本發(fā)明涉及自動化，具體涉及一種用于全密封集樣罐的智能封裝系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)有的全密封集樣罐封裝過程中，存在著自動化程度不足和封裝效率低下的問題。傳統(tǒng)方法依賴于人工操作進行集樣罐的封裝與上鎖，這不僅增加了勞動力成本，還容易受到人為因素的影響，且無法快速響應(yīng)大批量集樣罐的處理需求；此外，人工封裝還面臨著安全風(fēng)險，如操作過程中可能發(fā)生的對樣品的污染。因此，亟需一種能夠自動識別集樣罐狀態(tài)、精準(zhǔn)執(zhí)行封裝操作并實時反饋封裝結(jié)果的智能封裝系統(tǒng)，以提高封裝效率，保障封裝質(zhì)量，并降低操作風(fēng)險。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述存在的技術(shù)不足，本發(fā)明的目的是提供一種智能封裝系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的封裝效率低下的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、第一方面，一種用于全密封集樣罐的智能封裝系統(tǒng)，包括：

4、集樣罐傳輸模塊：用于集樣罐的單向傳輸，包含等待區(qū)、封裝區(qū)和完成區(qū)；等待區(qū)用于等待封裝，封裝區(qū)執(zhí)行封裝操作，完成區(qū)存放已封裝集樣罐；各區(qū)域間通過多工位旋轉(zhuǎn)臺實現(xiàn)集樣罐的移動；封裝區(qū)靠近等待區(qū)的邊緣配置第一紅外傳感器，封裝區(qū)靠近完成區(qū)的邊緣配置第二紅外傳感器；

5、模型訓(xùn)練模塊：利用基于vision?transformer的深度學(xué)習(xí)算法，通過訓(xùn)練歷史數(shù)據(jù)構(gòu)建集樣罐封裝定位模型，該模型用于識別集樣罐的鎖蓋狀態(tài)及罐口位置；訓(xùn)練完成后，該模型被部署于封裝判斷模塊和封裝執(zhí)行模塊中；

6、封裝判斷模塊：通過攝像頭拍攝封裝區(qū)內(nèi)的集樣罐圖像，并利用已部署的集樣罐封裝定位模型判斷集樣罐上是否存在鎖蓋；如果判斷結(jié)果為不存在鎖蓋，則集樣罐進入封裝執(zhí)行模塊進行鎖蓋封裝操作；如果判斷結(jié)果為存在鎖蓋，則直接集樣罐進入上鎖控制模塊進行上鎖操作；

7、封裝執(zhí)行模塊：利用集樣罐封裝定位模型定位集樣罐的罐口位置，并通過機械臂將鎖蓋輸送至罐口執(zhí)行封裝操作，完成鎖蓋與罐口緊密貼合；

8、上鎖控制模塊：通過機械臂與鎖蓋的通信接口發(fā)送上鎖信號，控制鎖蓋完成上鎖動作，并通過接收反饋信號確認(rèn)上鎖操作完成。

9、優(yōu)選地，在第一方面的一種可能的實施方式中，plc根據(jù)第一紅外傳感器和第二紅外傳感器的反饋信號控制工位旋轉(zhuǎn)，確保封裝區(qū)僅存在一個集樣罐，具體控制邏輯如下：

10、plc內(nèi)置第一紅外信號計數(shù)器和第二紅外信號計數(shù)器，當(dāng)?shù)谝患t外信號計數(shù)比第二紅外信號計數(shù)多1時，plc向多工位旋轉(zhuǎn)臺控制器發(fā)送工位旋轉(zhuǎn)停止指令，多工位旋轉(zhuǎn)臺停止傳輸，封裝作業(yè)開始時，第一紅外信號計數(shù)和第二紅外信號計數(shù)置為0；

