一种甑锅料面三维形貌及热区分布识别的上甑方法技术

本发明专利技术提出了一种甑锅料面三维形貌及热区分布识别的上甑方法，以甑锅底面中心点为原点建立甑锅坐标系，分别将红外相机坐标系、三维相机坐标系、机器人坐标系与甑锅坐标系进行标定；通过红外相机获取甑锅酒醅料面的实时温度分布数据，根据实时温度分布数据识别酒醅料面的冒汽区域的形状和位置，并根据冒汽区域的形状和位置控制机器人进行铺料；通过三维相机获取甑锅酒醅料面的三维形貌数据，根据三维形貌数据识别酒醅料面的凹陷区域的形状和位置，并根据凹陷区域的形状和位置控制机器人进行补料。本发明专利技术可以实现机器人代替传统人工探气上甑时的眼睛看到上汽后上甑动作的流程，达到人工上甑时“见湿盖料”的效果，使酒汽上得齐，不压汽，不跑汽。不跑汽。不跑汽。

【技术实现步骤摘要】
一种甑锅料面三维形貌及热区分布识别的上甑方法


[0001]本专利技术涉及酒品酿造设备
，尤其涉及一种甑锅料面三维形貌及热区分布识别的上甑方法。

技术介绍

[0002]上甑是白酒酿造过程中一道重要工艺，原粮经过发酵后需要通过上甑蒸馏才能生产出原酒。上甑工艺有着严格的要求：甑锅内酒醅必须疏松，加热用蒸汽必须缓慢，穿汽要匀，探汽上甑，不准跑汽，轻撒匀铺，要使甑内穿汽均匀，严禁起堆塌汽等。目前各大白酒厂均采用人工簸箕上甑方法，但由于人工劳动强度大、劳动环境差，机器人替代人工上甑的需求越来越迫切。
[0003]机器人上甑首先需要解决上甑过程对锅甑内料面的平整度和冒汽位置进行探测，机器人再根据这些信息自动控制布料的区域和厚度。但是，目前已有的机器人上甑检测信息不全，无法同时检测冒汽位置和料面平整度，无法预测冒汽点的位置，又或者无法准确定位料面各个点位的准确位置，从而导致机器人无法完全实现传统的人工上甑工艺。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出一种甑锅料面形状识别的上甑方法，解决了现有技术中机器人上甑检测参数不全导致无法完全实现传统的人工上甑工艺的问题。
[0005]本专利技术的技术方案是这样实现的：一种甑锅料面三维形貌及热区分布识别的上甑方法，包括以下步骤：以甑锅底面中心点为原点建立甑锅坐标系，分别将红外相机坐标系、三维相机坐标系、机器人坐标系与所述甑锅坐标系进行标定；通过红外相机获取甑锅酒醅料面的实时温度分布数据，根据所述实时温度分布数据识别酒醅料面的冒汽区域的形状和位置，并根据冒汽区域的形状和位置控制机器人进行铺料；通过三维相机获取甑锅酒醅料面的三维形貌数据，根据所述三维形貌数据识别酒醅料面的凹陷区域的形状和位置，并根据凹陷区域的形状和位置控制机器人进行补料。
[0006]本专利技术通过红外相机获取甑锅酒醅料面的实时温度分布数据，根据所述实时温度分布数据识别酒醅料面的冒汽区域的形状和位置，并根据冒汽区域的形状和位置控制机器人进行铺料；同时通过三维相机获取甑锅酒醅料面的三维形貌数据，根据所述三维形貌数据识别酒醅料面的凹陷区域的形状和位置，并根据凹陷区域的形状和位置控制机器人进行补料；可以同时监测料面的平整度和冒汽位置，上甑检测信息全，可以达到传统的人工上甑工艺的效果。
[0007]作为本专利技术优选的方案，将红外相机坐标系、三维相机坐标系、机器人坐标系与所述甑锅坐标系进行标定的方法为：取一长宽高已知的长方体参照物，参照物加热后放置于甑锅底部任一位置，利用
