CN102633114B - 悬链线上工件搬运视觉工作台 - Google Patents
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Abstract
一种悬链线上工件搬运视觉工作台，至少包括：一工作台架；一转盘，其上表面用于放置工件，转盘上设有用于夹持工件的夹具；转盘通过中心轴设置在所述的工作台架的上方；转盘驱动装置，用于驱动转盘绕所述的中心轴转动；机器视觉系统，用于在转盘转动过程中连续采集转盘上工件表面的图像并找到预设的工件特征部位，根据测得该工件特征部位时转盘转动的角度得出工件定位转盘需要正转或反转的定位转动角度，并对所述的转盘驱动装置输出控制信号驱动转盘正转或反转该定位转动角度，带动工件转动到正确方位。该工作台可以将输送来的工件或放置上的工件转动相应的角度，为自动搬运设备提供理想的工件方位，自动搬运设备可以准确地悬挂到悬链生产线上。
Description
技术领域
本发明涉及悬链生产流水线技术领域，具体是一种悬链线上工件搬运工作台。
背景技术
目前，悬链生产线上工件的搬运基本上是人工完成，装卸工人劳动强度大，装卸效率低，不适应大批量生产的需求，另外有些工件悬挂时有一定的方向要求，保持工件处于某种状态，所以用简单的搬运设备是不能将任意放置的工件正确悬挂到悬链线上。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种悬链线上工件搬运视觉工作台，该工件搬运视觉工作台可以将输送来的工件或放置上的工件转动相应的角度，为自动搬运设备提供理想的工件方位，自动搬运设备可以准确地悬挂到悬链生产线上。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：该悬链线上工件搬运视觉工作台，至少包括：
一工作台架；
一转盘，其上表面用于放置工件，转盘上设有用于夹持工件的夹具；转盘通过中心轴设置在所述的工作台架的上方；
转盘驱动装置，用于驱动转盘绕所述的中心轴转动；
机器视觉系统，用于在转盘转动过程中连续采集转盘上工件表面的图像并找到预设的工件特征部位，根据测得该工件特征部位时转盘转动的角度得出工件定位转盘需要正转或反转的定位转动角度，并对所述的转盘驱动装置输出控制信号驱动转盘正转或反转该定位转动角度，带动工件转动到正确方位。
作为本发明的进一步的技术方案：在该悬链线上工件搬运视觉工作台中，所述的机器视觉系统包括线形光源、相机和镜头；线形光源位于所述转盘一侧的上方并通过光源支架与工作台架连接；相机和镜头设置在所述转盘一侧的上方，所述的工作台架上设有可升降的支撑相机和镜头的升降装置；工作台架上还设置有驱动升降装置的升降用电机和升降用减速器及传动机构。可以根据工件大小高度，调整相机和镜头位置，保证采集的图像质量。
优选的：所述的升降装置为导轨式升降装置。导轨式精度高，可以满足图像采集的要求。
优选的：所述的导轨式升降装置包括齿条组件、导轨座，导轨座安装在工作台架上，所述齿条组件中的齿条竖直设置并与所述的导轨座滑动摩擦配合；导轨座上连接有压板，导轨座与压板组合构成对所述齿条组件在水平方向上的限位；与所述齿条组件中的齿条配合有驱动齿轮，所述驱动齿轮设置在所述升降用减速器的输出轴上，升降用减速器的输入端连接所述升降用电机的输出端。
作为本发明的进一步的技术方案：该悬链线上工件搬运视觉工作台中，所述转盘上的夹具包括多组夹持组件；多组夹持组件的夹持方向在转盘上的排列设置对工件构成相互垂直的两个水平方向上的限位。这样夹具可以夹持多面体工件，也可以夹持圆形工件。
优选的：所述的夹持组件为三组，分别记为第一夹持组件、第二夹持组件、第三夹持组件；其中第一夹持组件、第二夹持组件的夹持方向在同一水平面内呈180°；第三夹持组件的夹持方向与第一夹持组件、第二夹持组件的夹持方向水平垂直。三组夹持组件的非均布排列方式可以夹持多面体工件，也可以夹持圆形工件。
