CN102896631A - 实时/在线方位调整装置和方法 - Google Patents

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周宏明
薛伟
李峰平
曹宇
赵宗礼
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Abstract

本发明提供了一种实时/在线方位调整装置，包括工作台、XYZ三坐标位移台和控制系统，一抓取臂，安装在XYZ三坐标位移台上，在控制系统的控制下可做XYZ三个方向的运动；一CCD照相机，固定安装在抓取臂上，拍摄方向朝向工作台，用于拍摄放置在工作台上的产品；一手爪，通过一转动机构可旋转的安装在抓取臂上，与抓取臂联动，并在控制系统的控制下可绕其自身轴线做旋转运动。本发明所述的实时/在线方位调整装置通过在XYZ三坐标位移台上安装抓取臂，在抓取臂上安装CCD照相机和手爪，将方位检测和方位调整功能融合为一个一体化的装置，其结构独立、紧凑、简单，而且可以与多种类型的自动化生产线组合使用，而功能兼容。

Description

实时/在线方位调整装置和方法
技术领域
本发明属于自动化生产领域，具体涉及一种实时/在线方位调整装置和方法。
背景技术
自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。近年来，自动化生产的应用范围越来越广，自动化生产由于其不需要人直接参与操作，而由机械设备、仪表和自动化装置来完成产品的全部或部分加工的生产过程，所以能够大大节省劳动力，为生产企业带来巨大的经济效益。生产自动化的应用范围包括加工过程自动化、物料存储和输送自动化、产品检验自动化、装配自动化和产品设计及生产管理信息处理的自动化等。
自动化生产流水线是指在一定的线路上连续输送产品或对产品进行加工。目前，产品在各工序之间的过渡和定位一般都是控制系统根据预先计算和设定的指令，来驱动机械手动作。这种离线预编程计算和控制的方式，机械手无法实时检测和精确调整抓取产品的的实时方位（包括方向和位置），使得产品在各工序之间的输送方位精度较低，在某些流水线中待调整产品本身摆放的方位可能会各不不同，离线预编程计算和控制的方式根本无法做到准确的方位调整，不能正确的完成产品抓取和输送。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种调整精度更高的实时/在线方位调整装置；本发明同时还提供了一种实时/在线方位调整方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种实时/在线方位调整装置，包括工作台、XYZ三坐标位移台和控制系统，
其特征在于，所述实时/在线方位调整装置还包括：
一抓取臂，安装在XYZ三坐标位移台上，在控制系统的控制下可做XYZ三个方向的运动；
一CCD照相机，固定安装在抓取臂上，拍摄方向朝向工作台，用于拍摄放置在工作台上的产品；
一手爪，通过一转动机构可旋转的安装在抓取臂上，与抓取臂联动，并在控制系统的控制下可绕其自身轴线做旋转运动。
一种实时/在线方位调整方法，包括以下步骤：
（1）控制抓取臂带动CCD照相机做XYZ三轴运动，直至CCD照相机到达工作台上产品正确放置时的理论初始位置；
（2）控制CCD照相机拍摄工作台上的产品，并将照片输出至控制系统；
（3）控制系统根据CCD照相机拍摄的照片，计算出产品所在的实际初始方位，并与理论初始方位进行比较，判断是否存在位置偏差量和方向偏差量；
（4）如果不存在位置偏差量和方向偏差量，即产品所在的实际初始方位与理论初始方位一致，控制抓取臂做XYZ三轴运动，带动手爪抓起放置在工作台上的产品，按照理论传送量将产品传送到目标位置；
如果存在位置偏差量和方向偏差量，即产品所在的实际初始方位与理论初始方位不一致，则根据位置偏差量和理论传送量计算出实际传送量，并根据方向偏差量计算出角度调整量；控制抓取臂做XYZ三轴运动，带动手爪抓起放置在工作台上的产品，按照实际传送量将产品传送到目标位置；在传送过程中，控制系统控制手爪转动，根据角度调整量将产品调整至理论初始方向。
本发明所述的实时/在线方位调整装置通过在XYZ三坐标位移台上安装抓取臂，在抓取臂上安装CCD照相机和手爪，将方位检测和方位调整功能融合为一个一体化的装置，其结构独立、紧凑、简单，而且可以与多种类型的自动化生产线组合使用，而功能兼容。
本发明所述的实时/在线方位调整方法，以机械手（抓取臂和手爪）本身的抓取状态为基准，实时拍摄待调整产品，通过控制系统对CCD图像的处理计算和机械手的运动，实现了在线的精确方位调整功能。本发明将方位检测和方位调整融合在一起，减少了对机械手抓取动作之前产品摆放的要求，减少了流水线的处理工序，提高了方位检测和方位调整的精度，为自动化生产线的正常工作提供了前提。
附图说明
图1为本发明所述实时/在线方位调整装置的立体示意图；
图中：包括工作台-1、XYZ三坐标位移台-2，抓取臂-3，CCD照相机-4，产品-5，手爪-6。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供了一种实时/在线方位调整装置，包括工作台1、XYZ三坐标位移台2和控制系统，XYZ三坐标位移台2上安装有一抓取臂3，抓取臂3在控制系统的控制下可做XYZ三个方向的运动；抓取臂3上固定安装有一CCD照相机4，CCD照相机4的拍摄方向朝向工作台1，用于拍摄放置在工作台1上的产品5；抓取臂3上通过一转动机构可旋转的安装有一手爪6，手爪6与抓取臂3联动，并在控制系统的控制下可绕其自身轴线做旋转运动。抓取臂3具有XYZ三个自由度，手爪6具有一个旋转自由度，因此该实时/在线方位调整装置可抓取产品，并调整产品的方向和位置。其中抓取臂3可为一气动机械臂，手爪6为一气动吸盘抓手，转动机构为一与电机相连的转轴。当然本发明不局限于采用气动方式控制抓取臂3和手爪6，还可以采用电机、马达等控制。
本发明同时还提供了一种实时/在线方位调整方法，包括以下步骤：
（1）控制抓取臂带动CCD照相机做XYZ三轴运动，直至CCD照相机到达工作台上产品正确放置时的理论初始位置；其中理论初始位置是指生产线设计时，上一工序结束后将产品放置的位置；
（2）控制CCD照相机拍摄工作台上的产品，并将照片输出至控制系统；
（3）控制系统根据CCD照相机拍摄的照片，计算出产品所在的实际初始方位，并与理论初始方位进行比较，判断是否存在位置偏差量和方向偏差量；
（4）如果不存在位置偏差量和方向偏差量，即产品所在的实际初始方位与理论初始方位一致；
控制抓取臂做XYZ三轴运动，带动手爪抓起放置在工作台上的产品，按照理论传送量将产品传送到目标位置；其中理论传送量是指将产品从理论初始位置移动至目标位置时，抓取臂在XYZ三个方向的位移量。
如果存在位置偏差量和方向偏差量，即产品所在的实际初始方位与理论初始方位不一致，则根据位置偏差量和理论传送量计算出实际传送量，并根据方向偏差量计算出角度调整量；
控制抓取臂做XYZ三轴运动，带动手爪抓起放置在工作台上的产品，按照实际传送量将产品传送到目标位置；在传送过程中，控制系统控制手爪转动，根据角度调整量将产品调整至理论初始方向。

