枕簧智能檢測(cè)選配系統(tǒng)初步方案科技

項(xiàng)目名稱：枕簧智能檢測(cè)選配系統(tǒng)

項(xiàng)目編號(hào)：CSIE16022151投標(biāo)人：南京景曜智能科技有限公司日期：2016年5月25公司介紹南京景曜智能科技有限公司是一家專注于機(jī)器人自動(dòng)化系統(tǒng)集成、機(jī)器人智能視覺檢測(cè)系統(tǒng)及民用機(jī)器人研發(fā)的公司，于2013年4月在南京麒麟科技園區(qū)注冊(cè)成立，注冊(cè)資金1000萬。公司現(xiàn)擁有辦公面積2400平米，廠方2000平米，員工50人。員工均具有本科以上學(xué)歷，其中包括博士5名，德國海歸4名，碩士15名，日本產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)專家1名。研發(fā)基礎(chǔ)景曜科技全方位運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與規(guī)劃控制機(jī)器人總控制系統(tǒng)位置環(huán)境地圖構(gòu)建機(jī)器人自定位與自主導(dǎo)航基于視覺的目標(biāo)快速識(shí)別與定位多智能體協(xié)作規(guī)劃與控制機(jī)器人動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃與避障雙足運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與規(guī)劃控制景曜擁有一支由海歸博士、機(jī)器人研發(fā)專家、行業(yè)領(lǐng)軍人物、產(chǎn)業(yè)專家等共同組成的一流研發(fā)與服務(wù)團(tuán)隊(duì)。

團(tuán)隊(duì)成員基于自身掌握的最先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)，互相信賴、彼此合作，共同開發(fā)滿足客戶需求的一流機(jī)器人產(chǎn)品。企業(yè)理念及愿景我們的愿景：做“智能工廠”建設(shè)的領(lǐng)導(dǎo)者！

企業(yè)經(jīng)營宗旨：

客戶價(jià)值、員工價(jià)值、社會(huì)價(jià)值企業(yè)經(jīng)營目標(biāo)：技術(shù)創(chuàng)新、質(zhì)量可靠、誠信守約、服務(wù)周到企業(yè)經(jīng)營方針：品質(zhì)、智能、標(biāo)準(zhǔn)合作伙伴及客戶合作伙伴客戶目錄/1161研發(fā)背景2研發(fā)內(nèi)容及預(yù)期目標(biāo)3實(shí)施方案流程4系統(tǒng)單元介紹5實(shí)施辦法以及項(xiàng)目完成期限6效益預(yù)測(cè)

研發(fā)背景

經(jīng)過對(duì)肅寧分公司現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，既有的枕簧檢測(cè)選配分為三道工序，需兩名操作者：◆枕簧放置于枕簧輸送線，使用枕簧檢測(cè)機(jī)測(cè)量枕簧自由高，根據(jù)自由高尺寸值范圍將枕簧分成八組推出到各枕簧存放箱里；◆人工扶正枕簧存放箱內(nèi)的枕簧，根據(jù)工藝需求進(jìn)行內(nèi)外簧配組，做好尺寸范圍標(biāo)記，運(yùn)送至轉(zhuǎn)向架組裝工位；◆人工根據(jù)標(biāo)記和工藝需求挑選枕簧裝配。研發(fā)背景

（枕簧檢測(cè)選配現(xiàn)場(chǎng)）研發(fā)背景★存在問題：◆枕簧外觀檢測(cè)方式為目測(cè)，存在操作者視覺疲勞等因素導(dǎo)致不合格品未被檢測(cè)出的現(xiàn)象；◆分揀選配工序靠人工完成，過程繁瑣，對(duì)操作者的體力消耗較大，選配效率較低。研發(fā)背景

針對(duì)當(dāng)前枕簧檢測(cè)選配工位半手工作業(yè)的現(xiàn)狀，以及上述存在的問題，提出研發(fā)枕簧智能檢測(cè)選配系統(tǒng)，使用“工業(yè)機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)+工業(yè)機(jī)器人”實(shí)現(xiàn)枕簧檢測(cè)、分揀、選配三道工序合一。工業(yè)機(jī)器人視覺檢測(cè)技術(shù)工業(yè)機(jī)器人枕簧智能檢測(cè)選配系統(tǒng)備注：機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)：采用高品質(zhì)的成像系統(tǒng)，運(yùn)用圖像處理與分析算法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物體的尺寸及其表面缺陷的非接觸式檢測(cè)。研發(fā)內(nèi)容及預(yù)期目標(biāo)（1）研發(fā)內(nèi)容

