Digital Twin Technology of Human-Machine Integration in Cross-Belt Sorting System

The Chinese express delivery industry processes nearly 110 billion items in 2022,averaging an annual growth rate of 200%.Among the various types of sorting systems used for handling express items,cross-belt sorting systems stand out as the most crucial.However,despite their high degree of automation,the workload for operators has intensified owing to the surging volume of express items.In the era of Industry 5.0,it is imperative to adopt new technologies that not only enhance worker welfare but also improve the efficiency of cross-belt systems.Striking a balance between efficiency in handling express items and operator well-being is challenging.Digital twin technology offers a promising solution in this respect.A realization method of a human-machine integrated digital twin is proposed in this study,enabling the interaction of biological human bodies,virtual human bodies,virtual equipment,and logistics equipment in a closed loop,thus setting an operating framework.Key technologies in the proposed framework include a collection of heterogeneous data from multiple sources,construction of the relationship between operator fatigue and operation efficiency based on physiological measurements,virtual model construction,and an online optimization module based on real-time simulation.The feasibility of the proposed method was verified in an express distribution center.

带式输送机上大块矿石的机器视觉分拣系统研究及应用

为了提高带式输送机大块矿石检测及分拣的效率及准确性,降低职工劳动强度及安全风险,设计了一种基于机器视觉的大块铁矿石分拣机器人系统,并投入应用。工业应用表明,该系统可对粒度为200~800 mm的大块矿石进行高效、准确地分拣,所采用大块识别方法与分拣机械机构有良好的稳定性与准确性,大块矿石的识别与分拣的综合准确率达到90%。

面向高效节能的螺旋输送机设计参数优化方法

为解决螺旋输送机在混凝土小预制件生产过程中的能耗高,效率低等问题,提出了一种面向高效率、低能耗的混凝土螺旋输送机设计参数优化方法。首先,建立混凝土螺旋输送机工作过程的速度和力学模型,揭示影响螺旋输送过程能耗和效率的重要因素。在此基础上,以螺距、转速和输送长度为优化变量,以螺旋输送过程总能耗最小、输送效率最大化为目标,建立混凝土螺旋输送机设计参数多目标优化模型,并提出一种基于改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行优化求解。最后,通过将多目标优化结果与单目标优化结果进行对比分析,验证了所提出优化方法在提高混凝土螺旋输送效率的同时可有效降低生产能耗。

基于视觉和输送链跟踪的机器人分拣系统设计

在工业物流领域,机器人视觉分拣已得到广泛应用。为提升对位置和颜色随机的物料的自动化分拣效率,设计了一套融合机器视觉技术和输送链跟踪技术的机器人分拣系统。在该系统中,康耐视智能相机负责捕获物料图像、识别颜色并计算位置,通过socket通讯协议,将颜色和静态位置数据发送给IRB360并联机器人。DSQC377专用输送链跟踪板负责采集实时位移数据。机器人通过将接收到的静态位置数据和输送链跟踪板采集到的实时位移叠加,计算出物料的实时坐标,完成对物料的抓取,并依据颜色信息对物料进行分类,放置在出料带上。研究中详细的程序流程图展示了机器人和智能相机的操作流程,同时对系统的整体调试步骤进行了深入描述,实际应用案例的测试结果证实了工业机器人视觉引导技术与输送链跟踪技术结合的有效性。

输送带跑偏检测方法研究

基于机器视觉的输送带跑偏检测方法检测的输送带边缘特征中包含伪边缘,现有研究难以识别伪边缘,且多场景适应性差。针对该问题,对输送带监控图像提取感兴趣区域(ROI)并进行归一化,采用较大阈值区间的Canny算法提取边缘特征点,以提高算法的场景适应性,并采用形态学滤波方法处理部分杂质及伪边缘;对于Canny算法无法检测到有效边缘的图像,对提取的ROI进行伽马变换和45,135°方向的梯度滤波,以增强边缘特征,之后进行基于Canny算法的特征点提取和形态学滤波。以边缘点像素值关系、邻域特征、紧密性特征,以及边缘线长度、相对位置、斜率等作为约束条件,采用基于分治搜索思想的直线筛选排序算法对提取的边缘特征点进行筛选及拟合,得到输送带实时边缘。将实时边缘的像素值与未发生跑偏时边缘像素值做差,得到当前跑偏的像素值。试验结果表明,针对多种场景下的输送带监控图像,基于Canny算法和直线筛选排序的输送带跑偏检测方法检测误差小于3个像素值,百张图像检测时间为6.9451 s,边缘计算机处理4路视频图像的CPU占有率为132%,满足现场输送带边缘检测的准确性、实时性要求。

