[发明专利]用于管桩模具合模和开模的智能风炮装置及方法

说明书

本发明公开一种用于管桩模具合模和开模的智能风炮装置及方法，包括输送装置、跟随驱动装置、控制器和图像采集与分析系统；图像采集分析系统采集管桩模具的图像，将图像实时进行分析，得出螺丝间距数据，将螺丝间距数据以及位置传感器获取的管桩模具的实时位置数据传输至跟随驱动装置，控制器控制跟随驱动装置跟随管桩模具的实时位置和螺丝位置，拧紧或者松开管桩的螺丝，实现管桩模具的合模或者开模。采用本发明的方法提供的位置信息精度和螺丝识别率更高；多个驱动跟随装置可实现多工位独立工作，交替完成螺丝拧紧或松开的动作；互不干扰，且整体装置更轻巧，移动更迅速，大大工作效率。

技术领域

本发明属于管桩自动化生产技术领域，具体涉及一种用于管桩模具合模和开模的智能风炮装置及方法。

背景技术

现有的管桩模具合模和开模装置，使用传统光电监测或预先输入数据的方式获得螺丝位置，需事先测量每个管桩模具的螺丝间距，当新添加管桩模具时必须将次测量后输入系统；通过整体移动装置或多工位一起移动装置达到螺丝位置，进行螺丝松紧操作。由于螺丝的磨损和位置偏移，以上方法不能保证螺丝识别的准确性，常常丢失螺丝或位置识别不准。整体移动装置或多工位一起移动装置，带来系统整体结构复杂，运行速度缓慢的问题，难以满足实际工业生产效率。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种提高螺丝识别准确性，提高生产效率的用于管桩模具合模和开模的智能风炮装置及方法。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种用于管桩模具合模和开模的智能风炮装置，包括：输送装置、跟随驱动装置、控制器和图像采集与分析系统；所述图像采集分析系统采集管桩模具的图像，将图像实时进行分析，得出螺丝间距数据，将螺丝间距数据以及位置传感器获取的管桩模具的实时位置数据传输至跟随驱动装置，控制器控制所述跟随驱动装置跟随管桩模具的实时位置和螺丝位置，拧紧或者松开管桩的螺丝，实现管桩模具的合模或者开模。

作为优选，所述输送装置实现管桩的持续输送，使管桩上的待处理螺丝处于与跟随驱动装置相对应的位置；所述跟随驱动装置设置有多个，每一边的跟随驱动装置交替跟随动作，实现管桩模具无停顿输送和高效率合模、开模。

作为优选，所述图像采集与分析系统包括3D相机和数据处理系统，所述3D相机拍摄图像并将图像输送至数据处理系统进行处理，分析是否有螺丝进入，当检测到螺丝时，数据处理系统计算螺丝间距，将当前螺丝的计算数据发送给跟随驱动装置进行同步拧紧或者松开螺丝。

作为优选，所述数据处理系统获取图像的RGB图像和深度信息，并进行图像增强；智能识别螺丝位置，并筛选掉位置和尺寸异常的螺丝；将深度信息和螺丝位置信息进行结合，得到螺丝在像平面的坐标并转化为世界坐标；然后结合工件进行距离判断是否为同一颗螺丝；将新螺丝世界坐标传输给控制器，控制器控制跟随驱动装置动作，拧紧或者松开管桩模具的螺栓，。

作为优选，图像采集与分析系统工作之前，首先扫描螺丝样本，并计算螺丝外形尺寸的大概范围，是对样本数据进行训练，训练数据用于智能识别螺丝位置。

作为优选，螺丝的世界坐标的计算方法为：

其中，Dx为螺丝的x轴世界坐标；Dy为螺丝的y轴世界坐标；Z为深度值；S为相机的像素点大小；F为相机的等效焦距；P_x为螺丝在图像上的横向位置；R_x为图像的中心点横向像素，P_y为螺丝在图像上的纵向位置；R_y为图像的中心点纵向像素。

作为优选，判断螺丝尺寸异常的方法为：例如已经预先知道螺丝的尺寸为宽24mm，高27mm，通过计算识别到的螺丝的宽高比判断识别到的螺丝是否为干扰信息：实际使用中R设置成1.0。