CN105129187B - 适用于视觉机器人的带光源可自动升降料框 - Google Patents

Abstract

本发明的名称为适用于视觉机器人的带光源可自动升降料框。属于视觉机器人系统外围设备技术领域。它主要是解决现有料框无自带光源和升降结构复杂的问题。它的主要特征是：包括料框主体、料框底板、LED灯、四对圆锥齿轮、LED灯角度调整工具、连接底座、四根料框底座支撑柱、料框底座固定板、行程开关、行程开关触头和液压缸等；四根LED灯转动轴、LED灯连接底座、LED灯、四对圆锥齿轮、LED灯角度调整工具安装在料框主体的四个边框上；料框底座支撑柱和液压缸固定在料框底座固定板上。本发明具有使视觉系统拍摄的图片达到使用要求和，能实现每一层物料在某一特定的位置长时间停留的特点，主要用于机器人带光源、可自动升降的料框。

Description

适用于视觉机器人的带光源可自动升降料框

技术领域

本发明属于视觉机器人系统外围设备技术领域，具体涉及一种适用于视觉机器人的带光源可自动升降料框。

背景技术

在料框上安装光源，用于辅助视觉机器人系统，以提高图像质量方面，目前在中国专利中还未发现类似结构方案的专利申请；在料框自动升降方面，有一些类似的中国专利，如中国专利CN104260979A（适用于工业机器人的多层半自动物料筐）中提到一种类似的机构，全为机械结构，结构复杂、负载能力低，并且每层物料需要一块面板，为装物料带来很大不便。

现实生产中，为提高加工效率且方便运输，料框中的工件一般都为多层，每层为多个工件。随着工业技术的发展，使用机器人自动上下料已成为必然趋势。然而使用机器人上下料主要难题在于工件的精确定位，利用视觉系统可以解决这一难题。要提高工件的定位精度达到使用条件，就要求视觉系统所拍摄的图片质量非常高。然而，任何摄像系统都有一定的景深，要清楚拍摄多层工件，要么相机能够上下移动，要么物料能够自动升降。因为视觉系统中的相机属于精密仪器，移动后都需要重新标定，因此常常要求安装完成后保持位置不变，而让工件能够自动升降。另一方面，工厂中环境复杂，有各种信号灯、日光灯、噪声、反射光、自然光等影响因素，若想在工厂中拍摄出高质量的图片，则需要为工件提供特定的光源。若单独设计制作一组光源安装在料框工作区域，成本高且影响料框的搬运。因此设计了这种自带光源的料框，并且料框的底板可携载物料上下移动，解决了多层物料拍摄时，相机不能上下移动的问题。

发明内容

本发明的目的是在于有效解决在自动化工厂中，利用相机拍摄料框中多层物料时相机需移动的问题，及减少工厂环境中各种光源（如日光灯、太阳光）对拍摄图片质量的影响，提供一种可自行提供光源并可自动抬升物料的料框，以辅助机器视觉系统，并且可保证料框中的每层物料都可以处于同一高度而被抓取，避免了由于料框的井深对机器人抓取物料的影响。料框中每层物料有多个，每层物料到达指定位置后，需对每层物料中的每个物料进行视觉定位、抓取安装、加工，需要一定的时间，利用液压系统的保压作用，可实现每层物料在某一特定的位置长时间停留。

本发明的技术解决方案是：一种适用于视觉机器人的带光源可自动升降料框，包括由型材焊接而成的料框主体，其特征在于：所述料框主体的底部包括料框底板底座和活动的料框底板；还包括四组LED灯、LED灯角度调整工具、四对圆锥齿轮、LED灯紧固螺钉、四根LED灯转动轴、LED灯连接底座、LED灯与轴连接件、四根料框底座支撑柱、料框底座固定板、行程开关、行程开关触头和液压缸；四根LED灯转动轴分别通过LED灯连接底座安装在料框主体的四个边框上，四组LED灯分别通过LED灯与轴连接件安装在四根LED灯转动轴上，圆锥齿轮安装在LED灯转动轴的两端，相邻LED灯转动轴上相邻圆锥齿轮啮合；LED灯角度调整工具设置在LED灯转动轴的轴向端部，且LED灯角度调整工具的前端形状与LED灯转动轴轴向端部的定位孔配合；LED灯紧固螺钉共有四个，分别安装在LED灯连接底座上；料框底座支撑柱固定在与料框主体四角对应的料框底座固定板上，液压缸固定在料框底座支撑柱之间的料框底座固定板上；行程开关安装于料框底座支撑柱上，行程开关触头连接在液压缸的杠杆上。

