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03/06
2007
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三维成像技术在橡胶原料处理中的应用
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2007-03-06 16:32:45来源: 中国机器视觉网

    尽管很多橡胶产品所应用到的原材料都是石油,东南亚地区从植物中提取的天然橡胶更适用于辐射状轮胎的生产。正因如此,一些轮胎生产商应用大量进口的橡胶原料产品来制造产品。

    橡胶原料在大小接近2 × 1.6 × 1.2 米不等的包装箱内运送。“这样的包装不只在颜色,大小,重量上不同,还常随意包装。”德国ACT System总经理Tobias Berlin说。“可能最糟糕的还是橡胶在自然状态下散发出的一种很强烈的刺激性气味。”

    在橡胶原料还不能被处理之前,人们将其从包装箱内取出,然后放置在生产线上。过去,这一过程有人来完成。为了减少成本,轮胎制造商开始寻找采用机器视觉设备来进行自动处理。“可惜的是,二维灰阶和彩色机器视觉系统并不适用于这个过程,它们无法检测出这些随意包装箱之间的距离差距。” Berlin说。

    由于在现场操作中,成像系统必须能够指导机器手来进行这项工作,Berlin和他的同事们采用了基于来自德国SICK公司的LMS 400 激光测量系统的三维测量方法。“这套系统测量范围为3米,角分辨率为0.1度,配有集成以太网界面。LMS400具有一定的速度和准确性,可对包装箱,集装架及目标物进行多维检测,并能为机器人控制器生成相应的信息。”Berlin说。

    LMS系统被架置在一条铝轨上,可在橡胶集装架上移动。LMS 400系统,孔径角为70度,可在集装架上产生近800条纵横交织的分布线。“除可测定距离和角度外,在返回的数据线上的信息还包括从目标物上反射回的激光脉冲能量。”

    Berlin说,“这在只用距离测量不能满足对各对象间区别的检测上很有效。” 例如,由于从目标金属和橡胶上反射回的能量截然不同,这些数据可用于区分集装架边缘的区别(金属制成)及橡胶包装箱。当然,在机器视觉系统能够指导挑选安置系统抓取橡胶包装箱前,这些数据必须被处理并传送成三维图像(参看图片)。


集装架上的橡胶原料由机器人控制系统被随意包装。
通过采用3-D结构光照明后,数据实现可视化,
剃度测量算法可测定集装架上每捆橡胶的中心位置。

    三维数据被收集后,通过LMS400以太网端口传输至PC机,以用于观察。ACT Systems已经为数据的可视化开发出一系列基于PC的算法工具。原图像数据包括x, y,和 z 坐标数据,及扫描时每个点8字节的能量反射,然后将每条被扫描的线重新整理为一个距离数据库。

    “为了在集装架上确定橡胶包装箱的位置,在拓扑图中特定范围内的剃度变化必须被测量出来。通常剃度的变化不是很大,这可根据橡胶的包装来表明。然而,如果剃度变化很大,所表明的就是集装架上的包装箱之间的距离。” Berlin说。

    每个包装箱的坐标一旦被确定,就可以确定一大捆包装箱的中心位置,然后发送到基于RS-232界面的PLC。在最新的系统版本中,PLC将被用来控制配有客户定制的抓手器的Kuka机器人。

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