本发明公开了一种基于机器视觉技术的马铃薯分级控制方法及装置。在图像检测时，根据导向拨杆的数目将摄像机视场划分成相对应个数的虚拟通道；用逻辑值来表示每个虚拟通道上是否存在待分级马铃薯；控制处理单元根据检测得到的逻辑值来控制导向拨杆是否动作，当逻辑值为1时，其所对应的导向机构才由气缸向上推出，马铃薯与导向拨杆接触而改变运行轨迹，分离到对应的出料斜槽中；马铃薯由摄像机采集图像后，由图像检测结果，以马铃薯横径为直径画一个虚拟圆，根据虚拟圆所占据的虚拟通道来确定采用一个或多个导向拨杆来分离马铃薯。本发明可用于杂质、不同品质马铃薯的快速检测，同时可减少马铃薯的损伤，准确地实现马铃薯的分选。

目概况    目前，国内外大量应用弧焊机器人系统从整体上看基本都属第一代或准二代焊接机器人系统。由于焊接路径和焊接参数是根据实际作业条件预先设置的，在焊接时缺少外部信息传感和实时调整控制功能，这类弧焊机器人一般不能应对焊接作业条件严格的稳定性要求，焊接时缺乏“柔性”，表现出明显的缺点。在实际弧焊过程中，焊接条件是经常变化的，如加工和装配等误差会造成焊缝位置和尺寸的变化，焊接过程中工件受热及散热条件改变会造成焊道变形和熔透不均。    为克服机器人焊接过程中各种不确定性因素对焊接质量的影响，提高机器人作业智能化水平和工作的可靠性，要求弧焊机器人系统不仅能实现焊接参数的在线调整，且能实现焊缝的自动实时跟踪。己完成铝镁硅合金框架弧焊机器人柔性工作站焊缝智能跟踪与图象处理技术，使企业塞拉门设计制造的技术水平达国际先进水平。 本项目具有国际先进水平，拥有自主知识产权。 主要特点    已完成的项目，塞拉门框架的材料为铝镁硅合金，材料特殊、框架尺寸较大，焊点多而短、焊接质量要求高，故解决柔性夹具设计、实现两面焊接、满足多系列多规格门框尺寸的要求是体现了成果的先进性；    铝镁硅合金框架弧焊机器入柔性工作站所包括的柔性夹具、焊缝智能跟踪与图象处理技术，使企业塞拉门设计制造的技术水平达国际先进水平，体现了成果的创造性。技术指标    国内城市轨道车辆、高速列车的迅猛发展使得城轨门生产逐年猛增，品种不断翻新，但铝镁硅合金框架等主要零部件仍为手工焊接。由于手工焊接依赖于工人的技术水平，效率低，焊接质量欠佳，优质品率低，是制约我国城轨门产品升级的关键技术。    首选企业的高精度焊件达到：焊缝识别误差600×600像素， ±0. 25mm，±0.20mm;焊枪姿态误差，±0. 045mm，±0.040mm;其它误差（包括焊丝变形误差、工件热变形误差、焊接电流误差等），±0. 030mm，±0.020mm;视觉跟踪综合误差，±0.5mm，±0.35mm。市场前景    成果实施后使用单位使用前手工焊接的1.2万件／年，达到4万件。按人工焊接生产水平，支出费用为72万x3. 5=252万，机器人的投入成本1年半内可收回，且可满足使用单位近3-5年的发展需求。    按近几年使用单位产品产量的增长速度，2009-2010年产量可达5.5万件，2台机器人工作站每年可生产5. 68万件，完全满足生产要求。若仍用人工焊接则成本支出为72万x4. 6=331.2方元，而机器人工作台投入费用为零。企业每年可新增产值4-5亿元，利税1. 2-1.5亿元。    市场应用方面已具备推广应用的基本条件，该成果的完成，不仅可以提升企业高精度特材焊件设计制造的技术水平，提高企业技术创新能力和提升产业集聚度，使产品达同行业国内领先或国际先进水平，且可成为企业现代先进制造工艺与装备工程应用的一个亮点。通过开发研制，真正体现了产学研合作的现代高等教育理念，在高校和企业中锻炼出一批机器人研制方面、具有实战经验的科技人才。

该项目属于自动化技术领域。它为863计划中的型号研制任务“精密装配机器人（JZR）”提供了一套实用的视觉系统，应用该系统与其他传感器配合，使机器人能完成小型机电产品的装配作业，能实现装配过程的插入、拧紧等典型动作。该成果还可以应用在工业、国防、医学等其它相关领域。该系统在硬件体系结构、软件系统、识别方法等研究方面有重要创新，填补了国内空白，其主要技术指标已

