耐火磚的機器人智能分揀技術(shù)研究.pdf

1、耐火磚作為一種應(yīng)用廣泛的建材，在其生產(chǎn)過程中，臺車上燒結(jié)完畢后的耐火磚需要進(jìn)行分揀卸垛。為替代人工提高效率，就有必要采用工業(yè)機器人智能分揀技術(shù)。通過本文的研究，提出智能分揀系統(tǒng)的整體設(shè)計方案，可促進(jìn)該技術(shù)在企業(yè)的具體實施和推廣，從而大大提高耐火磚生產(chǎn)企業(yè)的勞動效率和經(jīng)濟效益。本文為實現(xiàn)智能分揀，主要進(jìn)行了三個方面的工作：機器人末端執(zhí)行器的設(shè)計、視覺系統(tǒng)和定位方式的設(shè)計以及分揀策略的優(yōu)化。
　　本文首先分析了分揀系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)，提

2、出了分揀系統(tǒng)的整體方案。根據(jù)系統(tǒng)要求，分析了手爪的功能，給出了手爪的設(shè)計方案。該方案將手爪結(jié)構(gòu)分為三部分：間距調(diào)整機構(gòu)、手指旋轉(zhuǎn)機構(gòu)以及抓取機構(gòu)。間距調(diào)整機構(gòu)采用滾珠絲杠傳動；旋轉(zhuǎn)機構(gòu)采用直角減速器；抓取機構(gòu)采用真空吸盤方式。本文設(shè)計的手爪可以靈活地實現(xiàn)對耐火磚的抓取，為完成智能分揀提供了基礎(chǔ)。
　　本文通過視覺系統(tǒng)來實現(xiàn)耐火磚位置信息的獲取。在方案設(shè)計上，采用Eye-in-Hand系統(tǒng)，但在使用時借鑒了Eye-to-Hand系統(tǒng)

3、的優(yōu)點；在圖像處理流程上，先進(jìn)行圖像灰度化和中值濾波，接著使用 Prewitt梯度算子對圖像進(jìn)行銳化處理，然后通過灰度直方圖確定閾值并進(jìn)行二值化。針對本文圖像的多目標(biāo)，提出采用標(biāo)記算法進(jìn)行標(biāo)記，分塊處理，并利用先驗的尺寸對標(biāo)記結(jié)果進(jìn)行審查，以提高識別的準(zhǔn)確率。在圖像識別上，結(jié)合本文是處理耐火磚圖像，二值圖像中表現(xiàn)的形式是矩形，具有較多的直線，提出先采用 Hough變換原理來檢測矩形四條邊，然后再計算矩形特征的方法，提高了系統(tǒng)的定位精度。

4、另外，本文還對控制系統(tǒng)硬件進(jìn)行了設(shè)計，分析了程序設(shè)計流程。
　　本文為提高分揀系統(tǒng)的效率，還對分揀策略進(jìn)行了優(yōu)化分析。首先，對優(yōu)化問題進(jìn)行了描述，提出了兩個優(yōu)化目標(biāo)：最低編程復(fù)雜度和最少抓磚次數(shù)。針對本文多目標(biāo)的優(yōu)化問題，提出采用Pareto遺傳算法進(jìn)行求解，分析了計算過程，并以實例作了驗證。經(jīng)過優(yōu)化分析，本文設(shè)計的分揀系統(tǒng)，就能以較高的運行效率進(jìn)行工作。
　　最后，本文對該系統(tǒng)未完善的部分做出了說明。綜上，該分揀系統(tǒng)的設(shè)計