本發(fā)明涉及自動(dòng)化裝車(chē)領(lǐng)域，尤其涉及智能車(chē)輛識(shí)別系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前裝車(chē)行業(yè)為高危型，重體力行業(yè)，尤其是以水泥為代表的作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生高粉的行業(yè)，其勞動(dòng)強(qiáng)度高，對(duì)人的危害大，勞動(dòng)效率低，設(shè)計(jì)一種能夠用機(jī)器替代人的自動(dòng)化系統(tǒng)顯得尤為重要。

為了彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)對(duì)自動(dòng)化裝車(chē)行業(yè)的缺陷，將激光激光測(cè)距儀自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備與機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)對(duì)車(chē)輛的識(shí)別與定位進(jìn)而來(lái)指導(dǎo)機(jī)器人進(jìn)行裝車(chē)作業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器替代工人來(lái)完成裝車(chē)作業(yè)，提高裝車(chē)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于激光掃描儀的車(chē)輛識(shí)別與定位系統(tǒng)，并且控制直角坐標(biāo)柔性機(jī)器人來(lái)進(jìn)行裝車(chē)作業(yè)。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種袋狀物料裝車(chē)機(jī)器人車(chē)輛識(shí)別與控制系統(tǒng)，它由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種袋狀物料裝車(chē)機(jī)器人車(chē)輛識(shí)別與控制系統(tǒng)，其包括：二維激光掃描儀、云臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、云臺(tái)支架、云臺(tái)零點(diǎn)開(kāi)關(guān)、定距吐包緩存裝置、激光對(duì)射傳感器、行走機(jī)構(gòu)、擺臂機(jī)構(gòu)以及提升機(jī)構(gòu)。本系統(tǒng)通過(guò)opengl進(jìn)行車(chē)廂底座進(jìn)行三維重建，該傳感器通信模式為tcp+http模式；開(kāi)發(fā)平臺(tái)為vs2010。本發(fā)明可以將識(shí)別系統(tǒng)獲取的三維點(diǎn)云進(jìn)行提取與處理，對(duì)車(chē)輛進(jìn)行識(shí)別與定位，通過(guò)定距吐包裝置對(duì)輸送帶傳送的水泥包進(jìn)行排序處理，保證下料的順序性。通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)求解計(jì)算出裝車(chē)機(jī)器人到達(dá)預(yù)訂裝車(chē)起始點(diǎn)以及各個(gè)軌跡各伺服電機(jī)所需要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，進(jìn)而來(lái)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行精確控制，保證裝車(chē)的順利進(jìn)行。

本發(fā)明的有益效果如下：

本設(shè)備利用r2000倍加福激光掃描儀以360°50hz對(duì)車(chē)輛進(jìn)行測(cè)距掃描，掃描識(shí)別與定位，精確掃描出車(chē)長(zhǎng)、車(chē)寬與車(chē)高，誤差在0.1cm以內(nèi)，對(duì)平板車(chē)、工程車(chē)等不同車(chē)輛的卸料位置加以區(qū)分，合理安排物料位置，實(shí)現(xiàn)有限空間最大化利用，有效的避免了因人工操作而造成的物料安排不合理所導(dǎo)致的空間不合理利用、因路況導(dǎo)致物料掉落等缺陷。

另外，控制系統(tǒng)由包括三軸同步移動(dòng)x方向精確移動(dòng)機(jī)構(gòu)，z方向伺服卷簾提升機(jī)構(gòu)，y方向絲杠平移機(jī)構(gòu)，分別對(duì)應(yīng)了掃描儀所掃描出的車(chē)長(zhǎng)、車(chē)高、車(chē)寬進(jìn)行精確操作。三維立體操作，通過(guò)定距吐包裝置對(duì)輸送帶傳送的水泥包進(jìn)行排序處理，保證下料的順序性，更易于控制卸料的位置，從而更容易優(yōu)化裝車(chē)工藝。

此外，本系統(tǒng)通過(guò)opengl進(jìn)行車(chē)廂底座的三維重建，opengl獨(dú)立于窗口系統(tǒng)和操作系統(tǒng)，是一個(gè)開(kāi)放的三維圖形軟件包。以它為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序可以十分方便地在各種平臺(tái)間移植；opengl可以與visualc++緊密接口，便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的有關(guān)計(jì)算和圖形算法，可保證算法的正確性和可靠性；opengl使用簡(jiǎn)便，效率高。

此外，該傳感器通信模式為tcp+http模式，tcp最大的優(yōu)點(diǎn)是可靠，http協(xié)議支持客戶/服務(wù)器模式，操作起來(lái)簡(jiǎn)單快速，非常靈活。兩者結(jié)合的通信模式操作簡(jiǎn)單并且非?？煽?。

此外，該控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)為vs2010，該平臺(tái)全面兼容win7、vista，加入了更多功能更加穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)崩潰，編譯也不會(huì)出錯(cuò)，優(yōu)化編譯，讓程序執(zhí)行起來(lái)效率更高，調(diào)試過(guò)程中的“逐調(diào)試”、“斷點(diǎn)”等功能穩(wěn)定且強(qiáng)大，大大縮短調(diào)試時(shí)間，更加全面的錯(cuò)誤提示，并提供幾種修改方案，使操作系統(tǒng)更可靠。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)根據(jù)與附圖相關(guān)聯(lián)的以下實(shí)施方式的說(shuō)明會(huì)變的更清楚。在該附圖中：