项目简介 机器视觉技术是一门涉及人工智能、神经生物学、计算机科学、图像处理、模式识 别等诸多领域的交叉学科，其主要用计算机来模拟人的视觉功能，从客观事物的图像中 提取信息，进行处理并加以理解，最终用于实际检测、测量和控制，目前已经广泛应用 在工业和民用领域中。 三维全景视觉检测技术是近年来机器视觉领域研究的热点之一，目前在视觉监控领 域、机器人定位、机器人视觉伺服控制等方面得到了应用。现阶段全景视觉检测技术主 要围绕运动系统的定位、伺服速度和精度开展研究，江苏大学先进制造与现代装备工程

针对点焊（弧焊）机器人和重载搬运机器人的应用，开展机器人控制器核心技术相关研究，研究开发自主知识产权的高性能低成本的工业机器人控制器，实现工程应用。研究工业机器人控制器核心技术，完成控制器的研究与开发并实现工程化，实现示范应用及产业化目标。可达技术指标序号名称规格1插补周期4ms2重复定位精度20um3直线度40um4联动轴数六轴5伺服驱动接口脉冲6插补方式关节，直线，圆弧，曲线7上位机（示教器）LINUX+QT8下位机（控制器）UCOSII9加减速功能直线型和S型10语言标准安川 inform II指令系统11PLC功能内部软PLC，标准支持32输入/32输出点，可扩展128输入/128输出。128个定时器，128个计数器12现场总线接口RS485，RS232，CAN 一、系统关键技术 1.工业机器人控制系统的软硬件体系结构： (1) 基于领域建模的开发方法 研究面向机器人控制器开发的领域建模方法, 通过对机器人控制系统共性的提取和功能及非功能属性的抽象, 借助形式化描述及工具集成实现机器人控制系统在模型层的仿真和验证, 并研究可重用实时组件设计方法，使得开发的重点从底层代码转向机器人领域应用。 (2) 基于组件的开放式控制器的软件结构 根据机器人控制的特点和开放性的要求，研究机器人组件模型，组件划分方法，组件间的通信机制，连接配置方法以及系统的调度模型，并研究开放式机器人控制器的一般开发流程，开放式平台下多传感器机器人的控制方法。 (3) 开放式控制器模块化硬件结构 根据开放性的要求，研究硬件模块的划分方法，便于系统添加或更换各种接口、传感器等；采用基于标准总线的结构；研究多CPU系统的设计方法；研究基于FPGA的接口设计方法。 (4) 机器人操作系统 根据机器人应用需求，在开源操作系统的基础上增加机器人应用层接口、机器人算法，中间件，增强实时性能的任务调度算法。 2.高速、高精度工业机器人轮廓控制技术和柔性加减速技术： (1) 速度前瞻控制和拐角控制技术 前瞻处理的主要任务是获取路径信息，并根据速度、加速度和加加速度等机器人运动约束条件和选定的加减速规律进行速度规划。 (2) 柔性加减速技术 加减速控制算法可以避免机器人的冲击、振动，并在不增加系统运算量的情况下使得插补过程能够平滑快速的执行研究直线型加减速、S 型加减速、平滑 S 型加减速、力矩加减速提高系统的精度和速度。 (3) 最优轨迹规划算法 轨迹规划的任务是根据给定的路径点规划处通过这些点并满足边界约束条件的光滑的最优运动轨迹，研究时间最小的轨迹规划算法、能耗最小的轨迹规划算法、加速度最小的优化算法，使机器人的作业效率、能耗达到最优，同时确保运动的平稳性。 3.工业机器人编程语言规范： (1)编程语言规范 根据机器人不同应用领域的特点及具体要求，研究通用的机器人编程语言结构，定义词法及语法规则；充分考虑机器人控制系统的运动控制、运算-决策、通讯、工具指令以及传感器数据处理等基本功能，规划完善的指令集和内部函数集；定义机器人物理环境模型，确定编程语言指令与目标指令内在的逻辑关系。 (2) 编程环境设计 机器人编程环境具有以下特征：面向应用的数据结构、扩展的通用算法和数据结构。研究机器人语言程序的词法、语法和语义的分析，以及语法错误检查和系统逻辑错误检查技术；设计机器人语言程序解释器，实现机器人语言到系统内部指令的转化，并根据应用需求优化系统内部指令序列。 4.故障诊断、测试与可靠性技术： (1) 智能故障诊断系统 研究基于规则的专家系统，基于实例的专家系统，规则和实例混合的专家系统，基于规则控制的实例诊断系统。 (2) 可靠性技术 a.可靠性分析：对控制系统可靠性数据、故障模式、影响及危害度分析，以便发现设计、生产中的薄弱环节，为提高控制系统可靠性提供依据。 b.可靠性设计技术：采用简化设计、降额设计、冗余设计、EMC 设计、热设计、环境防护设计提高系统的可靠性。 c.可靠性试验技术：在研制阶段采用可靠性增长试验提高系统可靠性，通过可靠性鉴定试验确定系统定型，通过可靠性验收试验确定系统的可靠性是否达到要求，采用应力筛选试验提高产品的使用可靠性。通过加速寿命试验评估MTBF值是否达到。 d.软件可靠性试验技术：采用软件可靠性设计、可靠性增长测试、软件可靠性测试和软件可靠性验证测试提高软件可靠性、通过建立控制系统软件可靠性仿真测试平台提高软件可靠性测试水平。 5.面向重载机器人的先进控制算法： (1) 基于系统动力学模型的控制 针对重载机器人惯量变化大，固有频率低，高度非线性耦合的特点。研究基于机器人真实参数的动力学模型及实时求解。根据动力学模型，研究运动规划、柔性加减速以及模态控制等方面的技术，减少由于轨迹规划引起的机器人振动。 (2) 负载自动识别 针对机器人不同应用及负载变化，研究机器人在线自动识别负载的方法。 (3) 机器人空腔计算及处理 实现了机器人所能到达的所有位置范围计算，能提前提示用户示教的位置是否合法, 是否在机器人能到的位置。 (4) 立方干涉处理 实现了最多六个干涉区的设置，在多机器人相互配合运行工作时，通过干涉区避免了碰撞的危险性。二、对国家产业结构影响 我国汽车工业的工业机器人市场远未饱和。仅我国汽车工业就存在一个庞大的工业机器人市场，如果考虑到我国整个制造业的需要，工业机器人市场则更加庞大。 随着我国经济的快速发展和劳动力成本的不断提高，发展高科技产业，提高制造业生产自动化水平，由劳动密集型向技术密集型转变已经成为经济发展模式和制造产业结构调整的必由之路。随着计算机科学技术的不断发展，工业机器人应用领域也随之不断扩展和深化。工业机器人技术的发展，可以看做工业自动化的一场革命，南通作为科技重镇、制造重镇，把握机遇，迎接挑战，大力发展工业机器人制造业，应是一个战略性的决策。 应用范围： 伴随我国经济的高速增长，以汽车等行业需求为牵引，我国对工业机器人需求量急剧增加，国际工业机器人知名企业如ABB、FANUC 等纷纷在中国建厂，目前，我国工业机器人新装机量近90% 仍依赖进口。因此，对于工业机器人制造业，摆脱依赖关系，拒绝跟随式发展，成为目前国内基础制造业的重中之重。 工业机器人制造是一个崭新而又创新的产业，由于工业机器人应用极为广泛，其前景非常看好。本项目对工业机器人控制系统有其独到之处加之雄厚的制造业基础，两者相结合将为国内制造业开创一个新的主流产业。该产业的逐步形成既符合国家新兴高端制造业的产业发展规划，又为国家的经济腾飞打下坚实的基础。

