CN103101760A - 一种用于工件搬运的视觉搬运系统及其搬运方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于工件搬运的视觉搬运系统及其搬运方法，其包括搬运机器人与用于控制所述搬运机器人运行的控制装置，所述搬运机器人与所述控制装置通信连接，其中，所述搬运机器人设置有用于获取工件图像的CCD图像传感机构、搬运抓手与固定夹具，所述CCD图像传感机构与所述搬运抓手通信连接，所述控制装置通过可编程逻辑控制器分别与所述固定夹具、所述搬运抓手通信连接。能完全替代人工搬运，并且可以清楚的判断搬运工件及其下一工序的工作环境，将工件准确的搬运到下一工序，替代人工搬运、拼装工件，提高了搬运、拼装工件的效率，为下一工序提供稳定的流程。

Description

一种用于工件搬运的视觉搬运系统及其搬运方法

技术领域

本发明涉及汽车制造领域，尤其涉及一种用于工件搬运的视觉搬运系统及其搬运方法。

背景技术

现代汽车工业发展迅猛，车型更新日新月异，产品品质不断提高，生产规模越来越大。许多过去由人工完成的制造工艺过程正逐渐由先进的机械自动化生产设备来实现，由此引发了对机械自动化制造工艺设备及生产线越来越多的需求。如何使工业机器人完全取代人工，应用于拼装生产线的视觉机器人，是当前研究的方向之一。

搬运机器人具有通用性强、工作可靠的优点，但是其无法自主获取工件定位信息、位置信息，当工件对象改变时需要重新示教，造成工作效率低下，难以满足现代化生产。

因此，现有技术还有待于更进一步的改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于工件搬运的视觉搬运系统及其搬运方法，以提高对工件搬运的效率，为下一工序提供稳定的搬运流程。

本发明的技术方案如下：

一种用于工件搬运的视觉搬运系统，其包括搬运机器人与用于控制所述搬运机器人运行的控制装置，所述搬运机器人与所述控制装置通信连接，其中，所述搬运机器人设置有用于获取工件图像的CCD图像传感机构、搬运抓手与固定夹具，所述CCD图像传感机构与所述搬运抓手通信连接，所述控制装置通过可编程逻辑控制器分别与所述固定夹具、所述搬运抓手通信连接，所述CCD图像传感机构将工件图像传输至所述控制装置，所述控制装置控制所述搬运抓手将对应工件搬运至下一工序。

所述的视觉搬运系统，其中，所述CCD图像传感机构包括一电荷耦合器件图像传感器，所述电荷耦合器件图像传感器由传送储存电荷单元与多个光电二极管构成，其电荷传送方式是通过向其中一个电极上施加不同电压，产生势阱，并顺序变更势阱来传输工件图像。

所述的视觉搬运系统，其中，所述搬运机器人与所述控制装置通过电机供电电缆及编码线通信连接。

所述的视觉搬运系统，其中，所述CCD图像传感机构还包括一图像接收单元，所述图像接收单元接收的每一帧曝光所储蓄的电荷分别被垂直或水平的传送，然后以图像信号的形式被取出。

所述的视觉搬运系统，其中，所述搬运机器人包括：

初始化模块，用于对所述搬运机器人进行初始化；

零点确认模块，用于确认所述搬运机器人各轴角度、零点是否准确；

地址分配模块，用于设置所述控制装置主网络地址、所述搬运机器人从网络地址，并定义笛卡尔坐标，确定所述搬运抓手的坐标；

机器人编程模块，用于设定所述搬运抓手的运动轨迹，设定I/O信号与外界的交互；

通讯模块，用于与所述可编程逻辑控制器交互信号，指挥所述可编程逻辑控制器控制所述搬运抓手搬运工件；

搬运控制模块，用于根据预先设定的所述搬运抓手之运动轨迹控制所述搬运抓手和所述固定夹具运动，完成搬运；

所述初始化模块、所述零点确认模块、所述地址分配模块、所述机器人编程模块、所述通讯模块与所述搬运控制模块依次通信连接

一种视觉搬运方法，其包括以下步骤：

对搬运机器人上电初始化并进行零点校正，确定所述搬运机器人在生产线上拼装工位中的位置；然后确定搬运抓手与固定夹具的工作坐标，控制装置控制所述搬运机器人将工件搬运至下一工序。

所述的搬运方法，其中，上述步骤具体的包括：

A、初始化模块对所述搬运机器人初始化，然后零点确认模块确认所述搬运机器人各轴角度并同步进行零点校正；

B、地址分配模块设置所述控制装置的主网络地址与所述搬运机器人的从网络地址，使所述搬运机器人与所述控制装置相连接，定义所述固定夹具与所述搬运抓手的坐标；

C、所述地址分配模块将所述固定夹具与所述搬运抓手的坐标发送至机器人编程模块，所述机器人编程模块设定所述搬运抓手的运动轨迹，并将所述搬运抓手的运动轨迹发送至搬运控制模块，所述搬运控制模块根据预先设定之所述搬运抓手的运动轨迹控制所述搬运抓手将工件搬运至下一工序。