◆枕簧的機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)利用工業(yè)攝像頭對(duì)枕簧進(jìn)行多個(gè)角度的拍攝，運(yùn)用圖像比對(duì)算法程序?qū)φ砘傻母叨?、腐蝕等進(jìn)行識(shí)別、判斷。因此為確保枕簧的高品質(zhì)成像，工業(yè)攝像頭選取布置至關(guān)重要，同時(shí)

針對(duì)枕簧圖像處理程序也是重點(diǎn)研發(fā)內(nèi)容。研發(fā)內(nèi)容及預(yù)期目標(biāo)◆工業(yè)機(jī)器人對(duì)檢測(cè)完的枕簧進(jìn)行智能分揀，設(shè)置三個(gè)擺放區(qū)域，分別為待匹配區(qū)、合格區(qū)、不合格區(qū)，并對(duì)合格區(qū)的枕簧進(jìn)行配套成組的分揀擺放。為適應(yīng)枕簧的內(nèi)外簧及減振簧的內(nèi)外簧分揀，需要研制開發(fā)工業(yè)機(jī)器人手臂上的枕簧抓取夾具。研發(fā)內(nèi)容及預(yù)期目標(biāo)（2）預(yù)期目標(biāo)

通過機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)取代人工目測(cè)，保證枕簧的檢測(cè)質(zhì)量，避免人工目測(cè)時(shí)產(chǎn)生的誤檢、漏檢；

通過工業(yè)機(jī)器人對(duì)檢測(cè)完成的枕簧智能選配，分揀成配組，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、分揀、選配智能化、自動(dòng)化，從而提高枕簧檢測(cè)選配崗位的工作效率，并減去外觀檢測(cè)和分揀作業(yè)人員，降低人工成本。實(shí)施方案流程step1設(shè)計(jì)機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)，測(cè)量枕簧高度、直徑，檢測(cè)其外觀質(zhì)量（是否存在腐蝕、破損）；step2檢測(cè)完成不合格品自動(dòng)標(biāo)記；

step3工業(yè)機(jī)器人對(duì)檢測(cè)完成的枕簧進(jìn)行智能選配分揀：合格枕簧智能選配、匹配成組，成組枕簧組合成套；不合格枕簧抓取分揀至不合格品區(qū)域；step4匹配后的成套枕簧通過成套枕簧輸送線輸送至組裝工位，成套枕簧輸送線空盤自動(dòng)回轉(zhuǎn)。實(shí)施方案流程枕簧檢測(cè)選配系統(tǒng)方案示意圖：（主視圖）實(shí)施方案流程（俯視圖）實(shí)施方案流程枕簧智能檢測(cè)選配系統(tǒng)工作流程如下：Step1：待檢枕簧通過原輸送線到達(dá)機(jī)器視覺檢測(cè)單元；Step2：機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)枕簧自動(dòng)檢測(cè)。運(yùn)用工業(yè)成像技術(shù)和圖像處理與分析算法,對(duì)枕簧自由高、直徑以及表面腐蝕、破損狀況進(jìn)行檢測(cè)；Step3：檢測(cè)出的不合格品，對(duì)其進(jìn)行標(biāo)記；Step4：工業(yè)機(jī)器人將不合格品夾取至不合格品區(qū)；實(shí)施方案流程Step5：檢測(cè)出的合格品，視覺系統(tǒng)判斷出枕簧類型；Step6：依據(jù)枕簧匹配工藝要求完成匹配，如果枕簧類型為外簧，機(jī)器人將外簧放入匹配區(qū)域等待匹配；

