,在进料机械臂抓取传送带上的原料的时候,可以先将装配完成的成品转 至成品检测智能相机的位置进行检测,在进料机械臂抓取完成后,再将待装配的工位对准 进料机械臂。此时在相对的工位若有已检测完毕的成品在,则成品推出机械臂可以同时将 成品取出,放入下一工段。
[0078] 产品推出机械臂,用于在装配完成的成品在检测通过之后将合格的产品从转盘上 取出,放入后续加工环节的装置中,或直接放入仓储系统的传送带上。
[0079] 产品推出机械臂的自由度并不需要很高,从功能和成本两方面来考虑多不需要用 到如装配机械臂那样的6轴机械臂。但是在工序上看,如果在产品需要经过包装、贴标等附 属加工的情况下,产品推出机械臂需要将产品准确的放入下一工序的托盘中,这在精确度 和工作速度上对推送机械臂提出了要求。
[0080] (c)质量检验单元,用于在产品装配完成后,控制系统控制装配转盘将成品转至检 测智能相机前,智能相机通过对比当前产品与客户订单产品的颜色、形状,判断产品是否合 格(即进行质量检测)。
[0081]该阶段的检测图像识别相比于原料检测环节多出了一个对形状的检测,并且在检 测形状时,单一方向的形状检测在有时是不够可靠的,因此在检测时,若对产品进行正视 图、侧视图、俯视图的三视图检测,则正确率能够得到极大保证。但这样的检测程序会一定 程度上影响生产效率,并且对于硬件来说也是很大的挑战。
[0082] (d)打印包装单元,用于对装配转盘上经之间合格后的产品进行包装。
[0083]打印包装阶段属于一个附属加工的环节,主要加工标准是用户的需求样式(图案 或文字),同时也可以进行工厂预设的一些样式来进行加工。
[0084] (e)立体仓储单元,用于对经过打印包装后的产品进行放入仓库进行立体存储。
[0085] 立体存储单元通过高层货架存储货物,存储区可以大幅度地向高空发展,以充分 利用仓库地面和空间,这就大大节省了库存占地面积,提高了空间利用率,同时由于使用 机械和自动化设备,运行和处理速度快,提高了劳动生产率,有效降低了操作人员的劳动 强度。而与计算机管理信息系统联网以及与生产线紧密相连的自动化立体仓库更是当今 (HMS(计算机集成制造系统)及FMS(柔性制造系统)必不可少的关键环节。可以说,自动 化立体仓库是当代货架储存系统发展的最高阶段,它与自动分拣系统和自动导向车并称为 物流技术现代化的三大标志。
[0086]-个比较完善的自动化立体仓库系统主要包括:
[0087] (1)用以货物的存放、周转的高层货架及托盘、货箱;
[0088] (2)入、出库作业的堆垛起重机;
[0089] (3)入、出库分配系统。辊式、链式输送机、
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