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专利号: 202511680322X
申请人: 鄂尔多斯职业学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于液压油管剥胶的机械手控制方法,其特征在于,包括:获取机械手按预设剥胶路径接触液压油管时的油管图像序列和触觉接触信号序列;所述液压油管两端设有定位块组,所述触觉接触信号序列包括机械手与定位块组的接触反馈信号;

基于油管图像序列提取胶层边缘特征,根据胶层边缘特征和触觉接触信号序列确定定位块组对应的目标定位点序列,生成胶层定位序列和接触压力偏差序列;

基于定位块组的准德布鲁因序列编码规则,对目标定位点序列进行初步解码,确定目标定位点序列对应的空间分布特征;

根据空间分布特征建立目标网格,获取目标网格中的基准点序列;基于目标定位点序列与基准点序列的偏移信息,通过准德布鲁因序列完整解码确定机械手与液压油管的接触位置偏差序列;

根据接触位置偏差序列、接触压力偏差序列以及胶层定位序列中的胶层厚度数据,计算剥胶控制综合误差;

基于剥胶控制综合误差对机械手的剥胶路径、剥胶力度和剥胶刀具转速进行协同调节,控制机械手完成液压油管的胶层剥离作业;

其中,基于油管图像序列提取胶层边缘特征,根据胶层边缘特征和触觉接触信号序列确定定位块组对应的目标定位点序列,生成胶层定位序列和接触压力偏差序列,包括:对油管图像序列中的每帧油管图像进行去噪处理和灰度增强处理;

采用边缘轮廓提取算法提取处理后油管图像中的胶层边缘,确定胶层在油管表面的覆盖区域,按剥胶顺序形成胶层定位序列;

从触觉接触信号序列中提取每个接触时刻的实际接触压力值,计算实际接触压力值与预设标准接触压力值的差值,按接触时刻顺序排列形成接触压力偏差序列;

识别油管图像中与触觉接触信号对应的定位块,提取定位块的中心点坐标,按接触顺序组成目标定位点序列。

2.根据权利要求1所述的一种用于液压油管剥胶的机械手控制方法,其特征在于,基于定位块组的准德布鲁因序列编码规则,对目标定位点序列进行初步解码,确定目标定位点序列对应的空间分布特征,包括:定位块组中每个定位块的位置通过准德布鲁因序列进行唯一编码,编码信息预存于机械手控制系统;

获取目标定位点序列中每个定位点的坐标参数,匹配预存的准德布鲁因编码信息,确定每个定位点对应的定位块编号;

根据定位块编号的排列顺序,分析定位点在油管轴向和径向的分布规律,形成空间分布特征;其中,所述空间分布特征包括定位点的轴向间隔距离和径向偏移趋势。

3.根据权利要求2所述的一种用于液压油管剥胶的机械手控制方法,其特征在于,根据空间分布特征建立目标网格,获取目标网格中的基准点序列,包括:基于空间分布特征中的轴向间隔距离确定目标网格的目标方向,所述目标方向与液压油管的轴线方向一致;

选取目标定位点序列中位于油管截面中心附近的定位点作为参考点,计算所有定位点到参考点的距离均值,确定目标网格的目标正交点;

根据空间分布特征中的径向偏移趋势,结合定位块组的预设间距,确定目标网格的网格宽度;

以目标正交点为原点、目标方向为X轴、径向为Y轴,按网格宽度建立二维目标网格,将目标网格的格点作为基准点,按坐标顺序形成基准点序列。

4.根据权利要求3所述的一种用于液压油管剥胶的机械手控制方法,其特征在于,根据空间分布特征中的径向偏移趋势,结合定位块组的预设间距,确定目标网格的网格宽度,包括:获取定位块组中相邻定位块的中心间距,计算所有相邻间距的平均值,得到基础间距值;

分析空间分布特征中的径向偏移趋势,统计目标定位点在径向的最大偏移范围;

将基础间距值与径向最大偏移范围的比值取整,得到目标网格的网格宽度;所述网格宽度的数值与液压油管的管径规格正相关。

5.根据权利要求4所述的一种用于液压油管剥胶的机械手控制方法,其特征在于,基于目标定位点序列与基准点序列的偏移信息,通过准德布鲁因序列完整解码确定机械手与液压油管的接触位置偏差序列,包括:计算每个目标定位点与距离最近的基准点之间的X轴偏移量和Y轴偏移量,形成偏移信息集合;

将偏移信息集合输入准德布鲁因解码模型,模型基于预存的编码规则反向推导定位块的实际空间位置;