11、當(dāng)?shù)谝粋€集樣罐進入封裝區(qū)時，該集樣罐觸發(fā)第一紅外傳感器，第一紅外信號計數(shù)加1，此時第一紅外信號計數(shù)比第二紅外信號計數(shù)多1，plc向多工位旋轉(zhuǎn)臺控制器發(fā)送工位旋轉(zhuǎn)停止指令，多工位旋轉(zhuǎn)臺停止傳輸，使集樣罐在封裝區(qū)封裝；

12、對于連續(xù)傳輸?shù)募瘶庸?，每?dāng)一個集樣罐進入并完成其在封裝區(qū)的任務(wù)后，離開封裝區(qū)觸發(fā)第二紅外傳感器，第二紅外信號計數(shù)加1，該信號作為對前一個集樣罐處理完成的確認(rèn)；

13、當(dāng)待封裝的集樣罐進入封裝區(qū)后，第一紅外信號計數(shù)加1，此時第一紅外信號計數(shù)比第二紅外信號計數(shù)多1，當(dāng)前封裝區(qū)內(nèi)僅有一個集樣罐且前一個集樣罐已離開封裝區(qū)，plc向多工位旋轉(zhuǎn)臺控制器發(fā)送工位旋轉(zhuǎn)停止指令，多工位旋轉(zhuǎn)臺停止傳輸。

14、優(yōu)選地，在第一方面的一種可能的實施方式中，所述基于vision?transformer的深度學(xué)習(xí)算法網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括輸入層、transformer?encoder層和任務(wù)特定層，分別用于圖像預(yù)處理、特征提取及分類和定位輸出；

15、輸入層：調(diào)整圖像至預(yù)設(shè)尺寸，分割成預(yù)設(shè)大小的塊，展平并嵌入至指定維度，附加分類標(biāo)記以支持分類；

16、transformer?encoder層：堆疊多個編碼器層，每層包含多頭自注意力、層歸一化及前饋網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合殘差連接與dropout優(yōu)化訓(xùn)練與預(yù)測；

17、任務(wù)特定層：分為分類與回歸兩頭；分類頭提取分類標(biāo)記并映射至類別數(shù)，經(jīng)softmax歸一化預(yù)測；回歸頭則對圖像塊嵌入向量進行池化操作，再映射至回歸目標(biāo)。

18、優(yōu)選地，在第一方面的一種可能的實施方式中，所述基于vision?transformer的深度學(xué)習(xí)算法還包括損失函數(shù)、優(yōu)化器和數(shù)據(jù)加載器；

19、損失函數(shù)：分類任務(wù)采用交叉熵?fù)p失進行圖像分類；回歸任務(wù)用均方誤差損失以逼近連續(xù)值預(yù)測；

20、優(yōu)化器：采用adam優(yōu)化器，通過自適應(yīng)調(diào)整各參數(shù)學(xué)習(xí)率，加速模型收斂；

21、數(shù)據(jù)加載器：采用dataloader，實現(xiàn)批量處理、數(shù)據(jù)打亂及多進程加速。

22、優(yōu)選地，在第一方面的一種可能的實施方式中，所述歷史數(shù)據(jù)為歷史集樣罐罐口數(shù)據(jù)，包括含有鎖蓋的集樣罐罐口照片以及未含鎖蓋的集樣罐罐口照片。

23、優(yōu)選地，在第一方面的一種可能的實施方式中，封裝操作具體包括：

24、控制攝像機拍攝集樣罐罐口照片；

25、利用集樣罐封裝定位模型和集樣罐罐口照片定位罐口；

26、機械臂拿取鎖蓋并放置于罐口執(zhí)行加壓封裝。

27、優(yōu)選地，在第一方面的一種可能的實施方式中，上鎖控制模塊確認(rèn)上鎖操作完成后，向多工位旋轉(zhuǎn)臺控制器發(fā)送工位旋轉(zhuǎn)啟動指令，控制多工位旋轉(zhuǎn)臺將該集樣罐傳輸至完成區(qū)，并同步將下一個集樣罐傳輸至封裝區(qū)。

