[发明专利]基于飞行喷射机器人的古籍修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于飞行喷射机器人的古籍修复方法，具体涉及一种将飞行喷射系统、CCD机器视觉系统、激光测量校准系统、数字化自动控制系统和高速高精度机器人相结合的技术在古籍修复领域的应用，可以对古籍进行数字化高精度定位修复。

背景技术

古籍修复是文物产业的重要环节。在古籍修复作业中，常常需要对其进行观察、清洗、修补、装裱、整理等操作。目前，上述作业基本都是靠人工来完成，不仅工作效率低、工艺复杂，同时也影响了修复质量和精细程度。许多古籍残卷缺损修复面积在10平方毫米以内，依靠人工在放大镜下进行作业难度很高，且质量不能保证稳定。需要一种精密的机器设备来代替人工完成以上作业。而与接触式机器设备不同，飞行喷射的非接触式机器设备由于未与古籍发生接触，不会损害页面，更能保护古籍。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于飞行喷射机器人的古籍修复方法，目前的古籍修复方法基本靠人工作业完成，本发明将一种适用于古籍修复的飞行喷射机器人应用于古籍修复，它利用CCD机器视觉系统进行定位，用激光检测系统进行测量校准，结合图像识别算法和运动控制算法进行检测，飞行喷射系统进行喷胶，借助高速高精度运动平台，在古籍修复时进行精密作业，替代人工操作，保证作业质量，提高作业精度。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明采用以下技术方案，它的操作步骤为：

第一步，取出需要修复的古籍，拆开装订线，将需要修复的古籍页面放在飞行喷射机器人的工作台上。

第二步，利用CCD机器视觉系统，对待修复古籍进行搜索，在视域中锁定需要修补的目标位置；通过视觉模块中的图像处理软件对目标图像进行处理，得到二维坐标，可以求得由飞行喷射机器人的CCD机器视觉系统坐标原点指向目标中心的空间直线；控制模块发出指令调整激光测距传感器对准该空间直线的方向进行测距，所得到的数据即为目标距离。

第三步，将空间直线以及距离参数合成后进一步换算到底座参考坐标系中，由此得到了目标孔的空间三维坐标，完成定位，运动的坐标数据均以底座为基准参考坐标系。

第四步，利用飞行喷射机器人的压电式喷阀对需要修补的位置周围进行胶水（浆糊）高精度定点非接触式喷射；抓取修补专用的古籍修复纸，将其粘连在喷胶的地方。

第四步，利用激光检测系统，检测修补位置是否已被完整修补。

所述飞行喷射机器人，是由自动控制面板、液晶显示器、CCD机器视觉系统、压电式喷阀、流水线、显示器固定架、机体、工装托架、三轴运动系统、测高传感器、报警灯、悬挂支架、键盘托、工控机箱和激光检测系统组成；机体的上部前侧设置有自动控制面板，且其中部固定连接有显示器固定架，显示器固定架上设置有键盘托，键盘托上设有小键盘和鼠标，小键盘和鼠标分别用数据线与工控机连接，工控机置于工控机箱内；液晶显示器固定连接在显示器固定架上，液晶显示器通过数据线与工控机箱内的工控机相连接，工控机箱固定在机体的最下端；工控机箱的上端面固定连接有工装托架，工装托架通过电源线及数据线与伺服电机连接，CCD机器视觉系统固定于工装托架上；流水线固定连接在机体的两侧面；三轴运动系统固定于工装托架的上方；测高传感器固定连接在机体上，并处于三轴运动系统的右侧及工装托架的上方；激光检测系统固定在机体上；报警灯固定连接在机体的顶部；悬挂支架固定连接在工装托架的上方。

所述CCD机器视觉系统的识别精度为0.01毫米以上的细微待修复古籍的修复目标，可以测量到0.001毫米以上的工件，由以下设备组成：

CCD数字相机，用于拍摄表面图像；

LED光源，用于向所述CCD数字相机的图像采集区域内打光以便实现照明；为了采集尽量大的图像范围和尽量清晰的图像，可采用四组条形光源，将条形光源布设排列为一矩形框，数字相机的图像采集区域正对所述矩形框，分别从四个侧面向采集范围进行均匀打光。

图像采集卡，用于接收和转化数字相机拍摄的图像数据后，将其存入计算机控制系统；

计算机控制系统，连接所述图像采集卡并接收所述图像数据，根据图像数据检测表面缺陷的检测；并且连接所述控制电路并发送驱动指令。

所述压电式喷阀的喷射速度为每秒300次定量喷胶，每滴喷射液体最小量为2纳升。

所述三轴运动系统的X-Y-Z重复定位精度达+/-0.001mm；最大速度达10m/s；最大加速度达100m/s^2。

所述的激光检测系统，带有激光位移和速度传感器，相关信号自动传递给计算机。