CN107458875A - 一种视觉定位上料机及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种视觉定位上料机及其操作方法，包括：盖板(1)、手臂连杆，所述盖板(1)下设置至少三个工业相机，盖板(1)内设置至少四个伺服电机，且每个伺服电机输出轴分别连接手臂连杆，由手臂连杆协调控制末端执行器(3)移动至上料需求工件位置；本发明执行器设置合理，上料精准，替代了大量的产线工人，极大地为企业节省了人力资源，生产效率较普通自动设备提高了两倍以上，并且可以处理各种不良品和非正常情况，极大地降低了设备的停机时间。
Description
技术领域
本发明自动上料机领域，具体为一种视觉定位上料机及其操作方法。
背景技术
目前电子制造企业中针对微小的产品普遍采用人工上料为主、普通自动设备上料为辅的生产模式。人工上料存在效率低下、工作内容重复枯燥、长时间劳动易出现疏忽等缺陷。普通自动设备则存在难以应对各种偶发情况、生产效率不够高等不足。在这个情况下，上料工位往往会成为生产线中的瓶颈工位，极大地影响了生产企业的效率。
申请号为201621046326.9的中国专利公开了一种全自动CCD上料机，且利用工件抓取组件进行上料，工件抓取组件包括水平驱动线性模组、活动安装座、竖向驱动线性模组、工件抓取夹具；机架上端部于自动输送带上端侧装设竖向支撑杆，竖向支撑杆装设面光源、CCD工业相机、显示屏；机架上端部的机器人安装座装设四轴机器人，四轴机器人驱动端装设工件移送夹具；该全自动CCD上料机还包括控制器。其工件抓取夹具只可在水平驱动线性模组和竖向驱动线性模组做直线运动，其运动不够灵活，且夹具设置不合理，不可做微调，导致上料并不精准，迫切需要加以改进。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种新型的视觉定位上料机及其操作方法，本发明执行器设置合理，上料精准，替代了大量的产线工人，极大地为企业节省了人力资源，生产效率较普通自动设备提高了两倍以上，并且可以处理各种不良品和非正常情况，极大地降低了设备的停机时间。
为实现所述技术目的，本发明的技术方案是：一种视觉定位上料机，包括：盖板、手臂连杆，所述盖板下设置至少三个工业相机，盖板内设置至少四个伺服电机，且每个伺服电机输出轴分别连接手臂连杆，由手臂连杆协调控制末端执行器移动至上料需求工件位置；
所述伺服电机和工业相机分别连接在所述盖板内的工业控制计算机；
所述末端执行器为圆盘结构，且周围设置耳套，下方设置吸盘；
所述手臂连杆包括握持连杆和挥动杆，所述握持连杆设置通过旋钮连接的四级传动杆夹合在所述末端执行器的耳套上；挥动杆活动连接在所述末端执行器上方，且挥动杆为伸缩结构。
进一步，所述四级传动杆包括一级传动杆、二级传动杆、三级传动杆和四级传动杆；所述旋钮包括第一旋钮和第二旋钮；所述一级传动杆和二级传动杆通过第一旋钮连接；所述三级传动杆和二级传动杆固定在第二旋钮上，且第二旋钮通过固定板固定在所述盖板下；四级传动杆设置两根连杆通过销轴分别活动夹合在所述三级传动杆末端的轴套和所述耳套上；
进一步，所述第一旋钮和第二旋钮为两个可相对旋转的子母旋钮卡合组成，所述一级传动杆固定于所述第一旋钮的子旋钮，所述二级传动杆的一端固定在所述第一旋钮的母旋钮上；所述二级传动杆的另一端和三级传动杆固定在所述第二旋钮的子旋钮上，第二旋钮的母旋钮通过固定板固定在所述盖板下。
进一步，所述一级传动杆连接在所述伺服电机上。
进一步，所述四级传动杆的两根连杆上设置至少一个固定夹。
进一步，所述盖板外设置支架。
进一步，所述吸盘通过气管连接抽气装置，且所述抽气装置安装在所述盖板内，所述气管沿手臂连杆布置。
作为本发明的优选，所述工业控制计算机通过串行总线连接外部通信接口。
作为本发明的优选，所述上料需求工件放置于履带上，且在上料需求工件周围固定光源。
一种视觉定位上料机操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对上料需求工件建立坐标系，坐标系包括上料需求工件在所述履带上的三维空间中的位置以及方向向量，其方向向量使用欧拉角进行描述。
S2：将步骤1中的上料需求工件坐标系信息预存在所述工业控制计算机内；
S3：由工业相机组成的视觉装置中的坐标系信息和所述工业控制计算机内预存的上料需求工件坐标系信息一致，且工业相机对上料需求工件进行视觉扫描，根据坐标系信息进行搜索匹配，容许0.1毫米和0.3度的误差；