如果枕簧類型為內(nèi)簧，判斷此內(nèi)簧以及待匹配區(qū)域的內(nèi)簧是否與匹配區(qū)域的外簧匹配，若匹配，機(jī)器人將內(nèi)簧放入匹配區(qū)域中與之匹配的外簧內(nèi)部完成匹配；若不匹配，機(jī)器人將內(nèi)簧放入待匹配區(qū)域等待下一輪匹配；實(shí)施方案流程Step7：當(dāng)完整檢測(cè)一套枕簧（七組）后，視覺系統(tǒng)根據(jù)匹配區(qū)以及待匹配區(qū)枕簧情況，進(jìn)行分析處理?！虼ヅ鋮^(qū)域存在內(nèi)簧剩余，機(jī)器人從補(bǔ)簧存儲(chǔ)區(qū)抓取與其匹配的外簧放置到匹配區(qū)域，再將此內(nèi)簧放入補(bǔ)入的外簧內(nèi)部完成匹配；◎匹配區(qū)域存在外簧剩余的情況，機(jī)器人從補(bǔ)簧存儲(chǔ)區(qū)抓取與其匹配內(nèi)簧放入此外簧內(nèi)部完成匹配。

補(bǔ)簧過程實(shí)現(xiàn)補(bǔ)簧自動(dòng)化。備注：極端情況下（補(bǔ)簧存儲(chǔ)區(qū)沒有與待匹配枕簧相匹配的枕簧）需要人工干預(yù)。實(shí)施方案流程

（匹配區(qū)的模擬顯示示意圖）軟件用戶界面設(shè)置匹配區(qū)枕簧模擬示意圖，示意圖中顯示未完成匹配的枕簧尺寸以及與之匹配的枕簧的尺寸范圍，如圖所示：實(shí)施方案流程

Step8：成套枕簧匹配完成后，通過枕簧輸送線輸送至組裝工位。枕簧輸送線分為上下兩層，上層為成套枕簧輸送線，下層為空盤輸送線，枕簧輸送線末端（靠近安裝工位處）設(shè)置空盤檢測(cè)光柵。成套枕簧通過上層輸送線輸送到末端，供操作工人取出后進(jìn)行安裝。末端成套枕簧取出后，剩余空托盤，通過空盤檢測(cè)光柵檢測(cè)，輸送線末端自帶下沉結(jié)構(gòu)將空盤輸送到下層空盤輸送線，進(jìn)而輸送至匹配區(qū)域下層，匹配區(qū)域下層具有上升機(jī)構(gòu)，將空盤提升至上層輸送線，繼續(xù)完成下一輪匹配，以此類推，直至完成全部枕簧裝配。系統(tǒng)單元介紹（1）視覺檢測(cè)單元說明視覺檢測(cè)單元設(shè)計(jì)成一體式結(jié)構(gòu)，模塊化設(shè)計(jì)，內(nèi)部含有五臺(tái)工業(yè)攝像頭進(jìn)行枕簧圖像拍攝，數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)枕簧的視覺檢測(cè)。視覺檢測(cè)單元如圖所示。檢測(cè)工位主要包含：1、五個(gè)工業(yè)攝像頭2、五塊補(bǔ)位光源3、標(biāo)記噴頭（視覺檢測(cè)單元）系統(tǒng)單元介紹針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，視覺檢測(cè)單元防塵措施：1、防塵；◎上下、前后面均為密閉式設(shè)計(jì)，輸送線正上方的側(cè)面為拱形開孔；◎左右兩側(cè)（輸送線輸入輸出口）增加防塵閘門。2、相機(jī)鏡頭設(shè)計(jì)鏡頭保護(hù)罩；3、系統(tǒng)軟件具有相機(jī)鏡頭清潔度檢測(cè)功能。通過相機(jī)成像質(zhì)量判定相機(jī)鏡頭清潔度，檢測(cè)到鏡頭污染時(shí)，系統(tǒng)警告提示，提示用戶清理鏡頭保護(hù)罩；4、設(shè)計(jì)設(shè)備防塵罩，設(shè)備長時(shí)間不用時(shí)覆蓋防塵。系統(tǒng)單元介紹接觸式檢測(cè)2D視覺檢測(cè)激光檢測(cè)檢測(cè)時(shí)間檢測(cè)時(shí)間長（需要檢測(cè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)）檢測(cè)時(shí)間短檢測(cè)時(shí)間短檢測(cè)功能無法檢測(cè)裂損、腐蝕等外觀缺陷能夠檢測(cè)裂損、腐蝕等外觀缺陷無法檢測(cè)裂損、腐蝕等外觀缺陷能夠檢測(cè)枕簧直徑,高度能夠同時(shí)得到高度，直徑等幾何數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)后續(xù)選配環(huán)節(jié)自動(dòng)化能夠同時(shí)得到高度，直徑等幾何數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)后續(xù)選配環(huán)節(jié)自動(dòng)化無法定位枕簧在輸送線上的位置，分揀，選配環(huán)節(jié)要人工參與可以定位，實(shí)現(xiàn)后續(xù)的機(jī)械臂自動(dòng)分揀選配可以定位，實(shí)現(xiàn)后續(xù)的機(jī)械臂自動(dòng)分揀選配成本成本適中（檢測(cè)機(jī)+人工）成本適中激光傳感器成本高檢測(cè)功能對(duì)比說明※基于系統(tǒng)檢測(cè)內(nèi)容及需求綜合考慮，我們最終采用2D視覺檢測(cè)。系統(tǒng)單元介紹檢測(cè)工位分布如圖所示俯視圖CCD5主視圖（檢測(cè)工位分布圖）系統(tǒng)單元介紹視覺檢測(cè)原理說明Step1：高度、直徑、位置提取原理讀取原始圖像，如左圖所示；Step2：轉(zhuǎn)換成灰度圖，如右圖所示；（原始圖像）（灰度圖）系統(tǒng)單元介紹（二值化處理圖）Step3：灰度圖做二值化處理,如圖所示；Step4：輪廓提取，求最小包絡(luò)圓，包絡(luò)矩形。在俯視圖中，包絡(luò)圓的直徑就是枕簧的內(nèi)口徑，根據(jù)內(nèi)口徑的大小可以確定枕簧為內(nèi)簧還是外簧，包絡(luò)圓的圓心坐標(biāo)就是枕簧在相機(jī)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為枕簧相對(duì)于托盤的位置；同樣的原理采集出枕簧主視圖中，包絡(luò)矩形的高就是枕簧的高度以及絲徑。系統(tǒng)單元介紹缺陷檢測(cè)原理

