CN105345585B - 基于视觉的发动机缸体的机器人搬运夹具及搬运系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于视觉的发动机缸体的机器人搬运夹具，包括夹具本体，夹具本体与搬运机器人本体相连，夹具本体上设有视觉系统、检测系统、以及气控系统；视觉系统、检测系统以及气控系统均与搬运机器人的控制系统相连。本发明还公开了一种基于视觉的发动机缸体的机器人搬运系统，包括搬运机器人、机器人控制系统、以及如上述的视觉系统、检测系统和气控系统，机器人控制系统控制搬运机器人、视觉系统、检测系统以及气控系统。本发明的机器人搬运夹具及控制系统能够实现缸体搬运的自动化和智能化，搬运效率高、生产成本低、搬运的安全性高、且能满足机器人机加工的节拍要求。
Description
技术领域
本发明涉及缸体的机器人搬运夹具及搬运系统领域，特别地，涉及一种基于视觉的发动机缸体的机器人搬运夹具。此外，本发明还涉及一种基于视觉的发动机缸体的机器人搬运系统。
背景技术
目前，发动机缸体生产加工主要采用人工手动方式进行上料和下料，而对于大中型汽车或大吨位工程机械的发动机缸体，由于其种类繁多、且重量较重，因此，采用人工进行缸体上料和下料时，其搬运效率低，容易出现安全事故；且随着工业自动化的快速发展，生产节奏不断加快，人力成本持续增加，在此形势下，采用人工进行缸体生产上料和下料，工作效率低，生产成本高，更甚的是采用人工上料和下料不能满足机器人机加工的节拍要求。
发明内容
本发明提供了一种基于视觉的发动机缸体的机器人搬运夹具及搬运系统，以解决现有的人工进行缸体上下料时存在的搬运效率低、安全性低、生产成本高、且不能满足机器人机加工的节拍要求的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于视觉的发动机缸体的机器人搬运夹具，包括用于夹持缸体的夹具本体，夹具本体与搬运机器人本体相连，夹具本体上设有用于识别缸体并获取缸体的位置坐标的视觉系统、用于判断夹具本体搬运缸体前是否到位的检测系统、以及控制夹具本体夹持缸体的气控系统；视觉系统、检测系统以及气控系统均与搬运机器人的控制系统相连。
进一步地，夹具本体包括第一安装板，第一安装板上设有用于与搬运机器人本体相连的连接法兰、以及用于夹持缸体的夹持构件；夹持构件与气控系统相连；视觉系统和检测系统均设置于第一安装板上。
进一步地，夹持构件包括与第一安装板固定的定夹手、与定夹手配合以夹持缸体的动夹手、以及驱动动夹手滑动的驱动件；驱动件设置于第一安装板上且与气控系统相连；动夹手滑动设置于第一安装板上且与驱动件的输出端相连。
进一步地，夹持构件还包括对动夹手的滑动进行导向的导向件，导向件包括：设置于第一安装板的下表面上的导轨、设置于导轨上的导块、以及设置于第一安装板的下表面上的用以对导块沿导轨的滑动进行限位的限位块；导块与驱动件的输出轴相连，动夹手与导块固定。
进一步地，定夹手包括与第一安装板的下表面固定的垫块、以及与垫块固定的定抓手；动夹手包括与导块固定的滑板、以及与滑板固定的动抓手；定抓手和动抓手均呈“L”型，包括用于伸入缸体的缸筒内的竖杆、以及与竖杆的底端相连的用于嵌入与缸筒连通的贯穿孔内的卡头。
进一步地，检测系统包括用于与缸体的上端面抵顶的缓冲构件、以及用于与缓冲构件配合以检测夹具本体夹持缸体前是否到位的检测构件；缓冲构件和检测构件均设置于第一安装板上。
进一步地，缓冲构件包括与第一安装板的上表面固定的安装法兰，安装法兰上滑动设有两端分别穿出安装法兰和第一安装板的顶杆；顶杆的顶端套设有用以使顶杆悬挂设置于安装法兰上的锁紧螺母，顶杆上套设有弹簧，弹簧的两端分别与第一安装板和顶杆的底端抵顶。
进一步地，检测构件包括设置于第一安装板的上表面且靠近安装法兰的第一支板，第一支板上设有上下可调节的用于检测顶杆的上移量的检测开关，检测开关与搬运机器人的控制系统相连。
进一步地，视觉系统包括与第一安装板固定的第二安装板，第二安装板上设有第二支板、光源和图像处理单元；第二支板上设有对缸体进行拍照的相机，图像处理单元与相机相连以对相机摄取的图片进行处理以获取缸体的定位坐标数据，图像处理单元借由视觉数据传输线将定位坐标数据传输至搬运机器人的控制系统。