所述的搬运方法，其中，上述步骤具体的包括：

确定所述搬运机器人在生产线上拼装工位中的位置；

对所述搬运机器人上电并初始化；

对所述搬运机器人进行零点校正；

所述搬运机器人与所述控制装置通信连接，并确定所述搬运抓手的坐标；

校正预先编程所述搬运抓手的运动轨迹与实际运动轨迹的偏差；

确定并优化所述搬运抓手的运动轨迹，控制所述搬运抓手和所述固定夹具运动将工件搬运至下一工序。

本发明提供的一种用于工件搬运的视觉搬运系统及其搬运方法，采用被动式视觉传感的模块化结构，通过弧光或者自然光等照明获取图像信息，其不需要辅助光源只采用普通的CCD摄像系统传感图像，结构简单、价格便宜，更适合在生产实际中使用，能够清楚的判断搬运工件及其下一工序的工作环境，将工件准确的搬运到下一工序，替代人工搬运工件，提高了搬运工件的效率，为下一工序提供稳定的搬运流程。

附图说明

图1为本发明中视觉搬运系统的结构示意图；

图2为本发明中搬运机器人的结构示意图；

图3为本发明中搬运方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种用于工件搬运的视觉搬运系统及其搬运方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明了一种用于工件搬运的视觉搬运系统，如图1所示的，其包括搬运机器人1与用于控制所述搬运机器人运行的控制装置2，所述搬运机器人1与所述控制装置2通信连接，并且所述搬运机器人1设置有用于获取工件图像的CCD图像传感机构3、搬运抓手4与固定夹具5，所述CCD图像传感机构3与所述搬运抓手4通信连接，所述控制装置2通过可编程逻辑控制器6分别与所述固定夹具5、所述搬运抓手4通信连接，所述CCD图像传感机构3将工件图像传输至所述控制装置2，所述控制装置2控制所述搬运抓手4将对应工件搬运至下一工序。

更进一步的，所述CCD图像传感机构3包括一电荷耦合器件图像传感器，所述电荷耦合器件图像传感器由传送储存电荷单元与多个光电二极管构成，其电荷传送方式是通过向其中一个电极上施加不同电压，产生势阱，并顺序变更势阱来传输工件图像。

并且所述搬运机器人1与所述控制装置2通过电机供电电缆及编码线通信连接，降低了本发明的制造成本。

更进一步的，所述CCD图像传感机构3还包括一图像接收单元，所述图像接收单元接收的每一帧曝光所储蓄的电荷分别被垂直或水平的传送，然后以图像信号的形式被取出。

在本发明的另一较佳实施例中，如图2所述搬运机器人1包括：

初始化模块7，用于对所述搬运机器人进行初始化；

零点确认模块8，用于确认所述搬运机器人各轴角度、零点是否准确；

地址分配模块9，用于设置所述控制装置主网络地址、所述搬运机器人从网络地址，并定义笛卡尔坐标，确定所述搬运抓手的坐标；

机器人编程模块10，用于设定所述搬运抓手的运动轨迹，设定I/O信号与外界的交互；

通讯模块11，用于与所述可编程逻辑控制器交互信号，指挥所述可编程逻辑控制器控制所述搬运抓手搬运工件；

搬运控制模块12，用于根据预先设定的所述搬运抓手之运动轨迹控制所述搬运抓手和所述固定夹具运动，完成搬运；

所述初始化模块7、所述零点确认模块8、所述地址分配模块9、所述机器人编程模块10、所述通讯模块11与所述搬运控制模块12依次通信连接。

本发明还提供了一种视觉搬运方法，如图3所示的，其包括以下步骤：

步骤101：对搬运机器人1上电初始化并进行零点校正，确定所述搬运机器人1在生产线上拼装工位中的位置；然后确定搬运抓手4与固定夹具5的工作坐标，控制装置2控制所述搬运机器人1将工件搬运至下一工序。

在本发明的另一较佳实施例中，所述步骤101具体的还包括：

初始化模块7对所述搬运机器人初始化，然后零点确认模块8确认所述搬运机器人1各轴角度并同步进行零点校正；

然后地址分配模块9设置所述控制装置2的主网络地址与所述搬运机器人1的从网络地址，使所述搬运机器人1与所述控制装置2相连接，定义所述固定夹具5与所述搬运抓手4的坐标；

最后所述地址分配模块9将所述固定夹具5与所述搬运抓手4的坐标发送至机器人编程模块10，所述机器人编程模块10设定所述搬运抓手4的运动轨迹，并将所述搬运抓手4的运动轨迹发送至搬运控制模块12，所述搬运控制模块12根据预先设定之所述搬运抓手4的运动轨迹控制所述搬运抓手4将工件搬运至下一工序。