基于输送带及视觉跟踪的机器人分拣包装工作站仿真

目的提高分拣包装工作站的生产效率和柔性,并探索在早期设计阶段利用虚拟仿真技术进行验证。方法以某食品公司巧克力饼干产品的生产为例,提出结合输送带跟踪和视觉识别技术搭建分拣包装仿真工作站。在ABB公司离线编程与仿真软件Robotstudio开发环境下,首先对相关设备进行了三维建模,并根据任务要求完成工作站的空间布局。其次,需要完成输送带创建、动态Smart组件设计、工作站逻辑连接、输送带跟踪功能启用、相机数据记录和机器人控制程序编写。最后,分析工作站结构得到生产节拍的参数设定公式。结果仿真工作站实现了对持续移动输送带上杂乱摆放物料的动态跟踪分拣装盒,能依据理论计算方式调节参数满足生产节拍的需求。结论工作站达到了预期功能目标,可以为各行各业里以机器人为中心的分拣包装系统高效、柔性生产研究提供参考与借鉴。

工程机械中薄钢板自动化下料系统设计及实施

以工程机械中钢板下料为研究对象,介绍了基于智能行车+移动式切割台+辊道输送+机器人或桁架机械手自动分拣的自动化下料产线设计方案。根据生产工艺流程,采用CAD及三维建模软件规划了自动下料线方案布局,设计了生产线的各个单元,系统包括上料单元、切割单元、分拣单元、输送单元。输送线主要由上料单元、切割单元、分拣单元之间输送托盘的辊道组成。切割单元包括多个串联布置的切割机,当切割托盘载着钢板被输送至切割机正下方,顶升机构顶起与切割机组成切割台面;切割后的托盘通过顶升机构降下来落到输送线上,切割后的钢板再次通过辊道输送至分拣工位,空托盘降至下层辊道输送线回到起始上料工位。该系统实现下料的自动化和无人化,降低了设备空载率。

马铃薯分选输送线静力学分析与计算方法

马铃薯收获后的分选入库作业劳动量大,机械化程度低,目前有针对性的输送皮带线设备优化研究少有。在参考国外马铃薯分选输送线装备的基础上,结合中国分选、仓储管理特点,提出适用的设计参数并优化仿真,为中国马铃薯分选输送装备设计制造提供参考依据,减轻分选输送的劳动量,提高劳动生产率。

基于LLWin控制的慧鱼创意组合模型实践应用

介绍了慧鱼创意组合模型构成及应用,分析了慧鱼模型的两种控制方式———PLC控制和电脑控制。在慧鱼模型编程控制软件中,着重介绍了LLWin编程软件。结合生产实践用慧鱼模型搭建了自动物流分拣输送线,确定了系统的工艺流程和结构组成,对控制系统的硬件和软件进行了设计。模型运行结果符合设计要求。实践表明:应用LLWin编程软件对慧鱼创意组合模型编制控制程序方便快捷,极大地缩短了程序的编制和调试周期,有利于设计人员各种设计意图的快速实现和对设计方案的优化。慧鱼创意组合模型不仅可以应用于实验教学方面,在工程应用上也发挥着重要作用。

煤矿带式输送机分拣机器人异物识别与定位系统设计

机器视觉已在煤矿带式输送机分拣机器人目标检测与识别方面具有一定的理论基础,但目前煤矿带式输送机分拣机器人目标识别主要针对煤矸石识别,对造成输送带穿透、撕裂等的异物目标识别的研究较少,且在目标异物精确定位方面的研究也较少。针对上述问题,设计了一种基于机器视觉的煤矿带式输送机分拣机器人异物识别与定位系统,可对输送带上存在的不同类型和不同形状的异物进行识别与定位。采用双目视觉实时获取输送带上异物图像信息,并对图像进行预处理,基于Canny算子进行图像信息增强,通过灰度拉伸方法改进图像边缘信息,突出煤矿带式输送机上异物的边缘特征;利用形态学方法提取异物形状特征,建立异物图像特征样本库,通过图像特征匹配的方式解算出异物存在区域,实现异物类型的检测、分类与识别;在异物类型成功识别的基础上,以目标异物边缘特征值为基础,建立目标异物的感兴趣区域(ROI),构建相机、输送带与目标异物坐标转换关系,利用多目标质心快速计算方法求取目标异物质心坐标,实现对目标异物的定位。系统样机实验结果表明:煤矿带式输送机分拣机器人异物识别与定位系统异物识别率不受尺寸、材质和颜色等因素影响,能够实现输送带目标异物图像的采集、处理、特征提取、识别和位置定位,识别率为92.5%以上,目标异物位置定位平均误差为3%左右。

番茄酱生产线自动除杂选果装置的研制及试验

番茄酱厂依靠大量人力捡拾清除杂质,费时费工,效率低,食品卫生也难以保障。研制可替代人工清理杂草及杂质的自动除杂选果装置,主要由支架、滚筒、防滑花纹传送带、侧挡板、挡杂板、电动机、减速机、光电传感器及自控系统构成。通过试验分析,当除杂选果机工作角度在25°~45°时,装置选果率和除杂率高,且番茄滚落速度快,适合连续处理大量含杂质原料,几乎可以达到100%的果料与非果料杂质的分离。

