基于机器视觉的涂胶单板搬运机器人系统研究
发布时间：2021-11-19 11:24
近几年来,随着科学技术的飞速发展,工业生产流程会越来越细化,产品越来越复杂,质检要求也变得越来越严格。在现代社会中,随着胶合板应用场景的增多,需求量也随之增大,生产过程中的组坯工段以传统人工组坯的方法很难在精度、效率等方面满足现在的生产要求,且人工的薪资水平在不断增长,为了适应市场的发展趋势,开发自动化组坯设备为重中之重。本文的研究目的是对胶合板中单板层级材（Laminated-Veneer Lumber,简称LVL）的制作生产线上的自动组坯系统进行开发设计,根据组坯阶段铺板需快速且准确的特点,提出了一种能够对于涂胶单板自动组坯的装置。将机器人技术、机器视觉技术和回旋流吸盘技术应用于该领域,利用机器人技术和回旋流吸盘技术保证单板搬运能够高效顺利的同时,应用机器视觉技术获取单板及周边环境的图像信息,识别出单板位置,通过电脑计算出单板偏角与偏差量,并做出决策来引导机器人完成单板精准定位。主要研究内容包括:（1）对LVL的制作过程中组坯阶段铺板工艺进行研究,分析出自动组坯设备的工作特点和所需功能,以此为基础进行了该系统的整体方案设计。包括机器人机械结构与驱动方式以及单板夹持装置的确定,机器视...
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
人造板类型比重图
济南大学硕士学位论文1第一章绪论1.1研究背景和意义当今世界可用森林资源日益减少，随着社会经济的发展，需求却在一直增加[1]。因为人造板能提高木材的利用率，1立方米人造板可替代3-5立方米原木使用，所以人造板被用来代替传统锯材的许多用途，其产量也在迅速增加[2]。如今人造板已成为天然木材的主要替代品，广泛应用于家具制造、建筑装饰、包装行业以及船制造业等领域，最常见的有胶合板、刨花板、纤维板三种，其中胶合板由于其优异的性能成为产量最大的人造板产品[3]，各种板材产量占比如图1.1所示。图1.1人造板类型比重图胶合板产业的发展带动了中国森林种植以及改进了生态环境，解决了农村大量剩余劳动力的问题，为乡村经济发展带来了帮助[4]。以LVL为例，生产需要经过旋切、裁切、干燥、涂胶、组坯、热压等多道工序，如图1.2所示。我国生产企业数量虽庞大，但多是中小企业，生产规模小，自动化程度低[5]。图1.2胶合板生产流程图LVL的组坯方式有机械组坯和手工组坯两种方式[6]。在国内主要用手工组坯，如图1.3所示，工人的劳动负荷重，据统计在涂胶—组坯—热压这一部分工段所用的劳动力占整个胶合板生产线的1/4左右[7]。使得手工作坊式的小型企业大量存在，再加上胶合
基于机器视觉的涂胶单板搬运机器人系统研究2板的单板铺设和组坯工艺的不合理，导致胶合板生产周期较长，生产效率较低[8]。其中不能连续化组成板坯，这是导致胶合板生产不能向大规模工业化方向发展的主要原因，所以要全面提高生产效率，则必须提高这一部分的生产率，力争实现机械化、连续化[9]。图1.3人工组坯图现阶段人工组坯的过程是：单板经过施胶机涂胶之后，工人通过推车将其运到组坯台旁，或与施胶机相连的传送带直接将涂胶单板输送到组坯台旁，再由铺板工人进行拿取组坯[10]。通过组坯台边缘的挡板，或架在组坯台上方可移动的档板，以一个直角基准边按照“一边一头齐”的原则来完成单板铺设，从工作过程看，人工参与是必要环节[11]。但随着从事胶合板行业人员的薪资水平日益增长，加上企业急需转型升级，所以在组坯过程中采用先进的自动化组坯设备[12]，使得在大规模生产的同时，保证产品质量，降低人工成本，提高生产效率[13]。德国、芬兰等较发达国家已研发出机械组坯的设备，但其对单板的长度、宽度、角度、表面完好度、边缘完好度等参数要求严格，且设备价格昂贵、结构复杂，所以开发一种结构简单并且成本低，单板利用率高，能让中小企业负担得起的自动组坯装置具有实际的需要及现实意义。本文研究的自动组坯设备运用机器人对单板进行搬运，回旋流吸盘端拾器对涂胶单板进行抓取，机器视觉对单板进行识别，保证对单板进行稳定精准组坯。本设备可以代替人工，且机械结构简单，价格便宜，对单板长度和宽度不限，角度在90o±0.25o，单板的平整度10mm，单板板面完好度在80%，边缘完好度在85%以上即可。1.2拟解决的关键技术问题（1）单板面积较大、易变形，表面有胶层、裂缝、虫眼等，现有抓取和吸附工具并不能满足其需求。（2）单?
