一种基于机器视觉的钢卷吊自动抓取算法的制作方法

本发明涉及钢卷搬运起重设备领域，具体涉及一种基于机器视觉的钢卷吊自动抓取算法。

背景技术：

目前的钢卷抓取系统，在工作方式上都需要操作员对机械手进行手动控制，而人为的手动控制对操作员要求很高而且也很难达到很高的精度，常常由于定位不准确造成机械手与钢卷发生碰撞损坏，导致生产效率降低。为了提高钢卷抓取的自动化水平，现在许多钢卷成品库急需能够实现钢卷自动定位的技术，随着计算机、图像处理、人工智能、智能控制等技术的进步，使得基于机器视觉的柔性自动化技术得以实现并迅速发展，基于机器视觉的钢卷自动定位技术得到广泛的研究与应用。

技术实现要素：

为了钢卷吊的机械自动化水平，本发明提供了一种基于机器视觉的钢卷吊自动抓取算法，该算法通过以下技术方案实现：

一种基于机器视觉的钢卷吊自动抓取算法，包括下述步骤：

1)数据读取

系统启动后，首先根据需要选择待吊取的钢卷，从数据库中读取钢卷信息，包括钢卷规格和钢卷存放位置，然后控制钢卷吊到达指定区域。

2)捆扎带检测

钢卷吊到达指定区域后，返回到达信号，同时控制安装有工业相机的吊具到达指定高度，然后命令工业相机采集钢卷图片，首先根据图片检测捆扎带是否断裂，断裂则发出报警信号，同时通知机组人员选择其他钢卷继续进行判断，捆扎带正常则进入下一步。

3)吊具水平调整

对捆扎带正常的钢卷进行图像处理，计算吊具与钢卷几何中心点水平面位移偏差，调用自动规划路径程序移动吊具至待吊取钢卷的正上方。

4)吊具高度调整

吊具到达钢卷正上方后，发出指令下降吊具，激光位移传感器实时测量夹具与钢卷的间距，根据钢卷规格计算吊具下降高度，到达指定高度后吊具停止下降。

5)吊具高度精整

接近开关进行判断夹具是否到达钢卷轴心，如果未到达则进行精整，达到轴心位置后则夹紧钢卷吊起。

6)存放路径调整

吊具抓取钢卷后，首先上升至指定高度，然后调用自动规划路径程序将钢卷搬运至指定区域。

7)摆放高度调整

系统根据指定区域标定数据控制吊具下降到指定位置，夹具释放，吊车回到初始位置，操作结束。

所述对捆扎带正常的钢卷进行图像处理，具体算法如下：

①读取钢卷图片，进行灰度处理；

②采取滤波变化，进行降噪处理；

③采用主动轮廓模型提取钢卷边缘；

④对提取的钢卷边缘求外接圆圆心；

⑤将圆心像素坐标变换为实际坐标。

本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：提升了钢卷吊的机械自动化水平，无论水平方向还是高度方向都进行双重定位，保证了定位精度。

附图说明

图1为本发明的算法流程图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施过程作以下进一步的说明：

一种基于机器视觉的钢卷吊自动抓取算法，其特征在于：包括下述步骤：

1)数据读取

系统启动后，首先根据需要选择待吊取的钢卷，从数据库中读取钢卷信息，包括钢卷规格和钢卷存放位置，然后控制钢卷吊到达指定区域。

2)捆扎带检测

钢卷吊到达指定区域后，返回到达信号，同时控制安装有工业相机的吊具到达指定高度，然后命令工业相机采集钢卷图片，首先根据图片检测捆扎带是否断裂，断裂则发出报警信号，同时通知机组人员选择其他钢卷继续进行判断，捆扎带正常则进入下一步。

3)吊具水平调整

对捆扎带正常的钢卷进行图像处理，计算吊具与钢卷几何中心点水平面位移偏差，调用自动规划路径程序移动吊具至待吊取钢卷的正上方。其中对捆扎带正常的钢卷进行图像处理，具体算法如下：

