基于机器视觉的柔性振动传输系统关键技术研究

Parts orientation and transportation play a key role in manufacturing automation. Vibratory feeding is the most significant approach for parts orientation and transportation, which has been widely used in electronic components manufacturing and other fields. With the rapid development of our country's industrial automation, the shortcoming of traditional vibratory feeding system is increasingly evident, and the problems of low efficiency of feeding and high parts jamming rate have seriously hindered the process of production automation. Reguarding such problems, the project team originally proposed the concept of Decoupled Vibratory Feeding,in 1998, which has been well recognized by domestic and foreign experts counterparts, and it has preliminarily displayed its function in the real industrial applications. The project intends to integrate machine vision technology and decoupled vibratory feeding system, which can completely get rid of the mechanical orientation method in traditional vibratory feeding system. It can not only orientate and intelligently feed the parts of different shapes and materials rapidly, but also enable the parts always maintain a high feeding rate. This project will focus on the intensive study of the key technologies concerned, such as parts recognition, integrated modelling of the whole feeding system and the related control technology.It can lay a solid theoretical foundation for the large scale application of this technology, and can provid scientific methodology and systemic guidance for the standardized design of vision-based flexible vibratory feeding products.

工件定向与传输是实现制造业生产自动化的关键技术之一。振动传输是实际生产中最重要的一种定向与传输方法，广泛应用于电子元件制造等许多行业。随着我国工业自动化进程的迅猛推进，传统振动传输方式的不足越来越明显,其送料率低下，堵塞率高等问题已严重阻碍生产自动化进程。针对这一问题，本项目组于1998年首次提出解耦式振动传输（Decoupled Vibratory Feeding）概念，目前已得到国内外同行的广泛认可，并在生产中初露锋芒。本项目拟将机器视觉技术与解耦式振动传输系统融合为一体，彻底摆脱传统振动传输系统的机械式定向方法，对不同形状和材质的工件都可快速实现智能化定向传输，并使工件始终保持优良的送料速率。本项目将针对工件的有效识别、整个系统集成化建模及相关控制技术等关键技术问题进行深入研究，为该技术的大规模应用打下坚实的理论基础，为基于机器视觉的柔性振动传输产品标准化设计提供科学依据和保障。

工件定向与传输是实现制造业生产自动化的关键技术之一，振动传输是实际生产中最重要的一种定向与传输方法，广泛应用于电子元件制造等许多行业。随着我国工业自动化进程的迅猛推进，传统振动传输方式的不足越来越明显。本项目提出了基于机器视觉的柔性振动传输系统，彻底摆脱传统振动传输系统的机械式定向方法，对不同形状和材质的工件都可快速实现智能化定向传输，并使工件始终保持优良的送料速率。本项目重点研究解决了机械科学中的几个关键问题，包括工件的有效识别、整个系统集成化建模及相关控制技术：.1、.实现工件的快速、有效识别。结合嵌入式图像处理系统和对工件分类方法的研究，通过相机捕获工件图像，配合光源与照明技术，运用机器视觉处理软件HALCON和VisionPro，完成工件的姿态、速度、堵塞情况的自动识别。.2、.对柔性振动传输系统的集成化模型。成功对基于机器视觉的柔性振动传输系统集成化建模，其主要由功放、电磁铁、料槽、传感器、工业相机及软件控制器等六部分组成，并用MATLAB对工件传输速度进行仿真，搭建了相关实验平台，实验结果验证了建模仿真的正确性。.3、.建立最优控制策略。借助机器视觉，建立一个完整的数字化闭环控制系统。运用各种先进的数字算法结合HALCON、Visionscape、Visual C++和传感器，对振动传输装置进行最优控制，实现整个系统闭环控制，确保所需的工件姿态与送料速度。.本项目经过四年的研究，已经成功实现对多种复杂工件的快速、准确识别；综合考虑工件运动、料斗振动及机器视觉环境，成功进行基于机器视觉的柔性振动传输系统的集成化建模；并对相关控制技术进行深入研究，实时反馈工件速度，寻找到振动料斗的最佳传输状态，实现电能、磁能到机械能的高效转换。通过上述工作，本研究将机器视觉技术与振动传输系统融为一体，为基于机器视觉的柔性振动传输产品标准化设计提供科学依据和保障。