红外相机和三维相机同时采集参照物的热红外图像和可见光图像，分别计算热红外图像和可见光图像中参照物的像素，根据像素与参照物实际尺寸计算换算系数；测量参照物在甑锅坐标系中的坐标数据，分别计算参照物在红外相机坐标系、三维相机坐标系中的坐标数据；根据参照物在红外相机坐标系、三维相机坐标系、甑锅坐标系中的坐标数据，分别计算红外相机坐标系、三维相机坐标系与甑锅坐标系之间的转换关系；控制机器人的执行端运动到甑锅内任一位置，测量机器人执行端在甑锅坐标系中的坐标数据，根据机器人执行端在甑锅坐标系中的坐标数据和机器人执行端在机器人坐标系中的坐标数据，计算机器人坐标系与甑锅坐标系之间的转换关系。
[0008]采用本专利技术的坐标系标定方法，提高了对料面各点位的定位精度，为后续机器人的路径规划提供了数据支撑，从而提高了冒汽区域和凹陷区域识别定位的精度，提高了机器人铺料的精确度。
[0009]作为本专利技术优选的方案，本专利技术将甑锅酒醅料面划分为多个分区，所述分区包括中心区和多个同心环区，所述中心区为圆形且原点与甑锅底面中心点重合，所述同心环区为环形且原点与中心区原点重合。本专利技术通过对甑锅酒醅料面进行分区，方便对机器人的铺料路径进行规划，使机器人完成一个分区的铺料后再进行下一个分区的铺料，避免机器人与甑锅内壁发生碰撞，提高了设备使用的安全性和可靠性。
[0010]作为本专利技术优选的方案，通过红外相机获取酒醅料面的实时温度数据，设酒醅料面温度高于设定温度阈值的点为热点，根据各热点在甑锅坐标系中的坐标数据，将相邻热点连接形成热区，根据酒醅料面的区域划分将热区分为多个冒汽区域，完成一个分区内冒汽区域的铺料后再进行下一个分区内冒汽区域的铺料，根据冒汽区域的温度设定铺料的优先级，温度越高，优先级越高。
[0011]作为本专利技术优选的方案，所述机器人在对冒汽区域进行铺料的过程中，根据冒汽区域的形状来规划机器人的铺料方式，若冒汽区域为类梯形或类平行四边形，则规划机器人沿着图形的窄边或宽边进行铺料；若冒汽区域为类圆形，则规划机器人绕类圆形的中心旋转铺料；本专利技术根据冒汽区域的形状来规划机器人的铺料方式，大大提高了铺料效率和准确度。
[0012]作为本专利技术优选的方案，所述机器人在对冒汽区域进行铺料的过程中，根据冒汽区域的温度分布及面积大小来调整机器人铺料的厚度，冒汽区域的温度越高、面积越大，则铺料越厚；冒汽区域的温度越低、面积越小，则铺料越薄；本专利技术根据冒汽区域的温度分布及面积大小来调整机器人铺料的厚度，可以避免铺料过厚导致压汽或铺料过薄导致跑汽的问题，提高了上甑的效果。
[0013]作为本专利技术优选的方案，根据红外相机获取的酒醅料面的实时温度分布数据和三维相机获取的酒醅料面的三维形貌数据，计算预冒汽点位，方法如下：根据所述温度阈值筛选出未冒汽区域的料面点位，根据未冒汽区域的料面点位的平面坐标数据，从所述三维形貌数据中获取未冒汽区域的料面点位对应的高度数据；未冒汽区域的料面点位的温度越高、凹陷点越深，则冒汽概率越大；设未冒汽区域料面s点位的凹陷差值为：；为料面所有点位的平均高度，为料面s点位的实际高度；则料面s点位的冒汽概率定义为：，其中，为料面s点
位的实际温度，T为冒汽区域所有点位的温度平均值，为冒汽区域所有点位凹陷差值的平均值；则冒汽概率大于或等于90%的点位定义为预冒汽点位。
[0014]作为本专利技术优选的方案，采用积分法对各个预冒汽点位进行积分：其中，为m点位冒汽概率的积分和；为m点位第i次铺料后的冒汽概率，n为一甑料铺完的次数；当未冒汽区域内某点位冒汽概率的积分和大于设定的阈值时，将该点位规划到下次铺料时冒汽区域内；若预冒汽点位在积分期间被机器人铺料，则积分清零。本专利技术通过计算预冒汽点位的位置，并对预冒汽点位的冒汽概率进行积分，可以精确预测下一轮铺料时的冒汽点位，提高了冒汽点位监测的全面性和准确性，提高了机器人铺料的效果。