①读取钢卷图片，进行灰度处理；

②采取滤波变化，进行降噪处理；

③采用主动轮廓模型提取钢卷边缘；

④对提取的钢卷边缘求外接圆圆心；

⑤将圆心像素坐标变换为实际坐标。

4)吊具高度调整

吊具到达钢卷正上方后，发出指令下降吊具，激光位移传感器实时测量夹具与钢卷的间距，根据钢卷规格计算吊具下降高度，到达指定高度后吊具停止下降。

5)吊具高度精整

接近开关进行判断夹具是否到达钢卷轴心，如果未到达则进行精整，达到轴心位置后则夹紧钢卷吊起。

6)存放路径调整

吊具抓取钢卷后，首先上升至指定高度，然后调用自动规划路径程序将钢卷搬运至指定区域。

7)摆放高度调整

系统根据指定区域标定数据控制吊具下降到指定位置，夹具释放，吊车回到初始位置，操作结束。

本发明一种基于机器视觉的钢卷吊自动抓取算法，提升了钢卷吊的机械自动化水平，无论水平方向还是高度方向都进行双重定位，保证了定位精度。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种基于机器视觉的钢卷吊自动抓取算法，其特征在于：包括下述步骤：

1)数据读取

系统启动后，首先根据需要选择待吊取的钢卷，从数据库中读取钢卷信息，包括钢卷规格和钢卷存放位置，然后控制钢卷吊到达指定区域。

2)捆扎带检测

钢卷吊到达指定区域后，返回到达信号，同时控制安装有工业相机的吊具到达指定高度，然后命令工业相机采集钢卷图片，首先根据图片检测捆扎带是否断裂，断裂则发出报警信号，同时通知机组人员选择其他钢卷继续进行判断，捆扎带正常则进入下一步。

3)吊具水平调整

对捆扎带正常的钢卷进行图像处理，计算吊具与钢卷几何中心点水平面位移偏差，调用自动规划路径程序移动吊具至待吊取钢卷的正上方。

4)吊具高度调整

吊具到达钢卷正上方后，发出指令下降吊具，激光位移传感器实时测量夹具与钢卷的间距，根据钢卷规格计算吊具下降高度，到达指定高度后吊具停止下降。

5)吊具高度精整

接近开关进行判断夹具是否到达钢卷轴心，如果未到达则进行精整，达到轴心位置后则夹紧钢卷吊起。

6)存放路径调整

吊具抓取钢卷后，首先上升至指定高度，然后调用自动规划路径程序将钢卷搬运至指定区域。

7)摆放高度调整

系统根据指定区域标定数据控制吊具下降到指定位置，夹具释放，吊车回到初始位置，操作结束。

2.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的钢卷吊自动抓取算法，其特征在于：所述对捆扎带正常的钢卷进行图像处理，具体算法如下：

①读取钢卷图片，进行灰度处理；

②采取滤波变化，进行降噪处理；

③采用主动轮廓模型提取钢卷边缘；

④对提取的钢卷边缘求外接圆圆心；

⑤将圆心像素坐标变换为实际坐标。

技术总结
本发明公开了一种基于机器视觉的钢卷吊自动抓取算法，包括下述步骤：数据读取、捆扎带检测、吊具水平调整、吊具高度调整、吊具高度精整、存放路径调整、摆放高度调整。其中，采用机器视觉对钢卷进行处理，计算吊具与钢卷几何中心点的位置偏差，是实现钢卷吊自动抓取的重要环节。本发明具有定位精度高、自动化程度高、处理效率高的优点，能够大大提升钢卷吊的工作效率。

技术研发人员：许彩云;周永升;贺娅莉
受保护的技术使用者：周口师范学院
技术研发日：2018.11.28
技术公布日：2020.06.05