本发明的技术解决方案中所述的料框主体的底部四角设有倒T字型支腿，与料框底座支撑柱上面设有的凹槽配合。

本发明的技术解决方案中所述的液压缸为四个。

本发明的技术解决方案中所述的料框主体内部竖直焊接间隔排列、表面光滑的钢筋。

本发明的技术解决方案中所述的行程开关设置在料框底座支撑柱不同的高度位置上，可根据实际需要调节。

本发明的创新点如下：1、在料框上沿料框的边沿安装四组光线照射角度可调的LED光源，光源可为不同高度的物料打光，营造一个较好的图片拍摄环境，以提高视觉系统的稳定性及抗干扰能力；2、料框底板与料框主体为滑块机构，既方便搬运，又可在料筐底座上的液压缸的带动下，实现料筐里的物料自动上升，使每一层物料都可到达最佳拍摄位；3、在液压缸的缸杆上连接触头，配合行程开关，可稳定可靠的控制物料上升的高度。

本发明的积极效果是：该料框可为物料提供多种打光方式，有效的消弱工厂环境光对图片拍摄质量的影响，提高视觉系统拍摄图片质量；液压系统可快速响应，稳定的将每一层物料送至最佳拍摄位置；液压系统的保压功能，能实现每一层物料在某一特定的位置长时间停留，为后序处理提供充足的时间。

本发明主要适用于视觉机器人的带光源可自动升降料框。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明料框主体结构示意图。

图3为本发明料框底座结构示意图。

图4为本发明LED灯安装方式及角度调整方式示意图。

图中：1、料框主体；2、料框底座支撑柱；3、料框底座固定板；4、LED灯角度调整工具；5、圆锥齿轮；6、LED灯紧固螺钉；7、行程开关；8、行程开关触头；9、液压缸；10、倒T型料框支腿；11、LED灯转动轴；12、LED灯连接底座；13、LED灯与轴连接件；14、LED灯；15、料框底板。

具体实施方式

结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

本发明适用于视觉机器人的带光源可自动升降料框包括料框主体1、料框底板15、四组LED灯14、LED灯角度调整工具4、圆锥齿轮5、LED灯紧固螺钉6、四根LED灯转动轴11、LED灯连接底座12、LED灯与轴连接件13、料框底座支撑柱2、料框底座固定板3、行程开关7、行程开关触头8和液压缸9。

如图1、图2所示。料框主体1由型材焊接而成，骨架由角钢与矩形钢组成，主要承受物料的重力及搬运过程中的各种外力。内部竖直焊接若干根表面光滑的细钢筋，以减小底板与料框主体的摩擦力，同时减小料框孔隙，保证物料在运输中不会掉落。料框底部加强连接，保证底板在运输搬运过程中的可靠性。

如图1、图3所示。料框底座支撑柱2共有四根，固定在与料框主体1四角对应的料框底座固定板3上，用于将料筐支撑起一定高度，为液压缸9的安装提供空间，在料框底座支撑柱2上方开有槽，用于料框的定位和固定料框主体。

如图1、图3所示。料框底座固定板3用于连接料框底座支撑柱2和液压缸9，并起着将他们固定于地面的作用。

如图1、图4所示。LED灯角度调整工具4用于辅助调整灯的角度，工具前段的长方体与LED灯转动轴端面的长方体孔相配合，转动工具即可调整灯的角度。

如图1、图4所示。在LED灯转动轴11上安装四对圆锥齿轮5，可实现四组LED灯同时动作，且所调角度相同。

如图1、图4所示。LED灯紧固螺钉6共有四个，分别安装在LED灯连接底座上，需要调整灯的角度时，先将四个螺钉松开，调整好后再固定好螺钉即可。

如图1、图3所示。行程开关7安装于料框底座支撑柱2上，其位置可调，用于调整物料高度，及控制物料每次上升的高度，一般有几层物料就需要几个行程开关。

行程开关触头8连接在液压缸9的缸杆上，可与液压缸9联动，反应出液压缸上升的高度。

本发明采用四根相同的液压缸9作为料框中物料运动的动力源，液压缸9的型号可根据实际需要选用，液压系统与其他升降机构相比具有安装方便、设计简单、易于控制等优点，一般机床都自带有液压站，只需利用液压元件（电磁阀、溢流阀、单向阀等）设计简单的液压系统即可实现对料框的运动控制。