[0015]作为本专利技术优选的方案，所述机器人铺料的优先级为：冒汽区域>预冒汽点位>凹陷区域>平铺，即：当获取到某一时刻酒醅料面的温度分布数据和三维形貌数据后，先判断酒醅料面是否有冒汽区域，若有冒汽区域，则优先对冒汽区域进行铺料；若无冒汽区域，则判断是否有预冒汽点位，若有预冒汽点位，则对预冒汽点位的冒汽概率进行积分，当预冒汽点位的冒汽概率的积分和大于设定的阈值时，将该点位规划到下次铺料时冒汽区域内；若无预冒汽点位，则判断是否有凹陷区域，若有凹陷区域，则对凹陷区域进行补料；若无凹陷区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种甑锅料面三维形貌及热区分布识别的上甑方法，其特征在于，包括以下步骤：以甑锅底面中心点为原点建立甑锅坐标系，分别将红外相机坐标系、三维相机坐标系、机器人坐标系与所述甑锅坐标系进行标定；通过红外相机（4）获取甑锅（1）酒醅料面的实时温度分布数据，根据所述实时温度分布数据识别酒醅料面的冒汽区域的形状和位置，并根据冒汽区域的形状和位置控制机器人（2）进行铺料；通过三维相机（3）获取甑锅（1）酒醅料面的三维形貌数据，根据所述三维形貌数据识别酒醅料面的凹陷区域的形状和位置，并根据凹陷区域的形状和位置控制机器人（2）进行补料。2.如权利要求1所述的一种甑锅料面三维形貌及热区分布识别的上甑方法，其特征在于，将红外相机坐标系、三维相机坐标系、机器人坐标系与所述甑锅坐标系进行标定的方法为：取一长宽高已知的长方体参照物，参照物加热后放置于甑锅（1）底部任一位置，利用红外相机（4）和三维相机（3）同时采集参照物的热红外图像和可见光图像，分别计算热红外图像和可见光图像中参照物的像素，根据像素与参照物实际尺寸计算换算系数；测量参照物在甑锅坐标系中的坐标数据，分别计算参照物在红外相机坐标系、三维相机坐标系中的坐标数据；根据参照物在红外相机坐标系、三维相机坐标系、甑锅坐标系中的坐标数据，分别计算红外相机坐标系、三维相机坐标系与甑锅坐标系之间的转换关系；控制机器人（2）的执行端运动到甑锅（1）内任一位置，测量机器人（2）执行端在甑锅坐标系中的坐标数据，根据机器人（2）执行端在甑锅坐标系中的坐标数据和机器人（2）执行端在机器人坐标系中的坐标数据，计算机器人坐标系与甑锅坐标系之间的转换关系。3.如权利要求1所述的一种甑锅料面三维形貌及热区分布识别的上甑方法，其特征在于，还包括将甑锅（1）酒醅料面划分为多个分区，所述分区包括中心区和多个同心环区，所述中心区为圆形且原点与甑锅（1）底面中心点重合，所述同心环区为环形且原点与中心区原点重合。4.如权利要求3所述的一种甑锅料面三维形貌及热区分布识别的上甑方法，其特征在于，通过红外相机（4）获取酒醅料面的实时温度数据，设酒醅料面温度高于设定温度阈值的点为热点，根据各热点在甑锅坐标系中的坐标数据，将相邻热点连接形成热区，根据酒醅料面的区域划分将热区分为多个冒汽区域，完成一个分区内冒汽区域的铺料后再进行下一个分区内冒汽区域的铺料，根据冒汽区域的温度设定铺料的优先级，温度越高，优先级越高。5.如权利要求4所述的一种甑锅料面三维形貌及热区分布识别的上甑方法，其特征在于，所述机器人（2）在对冒汽区域进行铺料的过程中，根据冒汽区域的形状来规划机器人（2）的铺料方式，若冒汽区域为类梯形或类平行四边形，则规划机器人（2）沿着图形的窄边或宽边进行铺料；若冒汽区域为类圆形，则规划机器人（2）绕类圆形的中心旋转铺料...

【专利技术属性】
技术研发人员：高家坤，李毅，李琳，王鑫，安心，周卫中，杨华军，王建，胡淼，吴中华，
申请(专利权)人：安徽古井贡酒股份有限公司，
类型：发明
国别省市：