“工业机器人教学实验工作站”。是用于“机械工程与自动化”、“工业自动化”等相关专业实验教学的理想实验设备。主要由标准型工业机器人、工件位置变换机、综合型末端执行器及气压和电气控制系统等组成。机器人选用日本安川电机公司的产品，属六自由度垂直多关节类型，最大持重为6公斤；工作范围约在以机器人为中心的半径为1373mm的圆形区域和高度为2393mm的月牙型区域内；重复位置精度0.08mm。 工件安装在变位机上，由变位机带动其实现工件的位置变换，以使机器人能够处于最佳作业位置。这是一台多姿态单轴交流伺服电机驱动式变位机。当装上夹具板时，便是一台双支点卧式变位机，在夹具板上可安装较大的工件或构件；如果卸去夹具板，摆动变位机机头，使其分别在30°、45°、60°和90°定位，成为一台斜置式或立式变位机，较适合于安装小型零件和套筒型零件。在作业中，它可以被看作是一台单轴机器人，它与六自由度机器人的协同动作，就被看成是两个机器人的协调作业过程。 末端执行器是一个综合手爪，通过快速地更换零件，就能使机器人分别完成真空吸盘搬运、机械手爪搬运、模拟弧焊、模拟点焊、模拟打磨和书写绘画等作业内容。 本科生实验有：①真空吸盘方式的物料搬运示教（水杯）②机械方式的物料搬运示教（方形铝块）③薄板构件模拟点焊示教④三通管模拟弧焊示教⑤车架模拟打磨示教⑥任意书写绘画示教⑦机器人自由度及工作范围概论实验⑧末端执行器信号传输实验。 研究生进行的课题有：①机器人位姿运动分析②机器人运动惯性及动力学分析③工业机器人离线示教系统的研究④图象处理在机器人位置调整中的研究。 应用于高等教育、职业教育、成人教育等各层次机电专业、自动化专业或机械工程及自动化专业教学的实验设备。可以用于课程教学实验、认识实习、生产实习、机电系统实践课、毕业设计。学生自己示教真空吸盘搬运、机械手爪搬运、模拟弧焊、模拟点焊、模拟打磨及书写绘画等作业或进行各种机器人作业的演示实验。其设备造价相当于国外同类设备的1/3~1/2。