視覺光源以一定方向照射到枕簧表面上，工業(yè)像機(jī)對(duì)枕簧進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，所得的圖像通過圖像預(yù)處理、二值化、確定檢測(cè)區(qū)域等處理方法后得到枕簧表面缺陷的二值圖像，提取二值圖像中的幾何特征參數(shù)，然后再進(jìn)行圖像識(shí)別，判斷出是否存在缺陷。

圖像識(shí)別基于提取出的幾何特征參數(shù)，相關(guān)參數(shù)的閾值根據(jù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)予以確定。系統(tǒng)單元介紹（2）分揀選配單元介紹分揀選配由工業(yè)機(jī)器人完成，進(jìn)行智能選配，并分揀成組。工業(yè)機(jī)器人模型圖其中主要包含：

1、工業(yè)機(jī)器人主體，左圖；2、夾取枕簧的夾具，右圖。（工業(yè)機(jī)器人）（夾取枕簧的夾具3D圖）系統(tǒng)單元介紹夾具夾取過程示意圖夾取枕簧方式為內(nèi)張式，如圖所示。（夾取枕簧方式3D圖）工業(yè)機(jī)器人夾持流程：Step1：由檢測(cè)平臺(tái)的視覺系統(tǒng)判斷出枕簧類型，機(jī)器人夾具夾爪到達(dá)抓取位置；Step2：夾鉗伸入枕簧內(nèi)部，氣動(dòng)滑臺(tái)移動(dòng)，夾鉗由閉合變?yōu)閺堥_，對(duì)枕簧進(jìn)行夾持；Step3：待枕簧放入預(yù)定位置后，氣動(dòng)滑臺(tái)移動(dòng)，夾鉗由張開變?yōu)殚]合，機(jī)器人抽出夾爪，此時(shí)枕簧夾持?jǐn)[放動(dòng)作完成。Step4：開始重復(fù)進(jìn)行新一輪的枕簧夾持?jǐn)[放動(dòng)作。系統(tǒng)單元介紹設(shè)計(jì)上層成套枕簧輸送線可緩存四套枕簧。輸送單元主要包含：1、成套彈簧輸送線，周轉(zhuǎn)空盤輸送線；2、升降機(jī)構(gòu)；3、檢測(cè)光柵。（3）輸送單元介紹輸送單元分（如圖所示）為上下兩層，◎上層為成套枕簧輸送線，◎下層為空盤輸送線，如圖所示。

