基于機(jī)器視覺(jué)的饅頭分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)

蔡倩倩 寧祎 王雷

摘要：針對(duì)我國(guó)饅頭的生產(chǎn)需求，將機(jī)器視覺(jué)技術(shù)結(jié)合工業(yè)機(jī)器人用于饅頭的分揀工作，提高了饅頭分揀的準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性。該文主要完成基于機(jī)器視覺(jué)的饅頭分揀設(shè)計(jì)，視覺(jué)標(biāo)定提出局部線性法的攝像標(biāo)定方法；針對(duì)饅頭的識(shí)別與定位采用Canny算子對(duì)圖像邊緣進(jìn)行提??；針對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤提出了“伺服電機(jī)+同步傳送帶”的形式，攻克了目標(biāo)的重復(fù)檢測(cè)問(wèn)題，并實(shí)現(xiàn)對(duì)饅頭的快速抓取。

關(guān)鍵詞：分揀策略；機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)標(biāo)定；目標(biāo)識(shí)別與定位；目標(biāo)跟蹤

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）23-0209-02

1 背景

目前，市場(chǎng)上由成型機(jī)生產(chǎn)出來(lái)的饅頭主要采用人工分揀包裝，不僅會(huì)對(duì)饅頭包裝造成二次污染，而且生產(chǎn)效率較低，難以滿足人們?nèi)粘Ｉ畹男枨?。在饅頭分揀過(guò)程中引入機(jī)器視覺(jué)和機(jī)器人等技術(shù)，顯著提高了饅頭的分揀效率，避免了饅頭食品的污染[1-2]。該文通過(guò)搭建基于機(jī)器視覺(jué)饅頭分揀系統(tǒng)平臺(tái)，并完成機(jī)器人對(duì)饅頭分揀過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)。

2 基于機(jī)器視覺(jué)的饅頭分揀平臺(tái)

如圖1所示，搭建了饅頭分揀系統(tǒng)平臺(tái)，該平臺(tái)主要組成部分有工控機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器、Delta機(jī)器人、夾持器和CCD相機(jī)等。

饅頭分揀原理：視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)采集運(yùn)動(dòng)饅頭圖像信息進(jìn)行分析處理，計(jì)算得出每個(gè)饅頭的位置、姿態(tài)等數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行信息處理；通過(guò)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)與圖像之間的關(guān)系，計(jì)算出運(yùn)動(dòng)饅頭的精準(zhǔn)位置。最后利用伺服電機(jī)控制末端執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)對(duì)饅頭的分揀[3-4]。如圖2所示。

3 機(jī)器人分揀系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 視覺(jué)系統(tǒng)標(biāo)定

視覺(jué)標(biāo)定是分揀工作的關(guān)鍵步驟，一般用到的方法有直接線性法（ DLT）、基于徑向排列約束的Tsai 法和兩步攝像機(jī)標(biāo)定法等[5]。該文主要采用局部線性法的標(biāo)定方法，利用棋盤格作為標(biāo)定模板，僅采集一幅圖片即可，極大簡(jiǎn)化了標(biāo)定過(guò)程。

如圖3所示為待測(cè)面上的特征點(diǎn)和成像平面的投影點(diǎn)。

4 總結(jié)

該文針對(duì)我國(guó)饅頭生產(chǎn)行業(yè)的需求，完成了對(duì)機(jī)器視覺(jué)的饅頭分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)。機(jī)器人對(duì)饅頭分揀過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)，主要包括視覺(jué)系統(tǒng)標(biāo)定、目標(biāo)識(shí)別與定位以及動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤，為后續(xù)機(jī)器人分揀系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究提供基礎(chǔ)。

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【通聯(lián)編輯：謝媛媛】