42
盐科学与化工
Journal of Salt Science and Chemical Industry
第47卷第5期
2018年5月
徐伟，杜建，马永，胡小康，田彬，张波
(武汉人天包装自动化技术股份有限公司，湖北武汉430205)
摘要：针对传统人工分拣作业效率低、速度慢、质量难以保证的问题，设计出了一种 基于机器视觉的自动分拣控制系统，适用于多种输送线物料分拣的方案。利用视觉控制器的
图像处理和算法等功能解决图像容易受到环境干扰的问题，通过PLC处理图像信息以此控
制分拣机构实现快速准确稳定的物料分拣。
关键词！视觉；图像处理；自动分拣；输送线；PLC
中图分类号:T P27文献标识码:A文章编号=2096 -3408(2018)05 -0042 -03
Design for Control System of Automatic Sorting of
Material Based on Vision
XUWei，DUJian，MA Yong，HUXiao -kang，TIANBing，ZHANGBo
(Wuhan Rentian Packaging Automation Technology Co.，Ltd.，Wuhan430205，China) Abstract: It is proposed the control system of automatic sorting based on machine vision to solve the low efficiency and low speed and poor quality control of tlie traditional manual sorting oper
ation，which can apply to various sorting scheme of conveyor material. It is easily disturbed by envi
ronment so that use image processing and segmentation of vision controller in order to solve the im-
age，processing the image information through the PLC and controlling the sorting machine to a
chieve fast accurate and s table material sorting，which can apply to various sorting scheme of con
veyor materials.
Key words ：vision %image processing %automatic sorting %conveyor line %PLC
自动分拣系统是二次大战后在美国、日本等发
达国家的物流中心、配送中心或流通中心所必需的 设施之一。该系统将各个供应商送来的货物在最短 的时间内把这些商品按品种、货主、储位或发送地点 进行准确分类，并将这些商品输送到指定的位置(如货架、窗口、或输送线末端区域）。
随着经济和生产的发展，商品趋于“短小轻 薄”，流通趋于小批量、多品种和准时制，各类工厂 与配送中心的货物分拣任务十分艰巨，分拣作业已 成为一项重要的工作环节。我国目前多数配送中心 和物流企业都是人工分拣，随着分拣量的增加、分送 点的增多、配货响应时间的缩短和服务质量的提高，单凭人工分拣将无法满足大规模配货配送的要求。同时，随着电子商务和网购的快速兴起，也给我国的物流快递行业带来了前所未有的机遇和挑战。
近年来，利用先进的视觉系统和微控制器进行 控制的自动分拣系统在工厂和物流企业应用不断扩 大，减少了劳动力，因此分拣速度快，准确性高，操作 维护简单是自动分拣系统的首要目标。针对这种现 状本文设计了一种分拣速度快，通用性强，可靠性与 安全性高的自动分拣系统。
i系统构成
自动分拣系统的组成见图1，由机械结构与控 制系统两个部分组成。
系统主要应用于辊道输送线的物料分拣，机械 结构由辊道机和一种伺服电机驱动转向的输送机组 成，能够在不停止辊道输送的情况将移动的物料分 拣至两侧的分道口，整体方案与结构如图2所示。
收稿日期$2018 -02 -06
作者简介：徐伟（1991 一），男，武汉人天包装自动化技术股份有限公司电气工程师。:****************
徐伟，等：基于视觉的物料自动分拣控制系统设计43
图1自动分拣系统结构图
Fig. 1 Structure diagramof automatic sorting system
分拣机
图2系统方案结构图
Fig. 2 Structure diagram of system scheme
可编程控制器选用西门子S7 - 1200系列模块 化紧凑型PLC，它扩展性强灵活度高，集成PR0FI-N E T接口支持多种主流通讯 ，具有 计算和测量，闭环 和 集成技术，支持PLC0PEN运动功能块。
视觉单元 CV- X100高速大容量智能引导式 系统控制器，高速C C D相机，光源和支组成。支持多种相机与光源，多准确、高精的法，可决检测、几检测、识
符 种检测案例。