28、優(yōu)選地，在第一方面的一種可能的實施方式中，還包括無線供電模塊，用于監(jiān)測鎖蓋電量并執(zhí)行鎖蓋充電操作。

29、優(yōu)選地，在第一方面的一種可能的實施方式中，所述無線供電模塊具體包括：

30、通過機械臂前端抓手和鎖蓋上的通信接口讀取當(dāng)前鎖蓋的剩余電量；

31、當(dāng)檢測到鎖蓋的剩余電量低于預(yù)設(shè)電量閾值時，觸發(fā)充電流程；

32、機械臂移動鎖蓋至預(yù)設(shè)充電區(qū)，進行無線充電；

33、充電過程與鎖蓋保持通信，接收充電狀態(tài)反饋；

34、電量充滿時，自動停止充電，機械臂恢復(fù)封裝作業(yè)。

35、本發(fā)明的有益效果在于：通過自動化傳輸、深度學(xué)習(xí)定位、智能判斷封裝狀態(tài)、精準(zhǔn)執(zhí)行封裝與上鎖操作，并配備無線供電功能，顯著提升了封裝效率與質(zhì)量，降低了操作風(fēng)險與成本。該系統(tǒng)實現(xiàn)了從等待到完成的全程智能化管理，確保了封裝過程的準(zhǔn)確性和安全性。

技術(shù)特征：

1.一種用于全密封集樣罐的智能封裝系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，plc根據(jù)第一紅外傳感器和第二紅外傳感器的反饋信號控制工位旋轉(zhuǎn)，確保封裝區(qū)僅存在一個集樣罐，具體控制邏輯如下：

3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基于vision?transformer的深度學(xué)習(xí)算法網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括輸入層、transformer?encoder層和任務(wù)特定層，分別用于圖像預(yù)處理、特征提取及分類和定位輸出；

4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基于vision?transformer的深度學(xué)習(xí)算法還包括損失函數(shù)、優(yōu)化器和數(shù)據(jù)加載器；

5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述歷史數(shù)據(jù)為歷史集樣罐罐口數(shù)據(jù)，包括含有鎖蓋的集樣罐罐口照片以及未含鎖蓋的集樣罐罐口照片。

6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，封裝操作具體包括：

7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，上鎖控制模塊確認(rèn)上鎖操作完成后，向多工位旋轉(zhuǎn)臺控制器發(fā)送工位旋轉(zhuǎn)啟動指令，控制多工位旋轉(zhuǎn)臺將該集樣罐傳輸至完成區(qū)，并同步將下一個集樣罐傳輸至封裝區(qū)。

8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括無線供電模塊，用于監(jiān)測鎖蓋電量并執(zhí)行鎖蓋充電操作。

9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無線供電模塊具體包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及自動化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于全密封集樣罐的智能封裝系統(tǒng)。系統(tǒng)包括集樣罐傳輸模塊，通過多工位旋轉(zhuǎn)臺實現(xiàn)集樣罐的單向傳輸；模型訓(xùn)練模塊，采用基于Vision?Transformer的深度學(xué)習(xí)算法，利用歷史數(shù)據(jù)構(gòu)建集樣罐封裝定位模型，識別集樣罐的鎖蓋狀態(tài)及罐口位置；封裝判斷模塊，判斷集樣罐是否需要封裝，避免無效操作；封裝執(zhí)行模塊，利用機械臂依據(jù)模型定位結(jié)果執(zhí)行鎖蓋封裝；上鎖控制模塊，實現(xiàn)集樣罐上鎖及狀態(tài)確認(rèn)；此外，系統(tǒng)還配備無線供電模塊，智能監(jiān)測并管理鎖蓋電量。整體而言，本發(fā)明有效解決了傳統(tǒng)封裝方式封裝效率低下的問題，提升了全密封集樣罐封裝的準(zhǔn)確性和安全性。

技術(shù)研發(fā)人員：李德全,曹永勝,尚玉貞,王超,翁帆
受保護的技術(shù)使用者：安徽奕隆電力裝備制造有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30