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                        紐扣分揀設備開發設計

                        添加時間:2019/01/08 來源:安徽理工大學 作者:姚暢
                        市場上雖然在機器視覺技術和產品分揀方面都已經有所發展,但是將兩者相結合并且應用于散狀顆粒物的分揀的設備并為得到開發和研制。目前機器視覺的效率還不能滿足大量散狀顆粒物分揀的要求。
                        以下為本篇論文正文:

                        摘要

                          本論文所關注的內容是以大批量散狀顆粒物產品分揀設備的設計為研宄目標,這種級別產品的分揀設備由于研發和生產成本問題的制約,一般不被人們所重視。

                          市場上的產品分棟主要集中在大體積產品如物流快遞等的分揀行業。其根源主要是很多生產散狀顆粒物的企業無科研和經濟實力開發分揀設備,依舊使用傳統的人工分揀等方法,這嚴重影響了生產效率和分揀的準確率。本論文以紐扣分揀設備為研究對象,通過對該類產品的開發,使人們了解到散狀顆粒物分揀相關技術,并可對該行業技術的提升具有一定的技術參考價值。圍繞這一中心本論文所做的工作如下:

                          基于運動學和力學的基本理論及原理,結合散狀顆粒物的結構特點,利用圖形識別技術,提出了該類產品的分揀原理及分揀設備的設計方法及原理,給出了具體的結構形式及相關關鍵的選型方法;針對大批量產品的生產特點,結合現代圖形識別技術,提出了采用機器視覺的方法,總結出各類相關智能元器件的選型原則;基于機、電、氣一體的原理,針對本研究對象,概述了其控制氣動系統的設計方法。

                          通過機械結構設計與電器、氣動技術的結合,并采用機器視覺技術,設計了一臺自動進行紐扣分揀的設備,設備分揀效率可達到24粒/s,大大提高了紐扣分揀效率,促進了散狀顆粒物分揀行業自動化水平的提高。

                          關鍵詞:散狀顆粒物;分揀設備;機器視覺;紐扣

                        Abstract

                          The development of products sorting equipment for large bulk particles was put forward to be the research goal in the content of this topic. Because of the cost in research, development and production, the sorting equipment of this kind of product is generally not paid attention to. The sorting of products on the market is mainly concentrated in the sorting industry of large volume products such as logistics express and so on. The main reason is that many enterprises that produce granular particulates do not have scientific research and economic strength to develop sorting equipment. They still use traditional manual sorting methods, which seriously affects the efficiency of production and the accuracy of sorting. The research object of this topic is button sorting equipment. Through the development of this kind of product, we can know the related technology of particulate sorting and provide some technical reference value for the improvement of the technology in this industry. The work done around this central topic is as follows:

                          Based on the basic theory and principle of kinematics and mechanics, the structural characteristics of the bulk particulate material was combined, graphic recognition technology was utilized, the sorting principle of this kind of product, the design method and principle of sorting equipment were put forward, the selection method of specific structural form and related key were given; According to the production characteristics of large quantities of products, modem graphic recognition technology was combined with, the method of using visual recognition was proposed, the selection principle of all kinds of related intelligent components was summarized; Based on the principle of integration of machine, electricity and gas5 aiming at the object of this study, the design method of it’s control pneumatic system was outlined.

                          Through the combination of mechanical structure design, electrical appliances, pneumatic technology, and the use of machine vision technology, a device for automatic button sorting was designed. The sorting efficiency of the equipment can reach 24 per second which greatly improved the efficiency of button sorting and promoted the improvement of the automation level of the bulk particle sorting industry.

                          KeyWords: bulk particles, sorting equipment, machine vision, button

                          現代工業生產線對所生產的產品質量和生產效率的要求越來越高,然而在產品生產過程中,由于存在某一些不可控因素將會產生不合格品現象,在大批量生產的散狀顆粒物中尤為明顯,常常會面臨著如剔除生產線不合格產品的技術難題。

                          通過對紐扣等散狀顆粒物生產線的調研發現:大多數生產線采用的分揀方法依然是傳統的人工分揀,這種分揀方法已經無法滿足現代高質高率生產要求,開發高效分揀與檢測設備是亟待解決的生產現實課題。散狀顆粒物由于本身體積較小、質量較輕、數量大且可能材料強度低,其設計開發的分揀設備面臨的技術難題更大,也會更多。本論文以大批量散顆粒狀的紐扣分揀設備為研究對象,該設備是高效率、高分辨的機電一體產品,其主要由機械驅動、機械輸送、機械分揀、氣動控制、電器集中控制系統等部件組成。其中核心部件為圖像視覺識別系統,可實現對被控制識別的對象(紐扣)進行圖像的采集和認識并實現分掠功能。