元 门子V90P S器，拥有先进的一化及自时优化功能使设备获得更高的动态性能，自谐 ，集 有控式同时支持Modbus与PR0FIN ET通讯控制，性 价比高。
整个控制系统使用PR0FIN E T通讯方式，这种 新一代 工业以太网技术的自动化总 准通过集成PR0FIN ET接口，分式现场设备可以直接连接到PR0FIN ET上，速快集高。
2视觉单元配置
器添加CCD相机与光源并设置参数，拍
时物料 移 ，因此需要较快的快门速度与相对较长的曝光时间。
物料 是 油性纸，可能还有塑料薄膜，时可能会产生光晕，HDR 式，条件发 、检测对象存在不匀光 ，通照明 理的对象，也可生稳定的图像。安时C C D相机多少可能会产生 ，使用图校正功能，自动补正C C D的，从
向也可 高 检测，如图3。
图3图像处理对比图
Fig. 3 Comparative diagram of image processing
之 准图 ，的
不 ，还要 移 ，的内检测到特 符 维 。
器有20种滤波器，根据 工况能 种工况 和浓淡补正的效。最设条件，配通讯参数与报文内容完成视觉单元配置。
3控制系统设计
3.1 控制流程
系统 物料不间断的通过 的CCD
相 条形码、二维 者字符，然把物料的数据通过报 时发 PLC，未检测检测不 ，物料到达对应的分道口时 分道 料 分
将物料 对 ，不 者分拣处传感器误检测则会 物料继续 末端收，系统结 图如图4所示。
3.2分
系统 时物料会不间断不 距的
过来，，对 元不断发送过来的
处理，下面简单介绍PLC对分 的 。
系统 接收到一 功的触发信，就把 的和当前辊道 器的值一个空 内，如图5所示，
之后根据
44盐科学与化工第47卷第5期2018年5月
物料从 相应的分拣口所需要的时间对 ，如图6所示。
图4控制系统结构框图
Fig. 4 Program chart of control system 出脉冲 分 分作，有一者条件不满足则继续 物料至输
末端，最清空供 续物料 ，图7所示。出现 急停，人 涉物 料 要按 按钮清空当前 的信，可断延时定时器让系统暂停时停止计时，再启动后继续计时不用频繁复位。
♦tim et[*"N o."] (IN»Ib_start A N D N O I *tiaeover[rMo."].Q m N O I preset,
R := preset O R ttineoverlf'No.'l.Q,
PI :■ »tiae[rNo."]);
IF KiBeover[»"No.*].Q T E N
Tdata buffer"[Ho."] 0;
Tdist in range" [*"N o."] F A L S E;
咖_IF;
IF Tdata buffer" [»"N o.") ■ 1IH E N
IF *II_distance - Tdistance buffer"[*"No.*] < 1100 O R »II_distance - »"diatance buffer"[*"No.") > 900 IH E N
t'dist in range" [rNo.*] := true;
E L S E
Tdist in range" [»"N o.*] F A L S E;
E N D_IF;
#T P1(IN := *Ib_sensotl A N D ttimer[*%."].Q M D Tdist in range" [#"N o.*](
PI :■ IW.5S,
Q »> Jqb_linel);
E N D IF；
5IF *Ib一s t a r t THEN
tR_TRIG_Inat-ance (C L K:=#Ib_trig);
IF #R_TRIG_Inatance.Q THEN
FOR #"N o." :=0 TO 20 DO
IF *"data b u ffe r"[*"N o.n]=
f"d a ta b u ffer"[#"N o."]0 THEN
:=昝11一d a ta;
*"d istan ce b u ff e r"[*"No."]
EXIT;
lif；
END一IF;
一IF;
t i l d is ta n c e;
图5分拣算法1
Fig. 5 Sorting algorithml
FOR#"N o." := 0 TO 20 D O
IF#"d a t a b u f f e r"[#"N o."] > 0 THEN
CASE#"d a t a b u f f e r™[#"N o."] OF
1:
2:
t#10a;
3:
t#15a;
4:
t#20a;
5:
r#25a;
ELSE
t#〇3；
图6分拣算法2
Fig. 6Sorting algorithm"
时器 计时，器的当前值时 的指 内，时器导通触发，并分传感器检测到物料时，则发
图7分拣算法3
Fig. 7 Sorting algorithm3
4结束语
介绍了自动分 系统的软硬件组成，
元的图 理和P L C的法，通过高速分 决了人工分拣和一般分拣系统效速度慢准确性较差等缺点，公司
对物料分拣的需求 本低，具有良好的推广价值。
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树芝）
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