【参考文献】：
期刊论文
[1]胶合板组坯技术发展现状与趋势[J]. 王宝金,于浩,刘海良. 林业机械与木工设备. 2019(10)
[2]中国出口人造板产品质量及其影响因素研究[J]. 缪东玲,陆婉樱,岳宇慧. 林业经济问题. 2019(04)
[3]中国人造板在改革开放中走向辉煌[J]. 钱小瑜. 中国人造板. 2019(06)
[4]浅谈机器视觉技术发展及应用[J]. 高峰,王富东. 山东工业技术. 2019(05)
[5]非接触搬运吸盘系统研究[J]. 李剑锋,梁冬泰,路波,李国平. 仪器仪表学报. 2018(10)
[6]机器视觉技术的发展现状与应用动态研究[J]. 陈英. 无线互联科技. 2018(19)
[7]中国人造板机械发展趋势及供给侧改革方向探讨[J]. 马岩. 木工机床. 2018(03)
[8]基于PLC直角坐标式机器人控制系统的设计[J]. 陈彦宇,田东庄,许翠华,周春,黄煌. 自动化仪表. 2018(04)
[9]数控木工机械的发展现状及自动化技术的研发方向[J]. 刘明,程晓旭. 建材与装饰. 2018(06)
[10]一种应用在高精度贴片机上的视觉纠偏算法[J]. 席伟,陈广锋,管观洋. 应用光学. 2018(01)
硕士论文
[1]气动旋涡流非接触夹持元件特性及搬运系统研究[D]. 李剑锋.宁波大学 2018
[2]基于RFID的手术服及人员行为管理系统的设计[D]. 黄根线.浙江工业大学 2017
[3]具有切向喷嘴结构的气旋流发生器的关键参数的研究[D]. 郭之雷.浙江大学 2015
[4]基于自适应补偿的差动式微进给系统研究[D]. 王荣.上海工程技术大学 2015
[5]中国人造板行业木材需求预测[D]. 何从武.中南林业科技大学 2014
[6]基于OpenCV的SMT纠偏贴片视觉系统的研究[D]. 许海丽.苏州大学 2013
[7]非接触涡流负压搬运器的流场特性及实验研究[D]. 徐立芳.大连海事大学 2010
[8]非接触硅片夹持装置的研究[D]. 郭丽媛.浙江大学 2010
[9]高精度贴片机自动对准系统的软件开发[D]. 李海华.湖北工业大学 2007
本文编号：3504935
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
人造板类型比重图
济南大学硕士学位论文1第一章绪论1.1研究背景和意义当今世界可用森林资源日益减少，随着社会经济的发展，需求却在一直增加[1]。因为人造板能提高木材的利用率，1立方米人造板可替代3-5立方米原木使用，所以人造板被用来代替传统锯材的许多用途，其产量也在迅速增加[2]。如今人造板已成为天然木材的主要替代品，广泛应用于家具制造、建筑装饰、包装行业以及船制造业等领域，最常见的有胶合板、刨花板、纤维板三种，其中胶合板由于其优异的性能成为产量最大的人造板产品[3]，各种板材产量占比如图1.1所示。图1.1人造板类型比重图胶合板产业的发展带动了中国森林种植以及改进了生态环境，解决了农村大量剩余劳动力的问题，为乡村经济发展带来了帮助[4]。以LVL为例，生产需要经过旋切、裁切、干燥、涂胶、组坯、热压等多道工序，如图1.2所示。我国生产企业数量虽庞大，但多是中小企业，生产规模小，自动化程度低[5]。图1.2胶合板生产流程图LVL的组坯方式有机械组坯和手工组坯两种方式[6]。在国内主要用手工组坯，如图1.3所示，工人的劳动负荷重，据统计在涂胶—组坯—热压这一部分工段所用的劳动力占整个胶合板生产线的1/4左右[7]。使得手工作坊式的小型企业大量存在，再加上胶合