工业机器人智能制造生产线 工业机器人智能制造生产线是以小型的柔性制造系统为载体，主要特点是占地空间小、操作安全、师生容易上手； 工业机器人智能制造生产线 可作为大专院校、中高职学生自动化专业、机电一体化专业、机器人专业、企业工程师进行机器人、数控加工、 材料出入仓库进一体化组建工业4.0智能无人工厂培训，提高阶段综合性学习与训练。 采用了模块化的设计，学生可以发挥自己的创新思维，对原有的生产流程进行创新改造。在掌握基础知识的前提下，进一步提高学生的积极性、动手能力和创新思维。 工业机器人智能制造生产线，是对工业现场大型设备进行提炼和浓缩的一款小型智能制造生产线实训设备，专门为职业院校、教育培训机构等而研制的，它适合机械制造及其自动化、机电一体化、电气工程及自动化、控制工程、测控技术、计算机控制、自动化控制等相关专业的教学和培训。融合了数控机床加工、光、电、气，包含了PLC、机器人、传感器、气动、工业控制网络、电机驱动与控制、计算机等诸多技术领域，对柔性制 造技术的工作过程进行研究，监控系统、主控PLC和下位PLC通过网络通讯技术构成一个完整的多级计算机控制系统，通过训练，使学生了解智能制造生产线的基本组成和基本原理，让学生全面掌握机电一体化技术的应用开发和集成技术，帮助学生从系统整体角度去认识。为信息学院自动化和电气工程自动化本科及其控制科学与工程研究生均提供了实验和科研的平台。 工业机器人智能制造生产线组成简介 1、立体仓库单元    立体仓库单元的主要功能是为系统提供加工工件原材料和储存成品件两大仓储功能，采用三层货架储存单元货物，用相应的物料搬运设备进行货物入库和出库作业的仓库。 2、环型流水线单元    环型流水线单元主要由铝合金型材基体、环行传输线、自动导向机构、变频调速系统、自动定位机构等组成。可完成对工件在不同速度下的输送，不同工位的自动定位，从而大大提高了自动环形传输线的工作效率。3、数控车床加工中心单元    数控车床加工中心单元采用小型化，占地小，用于整个工件的轴类部份的加工，采用自动门、自动装夹、四工位自动刀架、并有工件冷却加工系统，现实机加工件无人化DNC自动加工，配置伺服电机、工业级数控系统，精度高。 4、立式数控铣床加工单元    立式数控铣床加工单元采用小型化，占地小，用于整个工件三轴联动。可用于雕刻、数控钻、数控铣等加工工艺，采用自动门、自动装夹等，现实机加工件无人化DNC自动加工，工业级数控系统，精度高。 5、六自由度机器人单元    六自由度工业机器人、抓取机构、气爪等组成，主要完成对工件的提取及搬运到各数控加工单元、AGV小车搬运单元及工件视觉检测单元等。包含旋转（S轴），下臂（L轴）、上臂（U轴）、手腕旋转（R轴）、手腕摆动（B轴）和手腕回转（T轴）,6个关节合成实现末端的6自由度动作。 6、四轴坐标机器人    四轴坐标机器人主要负责立体仓库的原材料入库与出库、成品零件的入库。够实现自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、运动自由度间成空间直角关系、多用途的操作机。他能够搬运物体、操作工具，以完成各种作业，具有高速性的最大化吞吐量,超长的工作运行时间,节省地面空间。 7、视觉检测单元单元    检测单元的主要功能是对工件的精度、外观形状品质是否合格，通过摄像头获取工件的图像，由图像处理器完成工件合格与否的判断，将不合格工件剔除，将合格的工件传送至下一单元，而将不合格的工件推送至废料槽。 8、RFID系统单元    RFID系统单元是一种非接触式的自动识别系统，它通过射频无线信号自动识别目标对象，用于对工件材料的信息记录，加工路径记录、产品追溯化管理，由RFID标签和RFID读写器组成，标签安装在工件放置的工装板上-记录该工装板上放置零件信息，RFID读写器安装在工装板经过的每一个工位上，当工件到达该工位时系统可通过读写器，识别到该工件的运输及加工途径。每个传输工装板上都安装有RFID标签，在每个加工工位物料都需要进行识读操作，并将信息通过网络传输给服务器，实时的跟踪物料位置信息和仓储位置信息，做到物料、成品、半成品的可追溯性管理。 9、AGV小车搬运单元    AGV小车无人搬运车由机器人输送加工后的零件或从库房特定库架抓取零件，AGV智能小车并依据方位计划运动途径，运行至装卸站,准停，主动将零件放置到装卸站缓冲区，由四轴坐标机器人卸货至立体仓库成品区或原材料区。实现线边设备和自动仓储的自动上下料功能，采用激光通讯传感器通讯，信号传输快捷方便；行走模组采用PLC控制，AGV的PLC通讯，PLC发送任务码给机器人，实现点位控制；主控通讯，AGV整体与主控PLC通讯。 10、PLC工作站单元    采用工业自动化主流PLC，可随意扩展，配备触摸屏、具备物联网接口，铝合金型材构成，连接牢固。 11、总控台     总控平台主要由单相电网电压指示、电源控制部分、控制主机、状态指示灯、10.4英寸工业彩色触摸屏S7-315主机，电脑等组成，主要完成监视各分站的工作状态并协调各站运行，完成工业控制网络的集成。它带有电源总控制系统、视频监控系统，产线处的有数据均可从总控制台收集获取，可通过总控调度分配各个模块的工作职能。电源系统实施强弱电分开管理，待机休息及检修时要求强电关闭，控制、信号灯弱点部分完全独立运行。 12、零部件周转拖盘     用于原材料及成品件的输送周转用，配合RFID系统及智能仓库、环型流水线中应用。实现送料，取料，输送周转功能；实现智能化工作与管理，并对每个环节的时间点、责任人等关键数据进行实时采集，汇集到统一的信息平台，最大限度的提高存储货物的能力。

