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摘要：在烟草行业中，提高分拣效率是十分关键的问题，本文对烟草行业中如何利用工业机器人来提高效率进行了分析，主要研究了工业机器人的应用优势和具体的应用措施，可供今后参考。
关键词：烟草行业，工业机器人，分拣效率
前言
在烟草行业中，利用工业机器人来提高工作效率越来越常见，烟草生产的分拣工序是十分重要的环节，在分拣工序使用工业机器人也是大势所趋，能够有效提高分拣的质量和效率。
1、工业自动化所具备的控制功能及特点
1.1工业自动化所具备的控制功能
工业机器人在自动控制中，可以发挥再现示教功能，并且机器人可以通过
指令完成指定的示教过程。在具体的操作中，先将机器人所在位置、运行的速度、以及机器人的动作代码输入到机器人的控制系统中，在内存中存储信息，控制系统在运行过程中，采用指令进行编码，使用这种方法将指令传输到机器人操作系统当中，从而实现示教指令的再现。对于机器人运动功能的控制过程，是机器人通过操作系统的运行速度以及所具备的直线控制功能发挥作用的。
1.2工业自动化的控制特点
在自动化控制中，应用工业机器人可以降低劳动量，使得人们从劳动中得以解放，同时利用工业机器人可以完成一些人类不能触及的区域，避免危险，更好地完成困难任务。机器人设计中，力学和结构上都很紧凑，可以通过坐标描述其状态，也可以通过改变坐标来描述状态，从而根据坐标来控制机器人的运动情况。
2、工业机器人分拣系统构成
2.1硬件构成
（1）工业机器人本体。系统工业机器人本体即为工业机械手部件，负责跟踪、抓取、搬运几何工件，以三菱PV―4FL机器人为研究对象，经过机器人库进行数据编程，机器人本体可以根据分拣几何工件来设置系统软件，以此随时变换作业目标对象与分拣作业工序，提升系统稳定性能。
（2）机器视觉。分拣机器人以NI1742相机为视觉采集端口，以533MHzPowerPC服务器进行系统供电。图像输送选择2KM以太网端口的SonyCCD传感器，以60M/S的输送速率，可以实时为系统反馈高分辨率图像。视觉助手选择VisionAssistant视觉监测软件，配置NI1742相机，集成出高级视觉图像算法编程，避免抓取错误。
（3）机械控制。分拣机械控制的系统控制来料传输带与分拣物料传输带，以系统工控机来协调传输带控制物料的传输，以步进电机与编码器检测装置来协助控制来料传输带。以雷赛公司推出的DMC2410机械控制系统为例，运动控制卡提供信号脉冲，来决定机械控制方向，置备驱动器、CPU、计算机、编码器、脉冲信号、机械追踪控制、起落装置、抓取装置等协调控制，以计算机服务器软件进行编程调用，促使物料科学分拣。
2.2软件构成
（1）图像采集端口标定。图像采集端口标定即为求解目标在分拣作业区中的像素坐标变换，对目标位置锁定与精准目标对象追踪至关重要。根据采集端口所标定的数据信息，可以经由对象轨迹求解出目标坐标系位置。图像采集端口往往为智能相机，以小孔成像为目标对象实施标定算法，标定算法包括有直接线性法与张正友法，系统以标定数据来对目标进行精准定位，保障后续机器人准确跟踪、抓取、搬运。
（2）目标对象检测与识别。目标对象检测与识别即为对传输带几何物料进行判断。需要根据待分拣物料的特色，融合背景减法与系统二值化，选择线性判别函数法对分拣作业区物料进行分拣。
（3）目标对象追踪。目标对象追踪即为视觉跟踪，捕获目标初始位置，从而在服务器中生产目标运动轨迹。在机器人分拣系统中，视觉跟踪负责对目标进行识别、提取、检测，并且不断地传输目标位置数据，此处以GNN算法对对象目标进行位置捕捉，跟踪记录下目标实时位置。以滤波信号来估计目标下一刻出现位置，以便于机器手精准抓取目标。
3、工业机器人在烟草行业的应用
