高速弹珠分离装置

高速分离装置的核心技术——每秒500帧实时处理每一帧图像

整个系统分为3个部分。视觉部分包括:相机、光源;运动部分包括:电机和驱动器;数据处理部分:Atom-RIO控制器。

整个系统流程如下:弹珠在管道A的顶端以自由落体形式下落,在玻璃管底端B位置会放置一个高速相机,相机拍摄画面长度约5CM。相机拍下高速下落的弹珠,将图像数据源源不断的传输给Atom-RIO控制器。Atom-RIO在极短的时间内处理完这些图像,识别弹珠颜色,根据颜色的不同发送高速脉冲信号给伺服控制器,伺服控制器控制下方电机转动,是弹珠分到3个不同颜色的弹珠收纳盒,达到高速分离的效果。在高速采集中,相机大概每8秒可以采集一张图像,并将他传送给Atom-RIO,Atom-RIO可以在1毫秒之内将传出来的图像进行分类,得到结果。并发送脉冲信号控制电机。

整个系统的硬件结构图下图:A:弹珠下落管道、B:控制器与相机、C:支架、D:弹珠收纳盒、E:电机与驱动器。

                

针对高速弹珠分离运用的三大难点:1.如何在1s之内处理120帧升值几百帧,并提取特征,这是一般ARM和PC端所不能企及的。

2.如何能够快速的融入系统,与其他设备进行通讯,如电机和相机。

3.如何快速有效的开发项目,而不是被编程语言的繁琐所困扰阻挠。

Atom-RIO可以完美的解决这些问题。1.借助于FPGA的并行处理,Atom-RIO可以在极短的时间内完成图像的处理。及时1s几百兆的图像也不是问题。处理图像和运动控制的速度之快。

2.提供了丰富的接口,能够方便与外部设备进行通讯。

3.借助LabVIEW和LabVIEW FPGA的平台可以在短时间内完成任何复杂应用的开发。

弹珠原理:高速动态识别与运动控制技术。

高速弹珠分离系统由Atom-RIO作为主控制器,高速相机通过网线接到CPU网口上,CPU负责相机参数配置(分辨率、曝光时间等),获取图像后通过PCIe将图像传给FPGA处理,FPGA对球的颜色进行识别处理,该应用充分发挥了FPGA加速度处理图像的能力,以每秒500帧的速度实时处理每一帧图像,在球进入相机画面到自由落体到电机位置前处理完成并使电机转动到正确的位置,达到分离的目的。

这套系统具有高效率、已部署、和可定制的特点。可以在自动化领域扩展其他应用,包括:自动锁螺丝、自动贴标机、自动点胶机等。以上应用均可以在运动过程中实现锁螺丝、贴标以及点胶等操作,实现真正意义上的自动化流水线加工制造。



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