为了更进一步的描述本发明，以下列举更详尽的实施例，其具体的包括：

确定所述搬运机器人1在生产线上拼装工位中的位置；

对所述搬运机器人1上电并初始化；

对所述搬运机器人1进行零点校正；

所述搬运机器人1与所述控制装置2通信连接，并确定所述搬运抓手4的坐标；

校正预先编程所述搬运抓手4的运动轨迹与实际运动轨迹的偏差；

确定并优化所述搬运抓手4的运动轨迹，控制所述搬运抓手4和所述固定夹具5运动将工件搬运至下一工序。

其更为具体的，下面提供一段对所述搬运机器人1所编译的拼装程序，来解释上述功能是如何实现的，应当理解的是，可以采用其他形式的代码来实现，不限于所述举例。

本发明提供的一种用于工件搬运的视觉搬运系统及其搬运方法，完全替代人工搬运，能够清楚的判断搬运工件及其下一工序的工作环境，将工件准确的搬运到下一工序，替代人工搬运工件，提高了搬运工件的效率，为下一工序提供稳定的搬运流程。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于工件搬运的视觉搬运系统，其包括搬运机器人与用于控制所述搬运机器人运行的控制装置，所述搬运机器人与所述控制装置通信连接，其特征在于，所述搬运机器人设置有用于获取工件图像的CCD图像传感机构、搬运抓手与固定夹具，所述CCD图像传感机构与所述搬运抓手通信连接，所述控制装置通过可编程逻辑控制器分别与所述固定夹具、所述搬运抓手通信连接，所述CCD图像传感机构将工件图像传输至所述控制装置，所述控制装置控制所述搬运抓手将对应工件搬运至下一工序。 

2.根据权利要求1所述的视觉搬运系统，其特征在于，所述CCD图像传感机构包括一电荷耦合器件图像传感器，所述电荷耦合器件图像传感器由传送储存电荷单元与多个光电二极管构成，其电荷传送方式是通过向其中一个电极上施加不同电压，产生势阱，并顺序变更势阱来传输工件图像。 

3.根据权利要求1所述的视觉搬运系统，其特征在于，所述搬运机器人与所述控制装置通过电机供电电缆及编码线通信连接。 

4.根据权利要求2所述的视觉搬运系统，其特征在于，所述CCD图像传感机构还包括一图像接收单元，所述图像接收单元接收的每一帧曝光所储蓄的电荷分别被垂直或水平的传送，然后以图像信号的形式被取出。 

5.根据权利要求1所述的视觉搬运系统，其特征在于，所述搬运机器人包括： 

初始化模块，用于对所述搬运机器人进行初始化； 

零点确认模块，用于确认所述搬运机器人各轴角度、零点是否准确； 

地址分配模块，用于设置所述控制装置主网络地址、所述搬运机器人从网络地址，并定义笛卡尔坐标，确定所述搬运抓手的坐标； 

机器人编程模块，用于设定所述搬运抓手的运动轨迹，设定I/O信号与外界的交互； 

通讯模块，用于与所述可编程逻辑控制器交互信号，指挥所述可编程逻辑控制器控制所述搬运抓手搬运工件； 

搬运控制模块，用于根据预先设定的所述搬运抓手之运动轨迹控制所述搬运抓手和所述固定夹具运动，完成搬运； 

所述初始化模块、所述零点确认模块、所述地址分配模块、所述机器人编程模块、所述通讯模块与所述搬运控制模块依次通信连接。 

6.一种视觉搬运方法，其包括以下步骤： 

对搬运机器人上电初始化并进行零点校正，确定所述搬运机器人在生产线上拼装工位中的位置；然后确定搬运抓手与固定夹具的工作坐标，控制装置控制所述搬运机器人将工件搬运至下一工序。 

7.根据权利要求6所述的搬运方法，其特征在于，上述步骤具体的包括： 

A、初始化模块对所述搬运机器人初始化，然后零点确认模块确认所述搬运机器人各轴角度并同步进行零点校正； 

B、地址分配模块设置所述控制装置的主网络地址与所述搬运机器人的从网络地址，使所述搬运机器人与所述控制装置相连接，定义所述固定夹具与所述搬运抓手的坐标； 

C、所述地址分配模块将所述固定夹具与所述搬运抓手的坐标发送至机器人编程模块，所述机器人编程模块设定所述搬运抓手的运动轨迹，并将所述搬运抓手的运动轨迹发送至搬运控制模块，所述搬运控制模块根据预先设定之所述搬运抓手的运动轨迹控制所述搬运抓手将工件搬运至下一工序。 

8.根据权利要求6所述的搬运方法，其特征在于，上述步骤具体的包括： 

确定所述搬运机器人在生产线上搬运工位中的位置； 

对所述搬运机器人上电并初始化； 

对所述搬运机器人进行零点校正； 

所述搬运机器人与所述控制装置通信连接，并确定所述搬运抓手的坐标； 

校正预先编程所述搬运抓手的运动轨迹与实际运动轨迹的偏差； 

确定并优化所述搬运抓手的运动轨迹，控制所述搬运抓手和所述固定夹具运动将工件搬运至下一工序。 

Images