优选的：所述的夹持组件包括夹持块，夹持块与工件接触的一端面为夹持工作面，该夹持工作面由一竖直设置的V形凹槽面及对称位于该V形凹槽面左右两侧的平面组成。
优选的：所述的夹具组件包括夹紧用气缸，所述气缸底部装有气缸固定件，气缸固定件通过连接螺栓与转盘固装在一起；转盘上设有供气缸固定件移动以调整夹具夹持不同大小的工件的移动导向槽，相应的在转盘上设有供连接螺栓移动的条形螺栓连接槽，所述螺栓连接槽位于所述的移动导向槽内。
本发明进一步的技术方案：该悬链线上工件搬运视觉工作台中，所述转盘的下表面与所述工作台架的上表面之间装配有用于增大接触面、提高稳定性的滚动轴承。
该悬链线上工件搬运视觉工作台中，所述的转盘驱动装置包括伺服电机、转动用减速器，伺服电机、转动用减速器固定在工作台架上且位于转盘下方；所述的转动用减速器的输出轴与所述转盘的中心轴之间为键连接。
本发明的有益效果是：用该悬链线上工件搬运视觉工作台可以对将要悬挂到悬链线上的工件进行位置识别，找到正确的悬挂位置，便于工件抓取。且该悬链线上工件搬运视觉工作台可以对各种形状、不同尺寸的工件进行定位，结构简单、操作方便；工件旋转角度准确、可靠，整个工作台工作时间短、效率高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是图1所示悬链线上工件搬运视觉工作台的俯视图。
图3是图1所示悬链线上工件搬运视觉工作台的左向视图。
图4是图2所示悬链线上工件搬运视觉工作台的A部分放大图。
其中：1工作台架，2转动用减速器，3伺服电机，4转盘，41中心轴，5滚动轴承，6气缸，7气缸固定件，8夹持块，81V形凹槽面，82平面，9线形光源，10相机和镜头，11齿条组件，12驱动齿轮，13升降用减速器，14升降用电机，15导轨座，16压板，17减重孔，18移动导向槽，19螺栓连接槽，20光源支架，21第一夹持组件，22第二夹持组件，23第三夹持组件，24连接螺栓。
具体实施方式
如图1、2、3所示，该悬链线上工件搬运视觉工作台主要包括工作台架1、转盘4、转盘驱动装置、机器视觉系统。
转盘4通过中心轴41设置在工作台架的上方。
转盘驱动装置包括伺服电机3、转动用减速器2，伺服电机3、转动用减速器2固定在工作台架1上并位于转盘4下方。转动用减速器2的输出轴与转盘的中心轴41之间为键连接。伺服电机通过转动用减速器驱动转盘绕中心轴转动。
由于转动用减速器2的输出轴、转盘的中心轴41直径都小，转盘的直径较大（该转盘在实际制作时直径约为1.2米），因此在转盘转动过程中稳定性差。为了解决该问题，转盘4的下表面与工作台架1的上表面之间装配有滚动轴承5。滚动轴承5用来将转盘4上的压力传递到工作台架1上，增大了接触面，同时保证转盘4平稳转动。该滚动轴承5选用推力球轴承。该滚动轴承5的座圈安装在工作台架1上表面的槽中，滚动轴承5的轴圈安装在转盘4下表面的的槽中。作为其他实施方式，该滚动轴承也可采用角接触球轴承或推力圆锥滚子轴承，但采用这两种轴承轴向尺寸大一些，轴的长度也大，结构上实现困难，不利于使结构紧凑，因此优选推力球轴承。此外，转盘上还均匀设有若干个减重孔17，减轻转盘4压力，降低滚动轴承5的载荷，有利于延长滚动轴承5的使用寿命，同时也有利于降低伺服电机3的输出功率，达到节能功效。
转盘4的上表面用于放置工件，转盘4上设有用于夹持工件的夹具。
如图2所示，所述夹具包括三组夹持组件，分别记为第一夹持组件21、第二夹持组件22、第三夹持组件23。其中第一夹持组件21、第二夹持组件22的夹持方向在同一水平面内呈180°；第三夹持组件23的夹持方向与第一夹持组件21、第二夹持组件22的夹持方向水平垂直。三组夹持组件这样布局可以夹持圆形工件，也可以夹持多面体形状的工件。如果三组夹持组件绕转盘中心为均布，则只能夹持圆形工件，所以采用了这种非均布的方式。
每组夹持组件分别包括一夹持块8，夹持块8与工件接触的一端面为夹持工作面，该夹持工作面由一竖直设置的V形凹槽面81及对称位于该V形凹槽面81左右两侧的平面82组成。这样夹持圆形工件时夹持块的V形凹槽面起夹持作用；夹持多面体工件时夹持块的平面82起夹持作用。
