[發明專利]基于圖像識別的彎管智能拋光系統及智能拋光設備

有效

• 申請號: 201610602944.5
• 申請日: 2016-07-27
• 公開（公告）號: CN106181700B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 李學崑;李瀚洋;智耕;楊向東;融亦鳴
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B24B21/16
• 分類號: B24B21/16;B24B21/18;B24B21/20;B24B41/00;B24B49/12;B24B51/00;G06K9/40;G06K9/44;G06K9/38;G06K9/46
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 張大威

1.一種基于圖像識別的彎管智能拋光系統，其特征在于，包括：上料單元、定位檢測單元、形狀識別單元、機械手拋光單元及運動控制單元，其中，

所述上料單元包括彎管上料限位裝置、第一和第二彎管壓緊裝置及落料裝置，所述彎管上料限位裝置固定于機架，所述彎管上料限位裝置的限位塊分布在彎管直線部分兩側和彎管彎曲部分，所述第一和第二彎管壓緊裝置分別分布在彎管直線部分和彎管彎曲部分，所述第一和第二彎管壓緊裝置的壓緊位置在從下往上第二根彎管處，所述落料裝置由落料氣缸驅動，所述落料氣缸固定在機架上，所述落料氣缸的活塞桿端部與落料托板相連接；

所述定位檢測單元包括送料氣缸、連接座、送料氣爪、到位氣缸、第一工業相機、第一相機支架、第一平板照明燈及計算機，所述送料氣缸的端蓋固定在機架上，所述送料氣缸的活塞桿與所述連接座的一端相連接，所述連接座的另一端分別與所述送料氣爪和所述到位氣缸的活塞桿相連接，所述落料托板由所述落料氣缸驅動下降至送料氣爪位置，所述送料氣爪動作，抓取彎管在所述到位氣缸的驅動下脫離所述落料托板，所述送料氣爪繼續夾持彎管在所述送料氣缸的作用下將彎管送到定位檢測指定位置，所述第一工業相機固定于第一相機支架上，用于將拍攝到的圖像數據傳至所述計算機，所述計算機用于對所述圖像數據進行圖像處理以計算出所述送料氣爪距離彎管末端的距離；

所述形狀識別單元包括第二工業相機、第二相機支架、落料透明支撐板和第二平板照明燈，所述落料透明支撐板固定于機架上，所述第二工業相機安裝于所述第二相機支架上并固定于所述落料透明支撐板的正上方，并通過數據連接線與所述計算機相連，所述第二平板照明燈固定于所述落料透明支撐板的正下方以提供光源；

所述機械手拋光單元包括拋光頭裝置、主機械手、副機械手及驅動裝置，所述拋光頭裝置安裝于機架上，所述主機械手包括X向線性模組、第一Y向線性模組、Z向線性模組、第一Z向旋轉方向電機、第一減速器及主手氣爪，所述X向線性模組、第一Y向線性模組、Z向線性模組安裝在機架上分別驅動主機械手在三個方向的運動，Z向轉動由固定在機架上的電機驅動，所述電機依次與減速器及聯軸器相連，聯軸器的另一端與主手氣爪相連接，以實現夾持彎管送入拋光頭，所述副機械手包括第二Y向線性模組、第二Z向旋轉方向電機、第二減速器、副手氣爪及錐形引導頭，所述第二Y向線性模組安裝在機架上分別驅動副手氣爪三個方向的運動，Z向轉動由固定在機架上的伺服電機驅動，所述伺服電機依次與第二減速器及聯軸器相連，聯軸器的另一端通過外加氣爪座使副手氣爪橫向安裝，另一側安裝錐形引導頭，所述主機械手和副機械手共同實現夾持并引導彎管進入拋光頭，進而將彎管從拋光頭取出；

所述運動控制單元包括電機驅動器和PMAC運動控制卡，所述電機驅動器與伺服電機相連接，并與PMAC運動控制卡相連，所述PMAC運動控制卡通過網線與計算機通訊，并根據所生成的彎管機構的運動軌跡利用PMAC運動控制卡中的PVT控制模式，采用非均勻分段插值的PVT運動模式來擬合曲線，并通過所述計算機控制主機械手和副機械手的線性模組驅動，以進行所述主機械手和副機械手夾持彎管的運動。

2.根據權利要求1所述的基于圖像識別的彎管智能拋光系統，其特征在于，其中，所述第二工業相機對初始彎管進行拍照，將得到的圖像數據傳輸至所述計算機中，所述計算機對所述圖像數據進行中值濾波，消除圖像中的噪聲，并對圖像進行二值化處理得到二值化圖像，并通過形態學濾波對所述二值化圖像進行平滑處理，將處理過的二值化圖像通過Canny算子求取邊緣點，根據彎管內外邊緣確定彎管中心線位置坐標，并通過曲線擬合生成中心線，并根據所述中心線計算夾持彎管機構的運動軌跡。

3.根據權利要求1所述的基于圖像識別的彎管智能拋光系統，其特征在于，所述拋光頭裝置由安裝在機架上的轉盤、兩組砂帶輪組、傳動機構和驅動電機組成，所述轉盤繞其中心軸公轉，所述中心軸是一個固定于機架的空心定軸，彎管被拋光時從其中通過，兩組砂帶輪組在轉盤上繞中心軸對稱分布并設置有砂帶間距調節裝置，每組砂帶輪組各安裝一個砂帶，每組砂帶輪組包括安裝在轉盤正面的砂帶傳動主動輪、被動輪和張緊輪，所述傳動機構是由固定于機架的大齒圈和固定連接在主動輪背面的同軸小齒輪，所述大齒圈與小齒輪外嚙合，通過傳送帶連接轉盤與安裝于機架的伺服電機同軸帶輪，電機驅動轉盤帶動砂帶輪組一起旋轉，小齒輪在與大齒圈外作圓周運動同時自轉并帶動主動輪旋轉。