S4：工业控制计算机根据匹配到的上料需求工件坐标系信息和工件在所述履带上的三维空间中定义的坐标系信息，规划所述末端执行器的最佳运动路径，进一步控制所述伺服电机控制挥动杆，此时末端执行器移动至上料需求工件上方；
S5：控制单个握持连杆，使得末端执行器绕挥动杆在水平方向旋转至合适角度；同时控制每个握持连杆，使得末端执行器沿挥动杆移动，此时挥动杆伸长，同时吸盘上吸取的上料工件移动至上料需求工件上，此时气管停止吸气，完成上料，等待下一个上料需求工件移动至所述履带上的三维空间中定义的坐标系内。
本发明的有益效果在于：
本发明将由工业相机组成的视觉技术和工业机器人技术进行有机结合，使系统的柔性和工作效率达到最高。使用机器视觉装置代替人工上料中的人眼，准确获取当前产品在空间中的位置；工业机器人代替人工上料中的人手，根据机器视觉装置获取的位置进行高速的上料动作；且末端执行器不仅可做任意方向挥动，还可以在上料需求工件位置做细微方向调整，设置合理，上料精准。
本发明替代了大量的产线工人，极大地为企业节省了人力资源。生产效率较普通自动设备提高了两倍以上，并且可以处理各种不良品和非正常情况，极大地降低了设备的停机时间。
附图说明
图1是本发明视觉定位上料机的整体结构示意图；
图2是本发明手臂连杆和末端执行器的连接关系示意图；
图3是本发明图2中的A部分放大结构示意图；
图4是本发明图2中的B部分放大结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，一种视觉定位上料机，包括：盖板1、手臂连杆，所述盖板1下设置至少三个工业相机，盖板1内设置至少四个伺服电机，且每个伺服电机输出轴分别连接手臂连杆，由手臂连杆协调控制末端执行器3移动至上料需求工件位置；
所述伺服电机和工业相机分别连接在所述盖板1内的工业控制计算机；
所述末端执行器3为圆盘结构，且周围设置耳套301，下方设置吸盘302；
所述手臂连杆包括握持连杆和挥动杆4，所述握持连杆设置通过旋钮连接的四级传动杆夹合在所述末端执行器3的耳套301上；挥动杆4活动连接在所述末端执行器3上方，且挥动杆4为伸缩结构。
进一步，所述四级传动杆包括一级传动杆501、二级传动杆503、三级传动杆504和四级传动杆507；所述旋钮包括第一旋钮502和第二旋钮505；所述一级传动杆501和二级传动杆503通过第一旋钮502连接；所述三级传动杆504和二级传动杆503固定在第二旋钮505上，且第二旋钮505通过固定板506固定在所述盖板1下；四级传动杆507设置两根连杆通过销轴分别活动夹合在所述三级传动杆504末端的轴套509和所述耳套301上；
进一步，所述第一旋钮502和第二旋钮505为两个可相对旋转的子母旋钮卡合组成，所述一级传动杆501固定于所述第一旋钮502的子旋钮，所述二级传动杆503的一端固定在所述第一旋钮502的母旋钮上；所述二级传动杆503的另一端和三级传动杆504固定在所述第二旋钮505的子旋钮上，第二旋钮505的母旋钮通过固定板506固定在所述盖板1下。
进一步，所述一级传动杆501连接在所述伺服电机上，伺服电机控制一级转动杆501绕第一旋钮转动，同时带动二级传动杆503和三级传动杆504绕第二旋钮旋转，拉动了四级传动杆507绕轴套509旋转，从而带动耳套301，此时末端执行器3绕所述挥动杆4末端做水平方向上的微调。
进一步，所述四级传动杆507的两根连杆上设置至少一个固定夹508，保证了传动杆结构的稳定性。
进一步，所述盖板1外设置支架2，支架2可固定于履带旁边的机架上。
进一步，所述吸盘302通过气管连接抽气装置，且所述抽气装置安装在所述盖板1内，所述气管沿手臂连杆布置，吸盘通过气管吸取和放置上料工件。
作为本发明的优选，所述工业控制计算机通过串行总线连接外部通信接口，方便了本上料机的在线编程和预存上料需求工件的形状特征。
作为本发明的优选，所述上料需求工件放置于履带上，上料需求工件随着履带逐个移动至上料机下；上料需求工件周围固定的光源保证了视觉工业相机采集图像时的光照因素稳定性，防止外界光源干扰造成的匹配错误。
一种视觉定位上料机操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对上料需求工件建立坐标系，坐标系包括上料需求工件在所述履带上的三维空间中的位置以及方向向量，其方向向量使用欧拉角进行描述。