                          通過市場調研和綜合現有相關文獻獲悉:由于大部分散狀顆粒物為低成本生產產品,生產商所具備的科研實力有限,使用分棟設備成本返回周期較長,因此散狀顆粒物分揀設備在市場上并未得到廣泛使用,這一情況在國外發達國家同樣如此。市場上對于散狀顆粒物的識別技術已經初步成型,國內如凌華科技、大恒圖像、視覺龍等視覺公司已經初具規模,可解決實際視覺問題并開發產品,并且開始在國內大力推廣使用機器視覺產品[1]。雖然行業在散狀顆粒物的識別方面已經具備了相應的技術水平,但是在產品識別與分揀相結合的設備開發方面尚未成熟,以紐扣分揀設備為例,國內的眾多公司如西安?艘装罟怆娍萍加邢薰疽呀涢_發出紐扣檢測設備,但是設備不具有分揀功能,將識別與分揀相結合是目前市場上設備開發需要關注的焦點。因此圍繞該領域開展一定的技術研究開發具有較好的市場應用前景和較高經濟價值。

                          本課題所研宄的顆粒物是對體積較小散狀顆粒物如紐扣、硬幣和藥丸等類產品,其在形體尺寸上是毫米級別上的宏觀物。散狀顆粒物即是生產線上大批大量生產呈無序狀態分布的小體積產品,產品未進行包裝、排序等處理,零散的分布在生產線上。而部分散狀顆粒物在生產過程中由于存在不同程度一定的不合格品,需要通過相關設備對其進行識別和剔除處理[2],這一過程就稱為散狀顆粒物分揀。

                          散狀顆粒物分揀過程主要包括輸送、排序、檢測和分離,各階段都存在多種技術措施。如何實現高效、高質的分揀是該類生產研發的核心和關鍵,它直接影響該類生產的推廣和應用。散狀顆粒物分揀過程的檢測方法除人眼識別外,還有質量檢測、氣動檢測和機器視覺三種主要的自動檢測方法,按照識別設備與散狀顆粒物是否接觸,可分為接觸性檢測和非接觸性檢測。其中,質量檢測和氣動檢測都因檢測過程需對產品發生直接或間接的接觸,屬于接觸性檢測;機器視覺檢測過程設備與散狀顆粒物不產生接觸,機器視覺屬于非接觸性檢測。

                          紐扣分揀設備原理:

                        合格紐扣示意圖
                        合格紐扣示意圖

                        不合格紐扣示意圖
                        不合格紐扣示意圖

                        機器視覺基本組成示意圖
                        機器視覺基本組成示意圖

                        工業相機示意圖
                        工業相機示意圖

                        WP-UFV系列相機示意圖
                        WP-UFV系列相機示意圖

                        直方圖均衡化處理結果圖
                        直方圖均衡化處理結果圖

                        平滑處理結果圖
                        平滑處理結果圖

                        目錄

                          摘要
                          Abstract
                          引言
                          1 緒論
                            1.1 散狀顆粒物分揀
                              1.1.1 散狀顆粒物分揀的概念
                              1.1.2 散狀顆粒物分揀的發展
                              1.1.3 散狀顆粒物分揀在國內外的研究現狀
                            1.2 機器視覺
                              1.2.1 機器視覺概念
                              1.2.2 機器視覺的發展
                              1.2.3 機器視覺的國內外研究現狀
                            1.3 課題的研究內容及研究意義
                              1.3.1 研究內容
                              1.3.2 研究意義
                          2 分揀設備整機結構設計方法
                            2.1 分揀設備的工作原理
                              2.1.1 分揀目的和要求
                              2.1.2 本研究對象工作原理
                            2.2 分揀設備主要組成部分及作用
                              2.2.1 主要組成部分
                              2.2.2 主要組成部分的作用
                            2.3 分揀設備結構設計方法
                              2.3.1 總體方案設計方法
                              2.3.2 輸送機構設計方法
                              2.3.3 排序定位機構設計方法
                              2.3.4 視覺識別系統設計方法
                              2.3.5 次品分離裝置設計方法
                              2.3.6 集中控制系統設計方法
                            2.4 本章小結
                          3 機器視覺系統原理及結構
                            3.1 機器視覺部分設計目標及要求
                            3.2 機器視覺部分的主要組成及選型補充
                              3.2.1 主要組成及功能
                              3.2.2 元件的選型
                            3.3 機器視覺技術
                              3.3.1 紐扣圖像預處理
                              3.3.2 圖像邊緣檢測
                              3.3.3 圖像識別步驟
                            3.4 本章小結
                          4 氣動控制系統工作原理及設計方法
                            4.1 設計目標
                            4.2 回路設計
                            4.3 氣動回路仿真分析
                            4.4 PLC程序設計
                            4.5 本章小結
                          5 總結與展望
                            5.1 總結
                            5.2 展望
                          參考文獻
                          致謝
                          作者簡介及讀研期間主要科研成果

                        (如您需要查看本篇畢業設計全文,請您聯系客服索。

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