圖1是機(jī)器人車(chē)輛識(shí)別與控制系統(tǒng)掃描和識(shí)別結(jié)構(gòu)圖；

圖2是機(jī)器人車(chē)輛識(shí)別與控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖3是機(jī)器人車(chē)輛識(shí)別與控制系統(tǒng)控制、識(shí)別、開(kāi)始停止結(jié)構(gòu)圖；

圖4是機(jī)器人車(chē)輛識(shí)別與控制系統(tǒng)控制皮帶機(jī)、滾筒結(jié)構(gòu)圖；

圖5是機(jī)器人車(chē)輛識(shí)別與控制系統(tǒng)控制面板、傳感器、開(kāi)始停止結(jié)構(gòu)圖；

圖6是機(jī)器人車(chē)輛識(shí)別與控制系統(tǒng)識(shí)別、傳感器結(jié)構(gòu)圖；

圖7是機(jī)器人車(chē)輛識(shí)別與控制系統(tǒng)傳感器、控制、開(kāi)始停止結(jié)構(gòu)圖；

圖8是袋狀物料裝車(chē)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)圖；

圖9是掃描算法程序框圖；

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖說(shuō)明本發(fā)明所涉及的袋狀物料裝車(chē)機(jī)器人車(chē)輛識(shí)別與控制系統(tǒng)。

首先，說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施例所涉及的袋狀物料裝車(chē)機(jī)器人車(chē)輛識(shí)別與控制系統(tǒng)。圖2示出本發(fā)明的第一勢(shì)力所涉及的袋狀物料裝車(chē)機(jī)器人車(chē)輛識(shí)別與控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明的第一實(shí)施例所涉及的袋狀物料裝車(chē)機(jī)器人車(chē)輛識(shí)別與控制系統(tǒng)的特征在于，具有：袋狀物料裝車(chē)機(jī)器人12上的線上拖拽引導(dǎo)裝置2，料袋轉(zhuǎn)位裝置3，料袋輸送皮帶機(jī)裝置4，料袋緩存裝置5，料袋擠壓整形裝置6、料袋精確調(diào)整裝置7，料袋投放坐標(biāo)碼垛裝置8，投放坐標(biāo)碼垛升降擺動(dòng)裝置9，r2000倍加福激光掃描儀10、總控制器11；r2000倍加福激光掃描儀10，其用來(lái)掃描待裝車(chē)輛14的位置及尺寸；車(chē)輛識(shí)別與定位系統(tǒng)15，與掃描儀10之間用以太網(wǎng)通信；設(shè)備的開(kāi)始、停止與回零系統(tǒng)16，通過(guò)動(dòng)力與編碼器專用線纜控制自動(dòng)裝車(chē)機(jī)器人12的開(kāi)始、停止與回零；設(shè)備報(bào)警、急停裝置17，與自動(dòng)裝車(chē)機(jī)器人12通過(guò)動(dòng)力與編碼器專用線纜進(jìn)行交互通信；裝車(chē)信息控制面板18，通過(guò)485通信與工控機(jī)進(jìn)行通信。

如圖1、圖8、圖9所示，首先，把袋狀物料裝車(chē)機(jī)器人車(chē)輛識(shí)別與控制系統(tǒng)初始化，初始化完成之后等待待裝車(chē)輛14進(jìn)入等候區(qū)域，車(chē)輛進(jìn)入等候區(qū)域之后r2000倍加福激光掃描儀13開(kāi)始掃描，掃描數(shù)據(jù)以以太網(wǎng)通信傳輸?shù)焦た貦C(jī)的車(chē)輛識(shí)別與定位系統(tǒng)15，系統(tǒng)讀取第一標(biāo)定點(diǎn)距離d，按照協(xié)議讀取順序距離點(diǎn)d1，如果d減去d1大于m，則記錄x1，如果d減去d1小于m，繼續(xù)進(jìn)行判斷。按照笛卡爾坐標(biāo)特征讀取d2，如果d2減去d2大于n，則記錄x2，如果d2減去d2小于n，繼續(xù)判斷。啟動(dòng)云臺(tái)轉(zhuǎn)向90度運(yùn)動(dòng)，讀傳感器初始位置的距離，根據(jù)編碼器的角度實(shí)時(shí)求解d3，以及根據(jù)激光掃描儀的度數(shù)求解y1，如果d減去d3大于k，則記錄y1，如果d減去d3小于k，繼續(xù)判斷。同上所述記錄y2,輸出車(chē)輛位置、大小坐標(biāo)。操作人員對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，如果正確則開(kāi)始讓工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，如果錯(cuò)誤重新掃描數(shù)據(jù)重復(fù)掃描之后的步驟，不再累述。