S2：将步骤1中的上料需求工件坐标系信息预存在所述工业控制计算机内；
S3：由工业相机组成的视觉装置中的坐标系信息和所述工业控制计算机内预存的上料需求工件坐标系信息一致，且工业相机对上料需求工件进行视觉扫描，根据坐标系信息进行搜索匹配，容许0.1毫米和0.3度的误差；
S4：工业控制计算机根据匹配到的上料需求工件坐标系信息和工件在所述履带上的三维空间中定义的坐标系信息，规划所述末端执行器的最佳运动路径，进一步控制所述伺服电机控制挥动杆，此时末端执行器移动至上料需求工件上方；
S5：控制单个握持连杆，使得末端执行器绕挥动杆在水平方向旋转至合适角度；同时控制每个握持连杆，使得末端执行器沿挥动杆移动，此时挥动杆伸长，同时吸盘上吸取的上料工件移动至上料需求工件上，此时气管停止吸气，完成上料，等待下一个上料需求工件移动至所述履带上的三维空间中定义的坐标系内。
对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种视觉定位上料机，其特征在于，包括：盖板(1)、手臂连杆，所述盖板(1)下设置至少三个工业相机，盖板(1)内设置至少四个伺服电机，且每个伺服电机输出轴分别连接手臂连杆，由手臂连杆协调控制末端执行器(3)移动至上料需求工件位置；
所述伺服电机和工业相机分别连接在所述盖板(1)内的工业控制计算机；
所述末端执行器(3)为圆盘结构，且周围设置耳套(301)，下方设置吸盘(302)；
所述手臂连杆包括握持连杆和挥动杆(4)，所述握持连杆设置通过旋钮连接的四级传动杆夹合在所述末端执行器(3)的耳套(301)上；挥动杆(4)活动连接在所述末端执行器(3)上方，且挥动杆(4)为伸缩结构。
2.根据权利要求1所述的一种视觉定位上料机，其特征在于，所述四级传动杆包括一级传动杆(501)、二级传动杆(503)、三级传动杆(504)和四级传动杆(507)；所述旋钮包括第一旋钮(502)和第二旋钮(505)；所述一级传动杆(501)和二级传动杆(503)通过第一旋钮(502)连接；所述三级传动杆(504)和二级传动杆(503)固定在第二旋钮(505)上，且第二旋钮(505)通过固定板(506)固定在所述盖板(1)下；四级传动杆(507)设置两根连杆通过销轴分别活动夹合在所述三级传动杆(504)末端的轴套(509)和所述耳套(301)上。
3.根据权利要求1或2任一项所述的一种视觉定位上料机，其特征在于，所述第一旋钮(502)和第二旋钮(505)为两个可相对旋转的子母旋钮卡合组成，所述一级传动杆(501)固定于所述第一旋钮(502)的子旋钮，所述二级传动杆(503)的一端固定在所述第一旋钮(502)的母旋钮上；所述二级传动杆(503)的另一端和三级传动杆(504)固定在所述第二旋钮(505)的子旋钮上，第二旋钮(505)的母旋钮通过固定板(506)固定在所述盖板(1)下。
4.根据权利要求1或2任一项所述的一种视觉定位上料机，其特征在于，所述一级传动杆(501)连接在所述伺服电机上。
5.根据权利要求1或2任一项所述的一种视觉定位上料机，其特征在于，所述四级传动杆(507)的两根连杆上设置至少一个固定夹(508)。
6.根据权利要求1所述的一种视觉定位上料机，其特征在于，所述盖板(1)外设置支架(2)。
7.根据权利要求1所述的一种视觉定位上料机，其特征在于，所述吸盘(302)通过气管连接抽气装置，且所述抽气装置安装在所述盖板(1)内，所述气管沿手臂连杆布置。
8.根据权利要求1所述的一种视觉定位上料机，其特征在于，所述工业控制计算机通过串行总线连接外部通信接口。
9.根据权利要求1所述的一种视觉定位上料机，其特征在于，所述上料需求工件放置于履带上，且在上料需求工件周围固定光源。
10.一种视觉定位上料机对应一种视觉定位上料机操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对上料需求工件建立坐标系，坐标系包括上料需求工件在所述履带上的三维空间中的位置以及方向向量，其方向向量使用欧拉角进行描述。
S2：将步骤1中的上料需求工件坐标系信息预存在所述工业控制计算机内；
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Application publication date: 20171212 |
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