基于机器视觉和生物散斑的水果自动分级装置，包括机架和上料机构；机架有输送带，输送带上有上料工位视觉检测工位和筛选工位和果杯，输送带有与果杯对位的通孔；上料工位有上料缓冲件和上料缓冲件支架，输送带每步进一步，上料缓冲件对准一个空的果杯；视觉检测工位具有视觉检测箱，输送带穿过视觉检测箱；视觉检测箱内有平面镜组，第一相机，光源，第二相机和激光发射器；筛选工位与出料通道连通，筛选工位包括筛选电机和分拣拨板；每个出料通道对应一个水果品级，分拣拨板使与被测水果的品级相同的出料通道的入口开启，其余出料通道的入口关闭。本发明具有能够从多个角度对水果的整体品质进行评价，且采集的图像清晰，分析准确性高的优点。

一种基于机器视觉的珍珠自动穿线装置，具有机架，机架上安装有料斗，上料机构，装夹机构和穿线机构；上料机构由导料管和上料件组成装夹机构有夹具座，夹具座上设有进料轨道，出料轨道和装夹工位；装夹工位包括定位孔，夹具座上穿设有正交的第一摩擦棍和第二摩擦棍；夹具座有压紧气缸和压紧头，定位孔的侧壁有支撑球，滚珠、支撑球、第一摩擦棍和第二摩擦棍四点定位待穿线珍珠；第一摩擦棍和第二摩擦棍的转动使带动待穿线珍珠转动；穿线机构包括一对穿线机械手，传动机构和动力件，针，及识别机构；针的两端均为针尖；两个穿线机械手严格对中，穿线时两个穿线机械手相互靠近或相互远离、且交替地夹紧针。本发明具有能够实现珍珠自动化穿线的优点。

本发明公开了一种基于机器视觉的点胶质量检测方法，包括以下步骤：首先，获取点胶操作前和后的焊盘图像；其次，利用图像处理算法处理两张图像，去除背景的干扰后提取出胶滴的图像；再次，利用 Blob 分析算法求取胶滴的点胶参数，包括胶滴面积、中心点坐标以及形状因子；最后，根据点胶质量评价模型来求取胶滴的点胶质量。通过将胶滴的点胶质量与阈值相比较，确定点胶质量是否合格。本发明方法可以有效地应用到具有复杂背景图像、高速高频点胶过程的点胶一致性检测以及点胶质量检测中。