[发明专利]一种带视觉的自动落纱机控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及纺织行业的交流伺服电机的自动控制技术领域，具体涉及一种带视觉的自动落纱机控制系统。

背景技术

纺织业为国家的经济发展做出了巨大贡献，同时纺织行业属于一种劳动极其密集的行业，中国约1/13的人口从事相关工作。制约我国纺织行业发展的主要因素是纺织器械的自动化程度低，纺织用机械设备故障率高，很难达到快速生产的要求。

拥有世界先进技术国家，例如德国、日本、美国等在纺织过程中，纺织器械完全实现了自动化生产，而我们国家在近些年才实现半自动化生产。以使用的智能落纱机为例，新世纪后，中国还有一大部分工厂使用人工实现落纱，而人工最大的弊端就是容易产生劳累，从而产生一些意想不到的事故。还有一部分在使用集体智能落纱机实现落纱过程，集体智能落纱机的使用的确可以减轻劳动力，但是这将大大增加工厂的生产成本，因为集体智能落纱机的使用条件是一对一，即一台机器对应一台智能落纱机。极少数工厂正在使用独立式智能落纱机，但是国内生产的智能落纱机会不断出现故障，很难满足工作需求，所以智能落纱机的在中国的应用也比较局限。

就纺织过程的落纱环节而言，国内急需一种可以快速插拔，效率高并且故障率低的全自动化智能落纱机，弥补现有落纱机的不足。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种带视觉的自动落纱机控制系统在运动的过程中精准抓取纱锭的伺服电机控制方法，使落纱机精准抓取纱锭，实现了落纱过程的高效、低故障、快速，减少了人力成本，提高了企业效益。

本发明的实施例提供一种带视觉的自动落纱机控制系统，包括控制系统、末端执行器、光电传感器、视觉控制系统、前后伺服驱动器、左右伺服驱动器、上下伺服驱动器、主车伺服驱动器、前后伺服电机、左右伺服电机、上下伺服电机以及主车伺服电机；所述光电传感器用于在落纱机主车沿纺纱机做匀速直线运动过程中检测流水线各纱锭的固定距离和纱锭数目，确定末端执行器运动的动作位置；所述视觉控制系统用于识别出末端执行器和纱锭，确定末端执行器的准确位置和将要抓取的纱锭的准确位置，通过纱锭的准确位置计算出末端执行器的期望位置，将末端执行器的准确位置和期望位置相比较得到偏差，确定机械臂末端执行器抓取纱锭需要移动的方位；主车伺服电机负责落纱机沿纺纱机直线运动；前后伺服电机、左右伺服电机、上下伺服电机负责末端执行器相对于落纱机做三维运动，其中前后伺服电机控制末端执行器相对于自动落纱机做前后运动；左右伺服电机控制末端执行器相对于自动落纱机做左右运动；上下伺服电机控制末端执行器相对于自动落纱机做上下运动。

进一步地，所述视觉控制系统通过串口与控制系统相互通信，控制系统通过导线分别与前后伺服驱动器、左右伺服驱动器、上下伺服驱动器、主车伺服驱动器、光电传感器相连接，前后伺服驱动器通过导线与前后伺服电机相连接、左右伺服驱动器通过导线与左右伺服电机相连接、上下伺服驱动器通过导线与上下伺服电机相连接、主车伺服驱动器通过导线与主车伺服电机相连接。

进一步地，所述光电传感器在落纱机沿纺纱机做匀速直线运动过程中检测流水线各纱锭的固定距离和纱锭数目，当达到抓取数目时向控制系统发出运动信号，控制系统根据流水线各纱锭的固定距离给出末端执行器运动到动作位置；控制系统向左右伺服驱动器发出控制信号，左右伺服电机控制末端执行器相对于自动落纱机的行走方向反向运动至满纱纱管的位置并保持相对静止，然后控制系统控制前后伺服电机、上下伺服电机带动末端执行器运行到动作位置，从而使末端执行器与纱锭保持相对静止，完成跟踪控制。

进一步地，视觉控制系统包括摄像头和视觉信息处理装置；视觉控制系统采集并处理视觉信息，识别出末端执行器和纱锭，将其对应的像素从背景图像中分割出来，得到末端执行器的准确位置和将要抓取的纱锭的准确位置，通过纱锭的准确位置计算出末端执行器的期望位置，将末端执行器的准确位置和期望位置相比较得到偏差，视觉控制系统根据偏差给出末端执行器需要移动的位置并向控制系统发出定位数据，使末端执行器对准纱锭。

进一步地，主车编码器输出的主车实际速度作为负反馈与末端执行器左右移动速度进行比较后输入给控制系统，控制系统根据比较值控制左右伺服电机的转速，补偿主车的速度。

进一步地，控制系统根据笛卡尔空间坐标规划机械臂运动位姿，通过逆运动学求解关节位置给定值控制机械臂在期望的位置基础上消除位置偏差，控制末端执行器对准纱锭。

进一步地，在控制末端执行器对准纱锭时，视觉控制系统向控制系统发出插拔纱锭指令，末端执行器执行插拔动作。

进一步地，所述控制系统采用PLC控制系统。