[发明专利]一种筒子纱纱杆定位检测机器人及方法

权利要求书

1.一种筒子纱纱杆定位检测机器人，其特征在于：包括门架结构、运动系统、视觉系统和控制系统；所述运动系统和视觉系统都安装在所述门架结构上，并与所述控制系统连接；所述视觉系统将采集到的图像信息传输至所述控制系统，所述控制系统根据接收到的图像信息控制所述运动系统动作；

所述运动系统包括X轴支架、Y轴支架、Z轴支架和A轴支架，以及分别设置在各轴支架上的伺服电机，各所述伺服电机均与所述控制系统连接，由所述控制系统控制各所述伺服电机动作，进而驱动相应轴支架进行运动；

构成三坐标系统的所述X轴支架、Y轴支架和Z轴支架及相应伺服电机采用直线导轨形式，所述Z轴支架底部的侧面上设置有所述视觉系统，所述视觉系统包括工业摄像机和环形光源，所述工业摄像机设置在所述Z轴支架下端的侧边，位于所述工业摄像机下部套设有所述环形光源；所述Z轴支架上的伺服电机带动所述Z轴支架上下移动，同时带动所述工业摄像机和环形光源一起上下移动；所述X轴支架和Y轴支架通过各自的伺服电机控制所述视觉系统左右水平移动，带动所述视觉系统达到指定纱杆的坐标位置；纱笼回转工位安装在地面上，所述A轴支架设置在所述纱笼回转工位处，采用回转支撑结构，用于承载标准纱笼，并通过A轴的伺服电机控制带动所承载的纱笼移动；

所述控制系统包括控制器、X轴驱动器、Y轴驱动器、Z轴驱动器、A轴驱动器和电源，所述控制器由所述电源供电；所述控制器经工业交换机接收所述视觉系统传输至的图像信息，将接收到的图像信息处理后转换为控制指令，经数据总线分别传输至所述X轴驱动器、Y轴驱动器、Z轴驱动器和A轴驱动器，由各驱动器驱动相应轴的所述伺服电机动作。

2.如权利要求1所述机器人，其特征在于：所述Z轴支架下端的端部设置有筒子纱自动装卸手爪机构。

3.如权利要求1所述机器人，其特征在于：所述工业摄像机采用大恒图像水星系列GigE数字摄像机；纱杆杆头与所述工业摄像机的镜头距离为200～300mm；所述工业摄像机与所述Z轴支架平行安装，角度误差应不大于1°。

4.如权利要求1所述机器人，其特征在于：所述控制器采用西门子S7-1217控制器，所述数据总线采用ProfiNET总线。

5.一种基于如权利要求1至4任一项所述机器人的筒子纱纱杆定位检测方法，其特征在于包括以下步骤：

1）由工业摄像机对每一根纱杆进行图像采集后，将图像信息传输至控制器，由控制器进行图像处理；

2）控制器根据接收到的图像信息进行图像处理，并对每一根纱杆进行视觉定位校准，将工业摄像机各个纱杆的对中基准坐标进行校准和记录；

3）对已校准记录原始对中坐标的纱杆进行视觉检测：由视觉系统发出检测请求检测新纱杆的指令，向视觉系统写入当前请求的纱杆编号；实时判断当前位置纱杆编号是否相同，在位置不同时发出继续请求的指令，在位置相同时运动到视觉系统请求的纱杆上方并返回当前纱杆编号以示就位；视觉系统读取到当前纱杆编号等于请求编号时进行检测，并记录检测坐标结果，完成纱杆定位视觉检测。

6.如权利要求5所述方法，其特征在于：所述步骤1）中，图像处理包括以下步骤：

1.1）进行工业摄像机标定，通过标准圆对准工业摄像机中心，计算像素值与标准圆直径对应关系；

1.2）获取包含待检测纱杆杆头图像的原始采集图像；

1.3）对原始采集图像进行自动阈值分割，并提取连通域，得到待检测纱杆杆头的连通域图像；

1.4）对待检测纱杆杆头连通域进行质心提取，获得质心即为纱杆杆头图像坐标系下的中心位置坐标；

1.5）进行坐标系转换，将图像坐标系转化为实际坐标系下的坐标，通过与原始位置坐标对比，获得实际偏移尺寸；

1.6）进行缺陷估计，对得到的连通域图像进行特征分析，计算获得面积、形状特征，与标准纱杆杆头的面积、形状特征进行对比，进而判断纱杆杆头是否存在缺陷，对缺陷程度通过面积比进行评估，给出纱杆坐标的可信度。