[发明专利]高速灌装机械手跟踪定位偏差在线识别与纠偏方法

说明书

本发明公开了一种高速灌装机械手跟踪定位偏差在线识别与纠偏方法，其步骤为：S1:在机械手每次到达一个固定位置时进行图像采集；S2：根据采集到的图像得出灌装针杆与瓶口中心的相对位置偏差；即：先确定针杆中心位置；再对瓶口区域进行检测，确定瓶口边缘位置，并根据瓶口左右边缘位置计算出瓶口的中心位置；最后结合针杆中心位置与瓶口的中心位置来得出所述相对位置偏差；S3：根据步骤S2得到的相对位置偏差，控制机械手的运行轨迹，完成纠偏。本发明具有原理简单、操作简便、实时性好、控制精度高等优点。

技术领域

本发明主要涉及到制药、食品等灌装设备领域，特指一种适用于高速灌装设备的机械手跟踪定位偏差在线识别与纠偏方法。

背景技术

随着科学技术的进步，在制药、食品等灌装设备中机械手技术得到了充分地运用，它可以代替人工、智能化地完成传输、灌装等任务，从而大大解放了人类劳动力，使得生产效益大大提高。参见图1，如在高速西林瓶灌装加塞机智能测控系统中，就应用有一种二自由度的机械手，在水平与竖直方向上分别由两个独立伺服电机控制，伺服电机通过电子凸轮，实现与主带之间的伺服同步，进而完成准确灌装药液的任务。

上述灌装生产线在生产过程中，灌装速度最快可以达到600瓶/分，机械手往复运动一次，可以完成12个药瓶的灌装任务，因此，机械手的往复运动周期为1.2秒。随着生产运行时间的加长，机械手与主带之间的同步会出现偏差，导致灌针与药瓶的相对位置会发生变化，为了确保生产的安全进行，必须消除所产生的相对位置偏差。但是，在现有的机械手控制技术中，一般采用人为停下生产线，手动对机械手的轨迹偏移进行调整的方式，这种方法存在明显的缺陷：不智能、不能及时调节、操作麻烦、降低生产效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、操作简便、实时性好、控制精度高的高速灌装机械手跟踪定位偏差在线识别与纠偏方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种高速灌装机械手跟踪定位偏差在线识别与纠偏方法，其步骤为：

S1: 在机械手每次到达一个固定位置时进行图像采集；

S2：根据采集到的图像得出灌装针杆与瓶口中心的相对位置偏差；即：先确定针杆中心位置；再对瓶口区域进行检测，确定瓶口边缘位置，并根据瓶口左右边缘位置计算出瓶口的中心位置；最后结合针杆中心位置与瓶口的中心位置来得出所述相对位置偏差；

S3：根据步骤S2得到的相对位置偏差，控制机械手的运行轨迹，完成纠偏。

作为本发明的进一步改进：在所述步骤S2中确定针杆中心位置的方法为：先划分出针杆的感兴趣区域ROI，在确定针杆感兴趣区域ROI区域的基础上，利用投影法，根据像素点的统计特征确定针杆中心位置。

作为本发明的进一步改进：在确定针杆中心位置的过程中，对针杆的异常情况进行判断，在达到所预设的报警条件后，发出报警信号。

作为本发明的进一步改进：所述步骤S2中在对瓶口区域进行检测时，采用分成有瓶和无瓶两种情况的方法：

a.有瓶情况下，利用瓶口边缘的像素点特征确定瓶口边缘位置；根据瓶口左右边缘位置计算出瓶口的中心位置，计算公式为：

瓶口中心位置=瓶口左边缘+(瓶口右边缘—瓶口左边缘)/2；

b.无瓶情况下，通过检测瓶子半圆卡槽的中心点确定瓶口中心；在得到清晰的卡槽边缘检测图的基础上，通过卡槽感兴趣区域区域在Y轴上的像素投影特征找到卡槽半圆直径位置，在此基础上再确定卡槽半圆的中心，即瓶口中心，瓶口中心的计算公式为：

瓶口中心位置=卡槽左边缘+(卡槽右边缘—卡槽左边缘)/2。