每组夹具组件分别包括一夹紧用气缸6，工作时，该气缸驱动夹持块8实施夹紧或松开动作。该气缸6底部装有气缸固定件7，气缸固定件7通过连接螺栓24与转盘4固装在一起。转盘4上设有供气缸固定件7移动以调整夹具夹持不同大小的工件的移动导向槽18。气缸固定件7在移动导向槽18内移动可以调整气缸6的位置，气缸6位置的调整即实现对不同尺寸大小的工件的适应，以夹持不同尺寸大小的工件。气缸固定件7在移动导向槽18内移动，连接螺栓24与转盘4连接的位置势必要移动，因此相应的在转盘4上设有供连接螺栓24移动的条形螺栓连接槽19。所述螺栓连接槽19位于移动导向槽18内。
作为其他实施方式，本发明中的夹具组件也可以是更多组，例如4组，多组夹持组件的夹持方向在转盘4上的排列设置对工件构成相互垂直的两个水平方向上的限位。这样也同样能实现既可以夹持圆形工件，又可以夹持多面体形状的工件的功能，只是4组的结构复杂，不利于简化结构，降低成本。同理，4组以上的就更不必了。优选3组，即可实现功能又可简化结构降低成本，而且便于工件从不设置夹持组件的地方送至转盘上，或将竖直叠放的工件送至转盘上。当然工件也可以采用起吊设备垂直放入到转盘上。
该工作台的机器视觉系统，用于在转盘4转动过程中连续采集转盘4上工件表面的图像并找到预设的工件特征部位，根据测得该工件特征部位时转盘4转动的角度得出工件定位转盘4需要正转或反转的定位转动角度，并对所述的转盘驱动装置中的伺服电机3输出控制信号驱动转盘4正转或反转该定位转动角度，带动工件转动到正确方位。例如：转盘4带动工件转动3600的过程中，机器视觉系统连续拍摄的图像中就有所要找的工件特征部位，经过图像处理，就找到了工件特征部位经过机器视觉系统拍摄图像的位置，假如转盘4转动1500时找到的工件特征部位，然后再驱动转盘4正向转动150°或反向转动2100，转盘停止转动，此时工件转动到正确方位。
该机器视觉系统包括线形光源9、相机和镜头10。如图2所示，该线形光源9位于转盘4的左后侧的上方，并通过光源支架20与工作台架1连接。相机和镜头10设置在转盘4右后侧的上方。工作台架1上设有可升降的支撑相机和镜头的升降装置。利用该升降装置可以根据工件大小高度，调整相机和镜头的高度位置，保证采集的图像质量。
该升降装置为导轨式升降装置，导轨式升降装置的精度高，可以满足图像采集的要求。该导轨式升降装置包括齿条组件11、导轨座15，导轨座15安装在工作台架1上，齿条组件11中的齿条竖直设置并与导轨座15滑动摩擦配合；导轨座15上连接有压板16，导轨座15与压板16组合构成对齿条组件11在水平方向上的限位。该工作台中的齿条组件11与导轨座15之间不是采用常规的燕尾槽V型表面或长方形表面导向，而采用的是齿条组件11与导轨座15三面接触、加压板16（如图2、4所示）的方式限位导向，该种结构方式加工、安装调整更方便。
与齿条组件11中的齿条配合有驱动齿轮12，该驱动齿轮12设置在一升降用减速器13的输出轴上，该升降用减速器13的输入端连接一升降用电机14的输出端。升降用电机14和升降用减速器13设置在工作台架1上。
该悬链线上工件搬运视觉工作台的工作原理如下：
如图1~4所示，工件从工作台架1的前端输送过来或直接将竖直叠放的若干个工件放到工作台架1上，三个气缸6同时移动，三个夹持块8同时定位夹紧工件，根据工件放置高度，启动升降用电机14转动，通过升降用减速器13使得齿轮12转动，齿轮12与齿条啮合带动齿条组件11上下移动，使得相机和镜头10在合适的高度上。
工件夹紧后，启动伺服电机3通过转动用减速器2带动转盘4转动3600，然后伺服电机3停止转动。转盘4转动的同时，线形光源9提供合适的光线照射在工件表面上，相机和镜头10连续拍摄图像。在转盘4带动工件转动3600的过程中，连续拍摄的图像中就有所要找的工件特征部位，经过机器视觉系统对采集的图像进行处理，就找到了工件特征部位经过相机拍摄图像的位置，比如转盘4转动1500时找到的工件特征部位，然后再次启动伺服电机3使转盘4反向转动2100或正向转动1500，伺服电机3停止转动，此时工件就已经定好位即转动到正确的方位。三个气缸6停止工作，三个夹持块8回位，工件处于自由状态供抓取设备抓取。