对比推导得到的实际空间位置与定位块的理论位置,计算每个接触位置的轴向偏差值和径向偏差值,按接触顺序排列形成接触位置偏差序列。

6.根据权利要求5所述的一种用于液压油管剥胶的机械手控制方法,其特征在于,根据接触位置偏差序列、接触压力偏差序列以及胶层定位序列中的胶层厚度数据,计算剥胶控制综合误差,包括:从胶层定位序列中提取每个胶层区域的平均厚度值,形成胶层厚度序列;

为接触位置偏差序列、接触压力偏差序列和胶层厚度序列分别分配权重系数,加权求和得到剥胶控制综合误差。

7.根据权利要求6所述的一种用于液压油管剥胶的机械手控制方法,其特征在于,基于剥胶控制综合误差对机械手的剥胶路径、剥胶力度和剥胶刀具转速进行协同调节,包括:根据接触位置偏差序列中的轴向偏差值和径向偏差值,计算剥胶路径的X轴补偿量和Y轴补偿量,调整机械手的运动轨迹;

基于接触压力偏差序列计算剥胶力度调节量,通过改变机械手驱动缸的供油压力实现力度调整;

根据胶层厚度序列和剥胶控制综合误差,计算剥胶刀具的转速调节量,通过改变刀具驱动电机的脉冲频率实现转速调整;

将路径补偿量、力度调节量和转速调节量同步输入机械手控制模块,更新剥胶参数并执行剥胶作业。

8.根据权利要求7所述的一种用于液压油管剥胶的机械手控制方法,其特征在于,采用边缘轮廓提取算法提取处理后油管图像中的胶层边缘,确定胶层在油管表面的覆盖区域,包括:采用高斯滤波算法对油管图像进行去噪处理,消除图像中的椒盐噪声;

通过直方图均衡化算法对去噪后的图像进行灰度增强,提升胶层与油管本体的灰度对比度;

运用Canny边缘检测算法提取增强后图像中的边缘像素点,对边缘像素点进行连通域分析,去除孤立边缘点;

采用多项式拟合算法对有效边缘像素点进行曲线拟合,形成连续的胶层边缘轮廓线;

根据边缘轮廓线的闭合区域,确定胶层在油管表面的覆盖区域,记录覆盖区域的坐标范围。

9.一种用于液压油管剥胶的机械手控制系统,其适用于权利要求1‑8任意一项所述的一种用于液压油管剥胶的机械手控制方法,其特征在于,包括:数据采集单元,用于获取机械手按预设剥胶路径接触液压油管时的油管图像序列和触觉接触信号序列;所述液压油管两端设有定位块组,所述触觉接触信号序列包括机械手与定位块组的接触反馈信号;

特征提取单元,用于基于油管图像序列提取胶层边缘特征,根据胶层边缘特征和触觉接触信号序列确定定位块组对应的目标定位点序列,生成胶层定位序列和接触压力偏差序列;

分布编码单元,用于基于定位块组的准德布鲁因序列编码规则,对目标定位点序列进行初步解码,确定目标定位点序列对应的空间分布特征;

偏差计算单元,用于根据空间分布特征建立目标网格,获取目标网格中的基准点序列;

基于目标定位点序列与基准点序列的偏移信息,通过准德布鲁因序列完整解码确定机械手与液压油管的接触位置偏差序列;

误差计算单元,用于根据接触位置偏差序列、接触压力偏差序列以及胶层定位序列中的胶层厚度数据,计算剥胶控制综合误差;

剥胶控制单元,用于基于剥胶控制综合误差对机械手的剥胶路径、剥胶力度和剥胶刀具转速进行协同调节,控制机械手完成液压油管的胶层剥离作业;

其中,基于油管图像序列提取胶层边缘特征,根据胶层边缘特征和触觉接触信号序列确定定位块组对应的目标定位点序列,生成胶层定位序列和接触压力偏差序列,包括:对油管图像序列中的每帧油管图像进行去噪处理和灰度增强处理;

采用边缘轮廓提取算法提取处理后油管图像中的胶层边缘,确定胶层在油管表面的覆盖区域,按剥胶顺序形成胶层定位序列;

从触觉接触信号序列中提取每个接触时刻的实际接触压力值,计算实际接触压力值与预设标准接触压力值的差值,按接触时刻顺序排列形成接触压力偏差序列;

识别油管图像中与触觉接触信号对应的定位块,提取定位块的中心点坐标,按接触顺序组成目标定位点序列。