如图1、图2所示。料框主体1的底部四角设有倒T字型支腿，与料框底座支撑柱2上面设有的凹槽配合，用于料框定位与固定。

LED灯转动轴11为光滑的细长轴，材料可为不锈钢，轴上固定LED灯14、圆锥齿轮5等。共有四根两长两短，安装时先将轴穿过LED灯连接底座12（二者之间为间隙配合），然后再安装圆锥齿轮5（过盈配合）、LED灯与轴连接件（螺钉、弹簧片连接）。

如图1、图4所示。LED灯连接底座 12、LED灯与轴连接件13，材料可为塑料，用螺钉连接在料框上。

LED灯14焊接在PCB板上，再由螺钉安装在LED灯与轴连接件13上，灯的数量颜色可根据实际需要选用。

料框底板15为钢板，具体结构尺寸需保证与料框主体有一定的间隙，并具有一定的强度刚度，满足料框使用过程中的需求。

确定料框的摆放位置及摆放高度，设计料框与料框底座具体尺寸，按使用要求安装好料框上的设备（LED灯）及料框底座设备（液压缸），根据实际情况将料框底座固定在指定位置，设计连接好液压系统。

将装好物料的料框准确安装在料筐底座上，即将倒T型料框支腿10放入料框底座支撑柱2上所开的槽中；启动液压系统，调整料框中物料位置，使得最上层物料到达最佳取料位置；调整料框底座上的行程开关，使离底座最近的那个行程开关与触头对齐；根据料框层数，确定行程开关个数，根据每层物料高度，调整每个行程开关的相对位置，记下料框装料情况。

接通LED灯电源，开启LED灯，启动相机驱动系统；松开LED灯紧固螺钉6，将LED灯4角度调整工具插入LED灯转动轴端的槽内，调节LED灯的照射角度，使之达到最佳成像效果，拧紧LED灯紧固螺钉6，固定好LED灯，并记下LED灯的倾斜角度。

若每次运载料物种类不变，料框内物料装载方式不变，每次只需调整LED灯倾斜角度，准确放置料筐位置即可。

Claims (5)

1.一种适用于视觉机器人的带光源可自动升降料框，包括由型材焊接而成的料框主体（1），其特征在于：所述料框主体（1）的底部包括料框底板底座和活动的料框底板（15）；还包括四组LED灯（14）、LED灯角度调整工具（4）、四对圆锥齿轮（5）、LED灯紧固螺钉（6）、四根LED灯转动轴（11）、LED灯连接底座（12）、LED灯与轴连接件（13）、四根料框底座支撑柱（2）、料框底座固定板（3）、行程开关（7）、行程开关触头（8）和液压缸（9）；四根LED灯转动轴（11）分别通过LED灯连接底座（12）安装在料框主体（1）的四个边框上，四组LED灯（14）分别通过LED灯与轴连接件（13）安装在四根LED灯转动轴（11）上，圆锥齿轮（5）安装在LED灯转动轴（11）的两端，相邻LED灯转动轴（11）上相邻的圆锥齿轮（5）啮合；LED灯角度调整工具（4）设置在LED灯转动轴（11）的轴向端部，且LED灯角度调整工具（4）的前端形状与LED灯转动轴（11）轴向端部的定位孔配合；LED灯紧固螺钉（6）共有四个，分别安装在LED灯连接底座上；料框底座支撑柱（2）固定在与料框主体（1）四角对应的料框底座固定板（3）上，液压缸（9）固定在料框底座支撑柱（2）之间的料框底座固定板（3）上；行程开关（7）安装于料框底座支撑柱（2）上，行程开关触头（8）连接在液压缸（9）的缸杆上。

2.根据权利要求1所述的适用于视觉机器人的带光源可自动升降料框，其特征在于：所述的料框主体（1）的底部四角设有倒T字型支腿，与料框底座支撑柱（2）上面设有的凹槽配合。

3.根据权利要求1或2所述的适用于视觉机器人的带光源可自动升降料框，其特征在于：所述的液压缸（9）为四个。

4.根据权利要求1或2所述的适用于视觉机器人的带光源可自动升降料框，其特征在于：所述的料框主体（1）内部竖直焊接间隔排列、表面光滑的钢筋。

5.根据权利要求1或2所述的适用于视觉机器人的带光源可自动升降料框，其特征在于：所述的行程开关（7）设置在料框底座支撑柱（2）不同的高度位置上。