（輸送單元）系統(tǒng)單元介紹匹配區(qū)、待匹配區(qū)域及補(bǔ)簧存儲(chǔ)區(qū)的存儲(chǔ)位如圖所示。（系統(tǒng)區(qū)域示意圖）匹配區(qū)：可有序存儲(chǔ)七組枕簧（一套）；待匹配區(qū)域：可有序存儲(chǔ)十二個(gè)內(nèi)簧；補(bǔ)簧存儲(chǔ)區(qū)：可有序存儲(chǔ)十二個(gè)待補(bǔ)枕簧。（四列枕簧，每列三個(gè)，每列放一種枕簧，內(nèi)簧或者外簧；系統(tǒng)單元介紹主要技術(shù)參數(shù)：◎單個(gè)枕簧視覺檢測(cè)時(shí)間：1s；◎枕簧選配時(shí)間：2s；◎單個(gè)枕簧機(jī)器人抓取、放置：3s；◎工業(yè)機(jī)器人：6軸；回轉(zhuǎn)半徑：1900mm；負(fù)載：30kg；定位精度：±0.1mm◎待匹配區(qū)存儲(chǔ)容量：12個(gè)；匹配區(qū)存儲(chǔ)容量：1套；補(bǔ)簧區(qū)存儲(chǔ)容量：12個(gè)；輸出線存儲(chǔ)容量：4套；

公司產(chǎn)品應(yīng)用案例【某軍工企業(yè)】機(jī)器人自動(dòng)分揀碼垛的應(yīng)用案例【南京衛(wèi)崗乳業(yè)】機(jī)器人自動(dòng)分揀碼垛的應(yīng)用案例公司產(chǎn)品應(yīng)用案例【益海嘉里】金龍魚食用油生產(chǎn)線上的視覺檢測(cè)的應(yīng)用案例公司產(chǎn)品應(yīng)用案例【益海嘉里】金龍魚食用油生產(chǎn)線上的視覺檢測(cè)的應(yīng)用案例公司產(chǎn)品應(yīng)用案例2D視覺檢測(cè)應(yīng)用案例LED引腳缺陷檢測(cè)檢測(cè)數(shù)據(jù)公司產(chǎn)品應(yīng)用案例【上海昂華】2D視覺產(chǎn)品測(cè)量應(yīng)用案例實(shí)施辦法以及項(xiàng)目完成期限實(shí)施辦法以及項(xiàng)目完成期限：節(jié)點(diǎn)一：合同簽訂后一個(gè)月內(nèi)完成完成理論分析和試驗(yàn)研究工作；。節(jié)點(diǎn)二：合同簽訂后二個(gè)月內(nèi)完成完成綜合研究報(bào)告的編寫，提出枕簧檢測(cè)與選配系統(tǒng)設(shè)備的關(guān)鍵項(xiàng)點(diǎn)和指標(biāo)，完成方案設(shè)計(jì)評(píng)審；節(jié)點(diǎn)三：合同簽訂后三個(gè)月完成完成設(shè)備試制、安裝；節(jié)點(diǎn)四：合同簽訂后四個(gè)月內(nèi)完成系統(tǒng)第一次運(yùn)行情況評(píng)估，根據(jù)運(yùn)行情況完善枕簧智能檢測(cè)選配系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)體系；節(jié)點(diǎn)五：合同簽訂后四個(gè)月內(nèi)完成系統(tǒng)第二次運(yùn)行情況評(píng)估，形成完善的枕簧智能檢測(cè)選配系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)體系。節(jié)點(diǎn)六：合同簽訂后五個(gè)月完成設(shè)備驗(yàn)收。效益預(yù)測(cè)此套系統(tǒng)在實(shí)際枕簧檢測(cè)中得以應(yīng)用，預(yù)計(jì)可產(chǎn)生如下效益：◆提高目前枕簧檢測(cè)工位的整體工作效率，為企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益；◆可從目前枕簧檢