Claims (4)

1.一种实时/在线方位调整装置，包括工作台、XYZ三坐标位移台和控制系统，
其特征在于，所述实时/在线方位调整装置还包括：
一抓取臂，安装在XYZ三坐标位移台上，在控制系统的控制下可做XYZ三个方向的运动；
一CCD照相机，固定安装在抓取臂上，拍摄方向朝向工作台，用于拍摄放置在工作台上的产品；
一手爪，通过一转动机构可旋转的安装在抓取臂上，与抓取臂联动，并在控制系统的控制下可绕其自身轴线做旋转运动。
2.根据权利要求1所述的实时/在线方位调整装置，其特征在于，所述所述抓取臂为一气动机械臂，所述手爪为一气动吸盘抓手。
3.根据权利要求1所述的实时/在线方位调整装置，其特征在于，所述转动机构为一与电机相连的转轴。
4.一种实时/在线方位调整方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）控制抓取臂带动CCD照相机做XYZ三轴运动，直至CCD照相机到达工作台上产品正确放置时的理论初始位置；
（2）控制CCD照相机拍摄工作台上的产品，并将照片输出至控制系统；
（3）控制系统根据CCD照相机拍摄的照片，计算出产品所在的实际初始方位，并与理论初始方位进行比较，判断是否存在位置偏差量和方向偏差量；
（4）如果不存在位置偏差量和方向偏差量，即产品所在的实际初始方位与理论初始方位一致，控制抓取臂做XYZ三轴运动，带动手爪抓起放置在工作台上的产品，按照理论传送量将产品传送到目标位置；
如果存在位置偏差量和方向偏差量，即产品所在的实际初始方位与理论初始方位不一致，则根据位置偏差量和理论传送量计算出实际传送量，并根据方向偏差量计算出角度调整量；控制抓取臂做XYZ三轴运动，带动手爪抓起放置在工作台上的产品，按照实际传送量将产品传送到目标位置；在传送过程中，控制系统控制手爪转动，根据角度调整量将产品调整至理论初始方向。
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