[發(fā)明專利]基于飛行噴射機器人的古籍修復方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510095897.5
• 申請日: 2015-03-04
• 公開（公告）號: CN104674604A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周迪
• 申請（專利權(quán)）人: 周迪
• 主分類號: D21H25/18
• 分類號: D21H25/18
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于飛行噴射機器人的古籍修復方法，具體涉及一種將飛行噴射系統(tǒng)、CCD機器視覺系統(tǒng)、激光測量校準系統(tǒng)、數(shù)字化自動控制系統(tǒng)和高速高精度機器人相結(jié)合的技術(shù)在古籍修復領(lǐng)域的應(yīng)用，可以對古籍進行數(shù)字化高精度定位修復。

背景技術(shù)

古籍修復是文物產(chǎn)業(yè)的重要環(huán)節(jié)。在古籍修復作業(yè)中，常常需要對其進行觀察、清洗、修補、裝裱、整理等操作。目前，上述作業(yè)基本都是靠人工來完成，不僅工作效率低、工藝復雜，同時也影響了修復質(zhì)量和精細程度。許多古籍殘卷缺損修復面積在10平方毫米以內(nèi)，依靠人工在放大鏡下進行作業(yè)難度很高，且質(zhì)量不能保證穩(wěn)定。需要一種精密的機器設(shè)備來代替人工完成以上作業(yè)。而與接觸式機器設(shè)備不同，飛行噴射的非接觸式機器設(shè)備由于未與古籍發(fā)生接觸，不會損害頁面，更能保護古籍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于飛行噴射機器人的古籍修復方法，目前的古籍修復方法基本靠人工作業(yè)完成，本發(fā)明將一種適用于古籍修復的飛行噴射機器人應(yīng)用于古籍修復，它利用CCD機器視覺系統(tǒng)進行定位，用激光檢測系統(tǒng)進行測量校準，結(jié)合圖像識別算法和運動控制算法進行檢測，飛行噴射系統(tǒng)進行噴膠，借助高速高精度運動平臺，在古籍修復時進行精密作業(yè)，替代人工操作，保證作業(yè)質(zhì)量，提高作業(yè)精度。

為了解決背景技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案，它的操作步驟為：

第一步，取出需要修復的古籍，拆開裝訂線，將需要修復的古籍頁面放在飛行噴射機器人的工作臺上。

第二步，利用CCD機器視覺系統(tǒng)，對待修復古籍進行搜索，在視域中鎖定需要修補的目標位置；通過視覺模塊中的圖像處理軟件對目標圖像進行處理，得到二維坐標，可以求得由飛行噴射機器人的CCD機器視覺系統(tǒng)坐標原點指向目標中心的空間直線；控制模塊發(fā)出指令調(diào)整激光測距傳感器對準該空間直線的方向進行測距，所得到的數(shù)據(jù)即為目標距離。

第三步，將空間直線以及距離參數(shù)合成后進一步換算到底座參考坐標系中，由此得到了目標孔的空間三維坐標，完成定位，運動的坐標數(shù)據(jù)均以底座為基準參考坐標系。

第四步，利用飛行噴射機器人的壓電式噴閥對需要修補的位置周圍進行膠水（漿糊）高精度定點非接觸式噴射；抓取修補專用的古籍修復紙，將其粘連在噴膠的地方。

第四步，利用激光檢測系統(tǒng)，檢測修補位置是否已被完整修補。

所述飛行噴射機器人，是由自動控制面板、液晶顯示器、CCD機器視覺系統(tǒng)、壓電式噴閥、流水線、顯示器固定架、機體、工裝托架、三軸運動系統(tǒng)、測高傳感器、報警燈、懸掛支架、鍵盤托、工控機箱和激光檢測系統(tǒng)組成；機體的上部前側(cè)設(shè)置有自動控制面板，且其中部固定連接有顯示器固定架，顯示器固定架上設(shè)置有鍵盤托，鍵盤托上設(shè)有小鍵盤和鼠標，小鍵盤和鼠標分別用數(shù)據(jù)線與工控機連接，工控機置于工控機箱內(nèi)；液晶顯示器固定連接在顯示器固定架上，液晶顯示器通過數(shù)據(jù)線與工控機箱內(nèi)的工控機相連接，工控機箱固定在機體的最下端；工控機箱的上端面固定連接有工裝托架，工裝托架通過電源線及數(shù)據(jù)線與伺服電機連接，CCD機器視覺系統(tǒng)固定于工裝托架上；流水線固定連接在機體的兩側(cè)面；三軸運動系統(tǒng)固定于工裝托架的上方；測高傳感器固定連接在機體上，并處于三軸運動系統(tǒng)的右側(cè)及工裝托架的上方；激光檢測系統(tǒng)固定在機體上；報警燈固定連接在機體的頂部；懸掛支架固定連接在工裝托架的上方。

所述CCD機器視覺系統(tǒng)的識別精度為0.01毫米以上的細微待修復古籍的修復目標，可以測量到0.001毫米以上的工件，由以下設(shè)備組成：

CCD數(shù)字相機，用于拍攝表面圖像；

LED光源，用于向所述CCD數(shù)字相機的圖像采集區(qū)域內(nèi)打光以便實現(xiàn)照明；為了采集盡量大的圖像范圍和盡量清晰的圖像，可采用四組條形光源，將條形光源布設(shè)排列為一矩形框，數(shù)字相機的圖像采集區(qū)域正對所述矩形框，分別從四個側(cè)面向采集范圍進行均勻打光。

圖像采集卡，用于接收和轉(zhuǎn)化數(shù)字相機拍攝的圖像數(shù)據(jù)后，將其存入計算機控制系統(tǒng)；

計算機控制系統(tǒng)，連接所述圖像采集卡并接收所述圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)圖像數(shù)據(jù)檢測表面缺陷的檢測；并且連接所述控制電路并發(fā)送驅(qū)動指令。

所述壓電式噴閥的噴射速度為每秒300次定量噴膠，每滴噴射液體最小量為2納升。

所述三軸運動系統(tǒng)的X-Y-Z重復定位精度達+/-0.001mm；最大速度達10m/s；最大加速度達100m/s^2。

所述的激光檢測系統(tǒng)，帶有激光位移和速度傳感器，相關(guān)信號自動傳遞給計算機。?