我国烟草行业多年来不断加强技术改造，促进技术进步，重点卷烟企业的生产设备已达到国际90年代初期水平。但是，先进的生产设备必须配备与之相应的管理方法和后勤保障系统，才能真正发挥设备的高效益，如卷烟原、辅料的配送，就需要先进的自动化物流系统来完成，传统的人工管理，人工搬运极易出错，又不准时，已不能适应生产发展的需要。目前烟草行业使用的工业机器人有:直角坐标式机器人、关节式机器人和极坐标式机器人。
3.1成品码垛
烟草行业使用的托盘一般采用1000×1200×150(mm)的木制托盘或塑料托盘。每个托盘码垛成品烟件数分别有20、24、28和30件，其码垛方式见图1。
图3一台机器人码垛两种品牌成品
机器人的布置方法有以下几种:①一台封装箱机对应一台码垛机器人。其优点是装封箱机出来的成品可直接进行码垛，无需进行品牌识别;缺点是机器人利用率低，平面布置如图2。②一台机器人码垛两种品牌的成品。关节式机器人由于码垛效率高，可同时对两种品牌的成品进行码垛。为了区分品牌，需要设置条码识别器，通过条码识别器辨认品牌后，机器人可自动码垛到相应托盘上，见图3。③一台机器人多个码垛工位。在品种多流量小的情况下，一台机器人可完成多种品牌的码垛作业，关键是在机器人作业范围内布置多个托盘用来码垛。但机器人周围码垛托盘越多，空间就越紧张，布置难度也就越大。
3.2成品拆码
成品拆码是将机器人码垛好的成品托盘，在发货时由机器人来拆码。拆码的技术难度要大于码垛，主要原因是原码垛好的托盘由于烟箱变形以及在输送过程中的振动，使成品托盘变形，造成每一个拆码成品托盘都会偏离理想位置，这就要求机器人的适应范围要大。另外，由于拆码托盘是烟箱紧靠烟箱，机器人的手爪无法插入两烟箱之间，使夹持烟箱成为问题。解决的办法是采用真空吸盘吸拿烟箱，因此对于烟箱的质量(如表面光滑程度、气密性、箱子的强度等)要求就提高了。
成品拆码是成品码垛的逆过程，其平面布置与成品码垛一样，只是物流方向相反而已。一般有两种情况:一是一台机器人对应一个拆码站台;二是一台机器人对应两个拆码站台。前者的优点是节省一个站台，而后者在托盘更换时机器人无须等待，其利用率更高。
3.3拣选辅料
一种品牌卷烟有十几种辅料，可在仓库作业区将这些辅料按一定的比例搭配到一个托盘上，然后送至卷接包机组生产。这一配搭工作，可以采用机器人来完成。通常是将各种辅料托盘输送到指定站台，然后由移动式机器人来进行品种拣选，由于辅料品种多，形状各异，因此机器人带有图象识别系统和多功能机械手，机器人每到一种辅料托盘就可根据图象识别系统“看到”的辅料形状，采用与之相应的机械手抓取，然后放到搭配托盘上，实现卷烟辅料的搭配作业。
机器人在烟草行业的应用，替代了繁重的体力劳动，极大地减轻了工人的劳动强度，提高了搬运质量，减少了烟箱破损，是实现烟草工业自动化的重要设备。随着烟草物流自动化的发展，工业机器人在行业的应用范围将会越来越大。
4、结束语
综上所述，本文总结了如何在烟草行业中利用工业机器人来提高分拣效率，明确了应用的方法和应用的措施，分析了应用工业机器人的思路和方法，可供今后参考。
参考文献：
[1]柳倩，桂建军，杨小薇，等.工业机器人传感控制技术研究现状及发展态势——基于专利文献计量分析视角[J].机器人，2016，3(5):612—620.
[2]李璞，冯博.农业机器人运动轨迹控制仿真分析——基于遗传算法优化和RBF网络逼近[J].农机化研究，2016，1(12):46—50.
论文作者:江乾胜
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年2期
论文发表时间:2019/5/16
标签：机器人论文; 托盘论文; 目标论文; 工业论文; 成品论文; 一台论文; 烟草行业论文; 《建筑学研究前沿》2019年2期论文;