工作时，根据工件的尺寸大小，可以松开三个气缸固定件7上的螺栓，使三个气缸固定件7沿着气缸移动槽18同时移动相同的距离，保证三个夹持块8能够同时夹紧或松开工件，然后将气缸固定件7、气缸6螺栓连接在转盘4上。
本发明并不仅仅局限于上述实施例。
Claims (10)
1.悬链线上工件搬运视觉工作台，其特征是，至少包括：
一工作台架；
一转盘，其上表面用于放置工件，转盘上设有用于夹持工件的夹具；转盘通过中心轴设置在所述的工作台架的上方；
转盘驱动装置，用于驱动转盘绕所述的中心轴转动；
机器视觉系统，用于在转盘转动过程中连续采集转盘上工件表面的图像并找到预设的工件特征部位，根据测得该工件特征部位时转盘转动的角度得出工件定位转盘需要正转或反转的定位转动角度，并对所述的转盘驱动装置输出控制信号驱动转盘正转或反转该定位转动角度，带动工件转动到正确方位。
2.根据权利要求1所述的悬链线上工件搬运视觉工作台，其特征是：所述的机器视觉系统包括线形光源、相机和镜头；线形光源位于所述转盘一侧的上方并通过光源支架与工作台架连接；相机和镜头设置在所述转盘一侧的上方，所述的工作台架上设有可升降的支撑相机和镜头的升降装置；工作台架上还设置有驱动升降装置的升降用电机和升降用减速器及传动机构。
3.根据权利要求2所述的悬链线上工件搬运视觉工作台，其特征是：所述的升降装置为导轨式升降装置。
4.根据权利要求3所述的悬链线上工件搬运视觉工作台，其特征是：所述的导轨式升降装置包括齿条组件、导轨座，导轨座安装在工作台架上，所述齿条组件中的齿条竖直设置并与所述的导轨座滑动摩擦配合；导轨座上连接有压板，导轨座与压板组合构成对所述齿条组件在水平方向上的限位；与所述齿条组件中的齿条配合有驱动齿轮，所述驱动齿轮设置在所述升降用减速器的输出轴上，升降用减速器的输入端连接所述升降用电机的输出端。
5.根据权利要求1所述的悬链线上工件搬运视觉工作台，其特征是：所述转盘上的夹具包括多组夹持组件；多组夹持组件的夹持方向在转盘上的排列设置对工件构成相互垂直的两个水平方向上的限位。
6.根据权利要求5所述的悬链线上工件搬运视觉工作台，其特征是：所述的夹持组件为三组，分别记为第一夹持组件、第二夹持组件、第三夹持组件；其中第一夹持组件、第二夹持组件的夹持方向在同一水平面内呈180°；第三夹持组件的夹持方向与第一夹持组件、第二夹持组件的夹持方向水平垂直。
7.根据权利要求5所述的悬链线上工件搬运视觉工作台，其特征是：所述的夹持组件包括夹持块，夹持块与工件接触的一端面为夹持工作面，该夹持工作面由一竖直设置的V形凹槽面及对称位于该V形凹槽面左右两侧的平面组成。
8.根据权利要求5所述的悬链线上工件搬运视觉工作台，其特征是：所述的夹具组件包括夹紧用气缸，所述气缸底部装有气缸固定件，气缸固定件通过连接螺栓与转盘固装在一起；转盘上设有供气缸固定件移动以调整夹具夹持不同大小的工件的移动导向槽，相应的在转盘上设有供连接螺栓移动的条形螺栓连接槽，所述螺栓连接槽位于所述的移动导向槽内。
9.根据权利要求1所述的悬链线上工件搬运视觉工作台，其特征是：所述转盘的下表面与所述工作台架的上表面之间装配有用于增大接触面、提高稳定性的滚动轴承。
10.根据权利要求1所述的悬链线上工件搬运视觉工作台，其特征是：所述的转盘驱动装置包括伺服电机、转动用减速器，伺服电机、转动用减速器固定在工作台架上且位于转盘下方；所述的转动用减速器的输出轴与所述转盘的中心轴之间为键连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20131204 Termination date: 20140426 |