基于视觉的智能分拣系统的设计.doc

摘要

近年来随着电商平台的发展，网上购物已经成为许多国民的日常购物选择之

一，电商的发展带动了快递行业的发展，但是传统快递行业还在使用人工来进行

快递的分拣，人工分拣的优点是灵活性高、容错率高等，缺点是需要大量人工来

满足需求、不能连续 24 小时工作、在面对大量工件的时候可能会出错。以往的

机器分拣的优点是能连续 24 小时不间断工作，但是也有着面对大量工件时出错

的可能性增大、机器本身比较笨重、不能实现柔性生产、对工件的形状有要求。

生产，容易修改被识别工件，实现了智能化、信息化生产。因为采用树莓派来作

为中央处理器，所以可以通过远程连接来修改程序实现远程控制生产进程。

关键词：视觉识别，树莓派，机器分拣，PLC 控制

Design of Intelligent Sorting System Based on Vision

Abstract

In recent years, with the development of e-commerce platforms, online shopping

has become one of the daily shopping choices of many people. The development of

e-commerce has driven the development of the express delivery industry, but the

traditional express delivery industry is still using manual to sort express delivery.

The advantages of sorting are high flexibility and high fault tolerance. The

design research of this vision-based intelligent sorting system revolves around key

technologies such as design methods, photoelectric sensors, kinematic analysis,

raspberry pi, open cv-based visual recognition, and PLC control. Combining the

advantages of manual and machine sorting, the shortcomings of both are eliminated.

It realizes sorting according to the characteristics of the workpiece, and realizes the

ability to easily modify the standard for identifying the workpiece, and realizes the

function of flexible production.

This design realized the design of a relatively low-cost intelligent sorting system

by looking for a lower-cost Mitsubishi PLC, an open-source image recognition

algorithm, and a robot arm attitude control. This design can be used for flexible

1 前言....................................................................................................................................................................1

1.1 选题研究意义与目的......................................................................................................................1

1.2 本设计在国内外的发展概况及存在的问题.............................................................................1

1.3 本设计存在的问题...........................................................................................................................2

2 基于视觉的智能分拣系统的设计原理....................................................................................................3

3 基于视觉的智能分拣系统的设计过程....................................................................................................4

3.1 PLC 的选择 .........................................................................................................................................4

3.2 传送带电机的选择...........................................................................................................................6

3.3 伺服驱动器的选择...........................................................................................................................7

3.4 触摸屏的选择....................................................................................................................................8

5.2 工业摄像头（CCD）......................................................................................................................15

6 图像识别系统调试......................................................................................................................................17

6.1 在树莓派烧录 Linux 系统 ..........................................................................................................17

6.2 通过 SSH 连接树莓派....................................................................................................................19

6.3 安装 OpenCV.....................................................................................................................................20

6.4 在 OpenCV 中检测轮廓 ..............................................................................................................23

7 编写 PLC 程序...............................................................................................................................................26

7.1 安装 GX Developer .......................................................................................................................26

7.3 开始编写 PLC 程序........................................................................................................................28

8.4 建立一个完整的触摸屏程序......................................................................................................37

9 结论 .................................................................................................................................................................40

10 参考文献......................................................................................................................................................41

谢辞......................................................................................................................................................................42

附录......................................................................................................................................................................43

1 前言

1.1 选题研究意义与目的

现阶段的制造业已经步入智能制造的时代，以前利用低廉的人工进行大量的

自动生产或全自动生产的转型，并且中小型企业转型的预算并不能太高，所以就

需要一种成本低廉的代替人工的方案。随着时代的不断发展，机器视觉识别已经

是一种十分成熟的技术，如果能把这项技术运用在生产过程中将是一种极大的提

升，能进一步代替人在生产线中的影响力，大幅提升生产线的效率，减少因为人

为失误而影响整条生产线的可能性。将机器视觉在低成本的树莓派上实现与同样

低成本的 PLC 结合在一起，随时可以改变要识别的物体，相信在生产中能不断开

阔它的应用领域，发掘出它的潜能。

1.2 本设计在国内外的发展概况及存在的问题

在欧美国家中，机器视觉在半导体以及电子行业得到广泛应用普及，大约 50%

的应用都集中在半导体行业上，本设计使用的 OpenCV 就是在 1999 年 1 月诞生于

在国内，机器视觉是一种正在发展中的技术，虽然这种技术在国内得到很多

关注，但是机器视觉的普及率并不高，因为全世界的制造行业的重心都在慢慢向

中国转移，中国市场已经成为国际机器视觉厂商眼中的蓝海，一个新的极其重要

的目标市场，作为全球第三大机器视觉应用市场，中国市场仍有较大的发展潜力

和发展空间。自李克强总理在 2015 年 9 月的《中国制造 2025》的战略颁发以来，

中国的传统制造行业都面对这一道选择题：转型或者被消灭。许多传统制造业都

陆续开始从全人工生产到半自动生产甚至全自动生产的产业升级和转型。国内有

关机器视觉的专利申请也是逐年稳健攀升，保持着一个快速追赶欧美日等发达国

家的趋势。