如圖3、圖9所示，當(dāng)工控機(jī)數(shù)據(jù)處理完成之后，在裝車(chē)信息控制面板18輸入車(chē)輛類型、裝車(chē)噸數(shù)和行包數(shù)，點(diǎn)擊裝車(chē)信息控制面板18上的開(kāi)始裝車(chē)按鈕，將數(shù)據(jù)通過(guò)485通信傳輸?shù)焦た貦C(jī)上。然后，設(shè)備的開(kāi)始、停止與回零系統(tǒng)16啟動(dòng)自動(dòng)裝車(chē)機(jī)器人12上的料袋投放坐標(biāo)碼垛裝置8上的定位電機(jī)，自動(dòng)裝車(chē)機(jī)器人12運(yùn)行到初始裝車(chē)位置。

如圖4、圖8所示，自動(dòng)裝車(chē)機(jī)器人12運(yùn)行至初始位置后通過(guò)動(dòng)力與編碼器專用線纜與設(shè)備的開(kāi)始、停止與回零系統(tǒng)16進(jìn)行通信，其控制自動(dòng)裝車(chē)機(jī)器人12上的開(kāi)始工作鈴發(fā)出響聲，然后袋狀物料裝車(chē)機(jī)器人12上的線上拖拽引導(dǎo)裝置2，料袋輸送皮帶機(jī)裝置4，料袋緩存裝置5，料袋擠壓整形裝置6、料袋精確調(diào)整裝置7開(kāi)始運(yùn)行。

如圖5、圖8所示，當(dāng)物料傳送到自動(dòng)裝車(chē)機(jī)器人12的小擺臂，其上的計(jì)數(shù)器一開(kāi)始計(jì)數(shù)通過(guò)動(dòng)力與編碼器專用線纜與工控機(jī)的控制面板通信，數(shù)量顯示到控制面板上。物料進(jìn)入自動(dòng)裝車(chē)機(jī)器人12的料袋緩存裝置5后，其上的激光對(duì)射計(jì)數(shù)器二感應(yīng)物料11開(kāi)始計(jì)數(shù)，通過(guò)動(dòng)力與編碼器專用線纜與工控機(jī)的控制面板通信，數(shù)量顯示到控制面板上。自動(dòng)裝車(chē)機(jī)器人12的緩存伺服電機(jī)快速旋轉(zhuǎn)額定脈沖，吐出物料，并且計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器滿足匹數(shù)，緩存停止，等待。物料進(jìn)入下滑道，激光對(duì)射傳感器三，等待物料，當(dāng)物料從中間經(jīng)過(guò)，計(jì)數(shù)器加1，通過(guò)動(dòng)力與編碼器專用線纜與工控機(jī)的控制面板通信，數(shù)量顯示到控制面板上。工控機(jī)上的開(kāi)始、停止與回零系統(tǒng)16啟動(dòng)料袋輸送皮帶機(jī)裝置4、料袋投放坐標(biāo)碼垛裝置8上的三個(gè)行走伺服電機(jī)同步運(yùn)動(dòng)一個(gè)包的距離脈沖等待并等待激光對(duì)射傳感器三加1。

如圖6、圖8所示，等待計(jì)數(shù)器3計(jì)數(shù)滿足匹數(shù)后通過(guò)動(dòng)力與編碼器專用線纜與工控機(jī)的車(chē)輛識(shí)別與定位系統(tǒng)15通信，其控制自動(dòng)裝車(chē)機(jī)器人12的料袋轉(zhuǎn)位裝置3進(jìn)行擺臂運(yùn)動(dòng)，準(zhǔn)開(kāi)始下料第二列，重復(fù)鈴響之后的步驟，不再累述。

如圖6、圖8所示，當(dāng)?shù)谝粚酉铝贤瓿芍筌?chē)輛識(shí)別與定位系統(tǒng)15通信，其控制自動(dòng)裝車(chē)機(jī)器人12進(jìn)行提升運(yùn)動(dòng)，重復(fù)鈴響之后的步驟不再累述。

如圖7、圖8所示，當(dāng)自動(dòng)裝車(chē)機(jī)器人12上的激光對(duì)射一計(jì)數(shù)完畢，工控機(jī)的開(kāi)始、停止與回零系統(tǒng)16控制響鈴，停止裝包。當(dāng)自動(dòng)裝車(chē)機(jī)器人12上的激光對(duì)射傳感器二，計(jì)數(shù)滿足裝車(chē)要求，其通過(guò)動(dòng)力與編碼器專用線纜與工控機(jī)的開(kāi)始、停止與回零系統(tǒng)16控制料袋緩存裝置5停止運(yùn)動(dòng)，緩存停止。當(dāng)自動(dòng)裝車(chē)機(jī)器人12上的激光對(duì)射傳感器三，計(jì)數(shù)滿足裝車(chē)需要，其通過(guò)動(dòng)力與編碼器專用線纜與工控機(jī)的開(kāi)始、停止與回零系統(tǒng)16控制線上拖拽引導(dǎo)裝置2，料袋輸送皮帶機(jī)裝置4，料袋緩存裝置5，料袋擠壓整形裝置6、料袋精確調(diào)整裝置7停止運(yùn)動(dòng)，裝車(chē)完成。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。