基于机器视觉的涂胶单板搬运机器人系统研究2板的单板铺设和组坯工艺的不合理，导致胶合板生产周期较长，生产效率较低[8]。其中不能连续化组成板坯，这是导致胶合板生产不能向大规模工业化方向发展的主要原因，所以要全面提高生产效率，则必须提高这一部分的生产率，力争实现机械化、连续化[9]。图1.3人工组坯图现阶段人工组坯的过程是：单板经过施胶机涂胶之后，工人通过推车将其运到组坯台旁，或与施胶机相连的传送带直接将涂胶单板输送到组坯台旁，再由铺板工人进行拿取组坯[10]。通过组坯台边缘的挡板，或架在组坯台上方可移动的档板，以一个直角基准边按照“一边一头齐”的原则来完成单板铺设，从工作过程看，人工参与是必要环节[11]。但随着从事胶合板行业人员的薪资水平日益增长，加上企业急需转型升级，所以在组坯过程中采用先进的自动化组坯设备[12]，使得在大规模生产的同时，保证产品质量，降低人工成本，提高生产效率[13]。德国、芬兰等较发达国家已研发出机械组坯的设备，但其对单板的长度、宽度、角度、表面完好度、边缘完好度等参数要求严格，且设备价格昂贵、结构复杂，所以开发一种结构简单并且成本低，单板利用率高，能让中小企业负担得起的自动组坯装置具有实际的需要及现实意义。本文研究的自动组坯设备运用机器人对单板进行搬运，回旋流吸盘端拾器对涂胶单板进行抓取，机器视觉对单板进行识别，保证对单板进行稳定精准组坯。本设备可以代替人工，且机械结构简单，价格便宜，对单板长度和宽度不限，角度在90o±0.25o，单板的平整度10mm，单板板面完好度在80%，边缘完好度在85%以上即可。1.2拟解决的关键技术问题（1）单板面积较大、易变形，表面有胶层、裂缝、虫眼等，现有抓取和吸附工具并不能满足其需求。（2）单?
【参考文献】：
期刊论文
[1]胶合板组坯技术发展现状与趋势[J]. 王宝金,于浩,刘海良. 林业机械与木工设备. 2019(10)
[2]中国出口人造板产品质量及其影响因素研究[J]. 缪东玲,陆婉樱,岳宇慧. 林业经济问题. 2019(04)
[3]中国人造板在改革开放中走向辉煌[J]. 钱小瑜. 中国人造板. 2019(06)
[4]浅谈机器视觉技术发展及应用[J]. 高峰,王富东. 山东工业技术. 2019(05)
[5]非接触搬运吸盘系统研究[J]. 李剑锋,梁冬泰,路波,李国平. 仪器仪表学报. 2018(10)
[6]机器视觉技术的发展现状与应用动态研究[J]. 陈英. 无线互联科技. 2018(19)
[7]中国人造板机械发展趋势及供给侧改革方向探讨[J]. 马岩. 木工机床. 2018(03)
[8]基于PLC直角坐标式机器人控制系统的设计[J]. 陈彦宇,田东庄,许翠华,周春,黄煌. 自动化仪表. 2018(04)
[9]数控木工机械的发展现状及自动化技术的研发方向[J]. 刘明,程晓旭. 建材与装饰. 2018(06)
[10]一种应用在高精度贴片机上的视觉纠偏算法[J]. 席伟,陈广锋,管观洋. 应用光学. 2018(01)
硕士论文
[1]气动旋涡流非接触夹持元件特性及搬运系统研究[D]. 李剑锋.宁波大学 2018
[2]基于RFID的手术服及人员行为管理系统的设计[D]. 黄根线.浙江工业大学 2017
[3]具有切向喷嘴结构的气旋流发生器的关键参数的研究[D]. 郭之雷.浙江大学 2015
[4]基于自适应补偿的差动式微进给系统研究[D]. 王荣.上海工程技术大学 2015
[5]中国人造板行业木材需求预测[D]. 何从武.中南林业科技大学 2014
[6]基于OpenCV的SMT纠偏贴片视觉系统的研究[D]. 许海丽.苏州大学 2013
[7]非接触涡流负压搬运器的流场特性及实验研究[D]. 徐立芳.大连海事大学 2010
[8]非接触硅片夹持装置的研究[D]. 郭丽媛.浙江大学 2010
[9]高精度贴片机自动对准系统的软件开发[D]. 李海华.湖北工业大学 2007
本文编号：3504935
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3504935.html