航空集装器自动组板的输送积存及整理技术

为有效提升航空集装器的自动组板作业效率,提高战略投送基地的快速转运能力,在分析物资输送积存及整理技术需求的基础上,设计了航空集装器自动组板输送系统的总体结构,并从航空集装器自动组合工作台物资输入端的积存和整理两个方面进行研究,可实现物料的有序输送和积存功能。

滚筛式自动除杂选果装置改进设计

前期设计的滚筛式自动除杂选果装置,在测试运行过程中发现了3个问题:一是筛网由不锈钢丝网制作,钢丝比较细,在实际处理原料时会损伤果料;二是钢丝筛网的交叉部位窄小,运行中会夹卡杂质,加之部分杂质柔软细长,长时间工作后杂质会在筛网上缠绕,造成除杂效率下降;三是运行中筛网下部用于清除筛网上搭挂杂质的圆筒状夹辊的效果较差。该文针对上述问题,对存在问题的部件进行重新设计,主要对筛网、杂质夹取器和筛网顶部结构做了较大改进。

基于PLC与变频器的皮带输送与分拣系统

运用PLC与变频器技术设计皮带输送与分拣系统,采用西门子CPU226CN PLC和EM222扩展模块作为控制器,利用变频器控制三相异步电动机,驱动传送带转动完成物料的输送;通过传感器检测和气缸动作把物料送入不同的分拣槽,实现物料自动分拣任务。应用表明,所设计的分拣系统实现了精确的位移控制,具有分拣速度快、分拣误差率低及省电、节能的优点。

多功能马铃薯清选输送机的设计

针对国内马铃薯清选输送设备发展缓慢、严重制约马铃薯种植业的发展等问题,设计了一种多功能马铃薯清选输送机。当马铃薯和泥土及杂物的混合物输送到清选装置上方时,各松土轮即对马铃薯的混合物进行搅动和揉搓,使粘着在马铃薯上的泥土松动后,再输送到各清选辊上逐步清选,清除的泥土从各清选辊之间的缝隙落入泥土输送机上;清选干净的马铃薯被输送到分选装置上方时,小于两分选辊之间缝隙的小马铃薯落入小薯输送机上,大马铃薯则越过分选辊后落入大薯输送机上。本研究为马铃薯种植户提供了一款集清选、分选、多向输送和装载于一体的多功能马铃薯清选输送机,对解决农忙时节用工荒,推进马铃薯种植业的发展具有重要意义。

基于RobotStudio的Delta机器人双输送链跟踪分拣仿真研究

为解决巧克力分拣包装生产线上人工分拣易造成巧克力破碎、污染等问题,提出工业机器人分拣解决方案,采用两条输送链跟踪分拣巧克力并统一装盒。研究了并联机器人的输送链跟踪技术,讨论了在虚拟仿真环境中输送链和机器人运行速度之间的关系。结果表明,通过将输送链与机器人的速度设定为一定比值,机器人可以达到100%的分拣率,同时保证生产节拍和工作效率,对布局企业分拣生产线具有现实指导意见。

基于机器视觉的传送带分拣技术研究

将机器视觉应用于传送带分拣系统,使得分拣系统具有更高的适应性,能够适应各种任务下的分拣需求。对机器视觉在分拣平台应用上存在的标定问题进行了研究,完成了基于机器视觉的传送带分拣系统搭建。首先分析了视觉系统的标定方法,然后提出了一种传送带与机器人的位姿关系的标定方法,最后在摄像机标定和传送带标定的基础上实现了机器人与摄像机的位姿标定。实验证明:工件的定位识别精度能够满足识别分拣的要求,能够完成机器人的分类抓取任务。

基于Flexsim仿真的传送带式人工分拣策略研究

依据某快递集散中心传送带式人工分拣的快件比例差异,提出了两种分拣策略,分别对每一种分拣策略进行了Flexsim仿真建模,通过对两种分拣策略及现实情况的运行结果进行分析、比较,并采用生产线均衡的方法,平衡作业者工作量,设置站位规则,制定优化方案。

广州白云国际机场某转运中心分拣设备自动喷水灭火系统设计

广州白云国际机场某转运中心分拣设备按照FM保险公司要求设置自动喷水灭火系统,介绍其设计、施工及验收等方面的要求,并对比执行FM标准与执行现行国家标准《自动喷水灭火系统设计规范》。通过对系统的介绍,从系统的设计标准、喷头安装及验收要求等方面对国内类似物流工程中的皮带输送机分拣设备设置自动喷水灭火系统提供参照和借鉴。

带式输送机输送带横向纠偏控制系统

为提升输送带横向纠偏系统实时性和准确性,设计了带式输送机输送带横向纠偏控制系统。首先提出输送带纠偏控制系统总体方案,再根据控制系统数学模型,设计基于排序蚁群算法优化的输送带横向纠偏PID控制器,最后对排序蚁群算法优化的PID控制器进行仿真分析和实验验证。结果表明,基于排序蚁群算法优化的PID控制器对于阶跃信号响应速度快、超调量小。系统的提出对保障港口带式输送机安全稳定运行具有重要意义。