根据本发明的另一方面，还提供了一种基于视觉的发动机缸体的机器人搬运系统，包括搬运机器人、机器人控制系统、以及如上述的视觉系统、检测系统和气控系统，机器人控制系统控制搬运机器人、视觉系统、检测系统以及气控系统；视觉系统用以对发动机缸体进行拍照和坐标定位，且将发动机缸体的定位坐标数据发送至机器人控制系统；检测系统用以检测搬运机器人上的搬运夹具搬运缸体前是否到位，且将检测结果传送至机器人控制系统；机器人控制系统根据定位坐标数据调整搬运机器人的姿态，且根据检测结果控制气控系统以使搬运夹具夹紧缸体，并控制搬运机器人移动至缸体所需搬运的位置。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的机器人搬运夹具采用视觉系统定位，定位精度高、且适用性强；本发明的机器人搬运夹具能够实现缸体搬运的自动化和智能化，搬运效率高、生产成本低、搬运的安全性高、且能满足机器人机加工的节拍要求。
2、本发明的机器人搬运系统能够实现缸体搬运的自动化和智能化，且搬运效率高、成产成本低、搬运的安全性高、且能满足机器人机加工的节拍要求。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的基于视觉的发动机缸体的机器人搬运夹具夹持缸体时的状态示意图；
图2是图1中的基于视觉的发动机缸体的机器人搬运夹具的空间结构示意图；
图3是图2的主视结构示意图；
图4是图2中的缓冲构件的局部剖视结构示意图；
图5是本发明优选实施例的基于视觉的发动机缸体的机器人搬运系统搬运缸体时的流程图。
图例说明
1、缸体；101、缸筒；2、视觉系统；21、第二安装板；22、第二支板；23、光源；24、图像处理单元；25、相机；26、视觉数据传输线；3、检测系统；31、缓冲构件；311、安装法兰；312、顶杆；313、锁紧螺母；314、弹簧；315、耐磨垫圈；32、检测构件；321、第一支板；322、检测开关；4、第一安装板；5、连接法兰；6、夹持构件；61、定夹手；611、垫块；612、定抓手；62、动夹手；621、滑板；622、动抓手；63、驱动件；64、导向件；641、导轨；642、导块；643、限位块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1所示，本发明的优选实施例提供了一种基于视觉的发动机缸体的机器人搬运夹具，包括用于夹持缸体1的夹具本体，夹具本体与搬运机器人本体相连，夹具本体上设有用于识别缸体并获取缸体的位置坐标的视觉系统2、用于判断夹具本体搬运缸体前是否到位的检测系统3、以及控制夹具本体夹持缸体的气控系统；视觉系统2、检测系统3以及气控系统均与搬运机器人的控制系统相连。本发明的基于视觉的发动机缸体的机器人搬运夹具搬运缸体时时，视觉系统2首先识别缸体并获取缸体的位置坐标，且将获取的位置坐标传送给搬运机器人的控制系统；检测系统3判断搬运夹具是否到位，并将检测结果传送至搬运机器人的控制系统，搬运机器人的控制系统根据检测结果控制气控系统以驱动夹具本体移动以夹持缸体并将缸体搬运至设定位置。本发明的机器人搬运夹具采用视觉系统2定位，定位精度高、且适用性强；本发明的机器人搬运夹具能够实现缸体搬运的自动化和智能化，搬运效率高、生产成本低、搬运的安全性高、且能满足机器人机加工的节拍要求。
可选地，如图2所示，夹具本体包括第一安装板4，第一安装板4上设有用于与搬运机器人本体相连的连接法兰5、以及用于夹持缸体1的夹持构件6；夹持构件6与气控系统相连；视觉系统2和检测系统3均设置于第一安装板4上。
可选地，如图2所示，夹持构件6包括与第一安装板4固定的定夹手61、与定夹手61配合以夹持缸体1的动夹手62、以及驱动动夹手62滑动的驱动件63；驱动件63设置于第一安装板4上且与气控系统相连；动夹手62滑动设置于第一安装板4上且与驱动件63的输出端相连，以在驱动件63的作用下滑动以夹持缸体1。优选地，动夹手62与定夹手61相对设置，并在驱动件63的作用下朝定夹手61的方向滑动以夹紧缸体1或在驱动件63的作用下朝远离定夹手61的方向滑行以松开缸体1。本发明具体的实施例中，驱动件63为气缸。本发明的夹具本体结构简单，易于制造，夹紧或松开缸体时操作简单。
优选地，如图3所示，本发明的夹持构件6还包括对动夹手62在第一安装板4上的滑动进行导向的导向件64，导向件64包括：设置于第一安装板4的下表面上的导轨641、设置于导轨641上的导块642、以及设置于第一安装板4的下表面上的用以对导块642沿导轨641的滑动进行限位的限位块643；导块642与驱动件63的输出轴相连，动夹手62与导块642固定。驱动件63驱动导块642沿导轨641滑动，从而带动固定于导块642上的动夹手62沿第一安装板4的长度方向滑动。
可选地，定夹手61包括与第一安装板4的下表面固定的垫块611、以及与垫块611固定的定抓手612。优选地，如图2所示，定抓手612呈“L”型，包括用于伸入缸体1的缸筒101内的竖杆、以及与竖杆的底端相连的用于嵌入与缸筒101连通的贯穿孔内的卡头。动夹手62包括与导块642固定的滑板621、以及与滑板621固定的动抓手622。优选地，如图2所示，动抓手622的结构与定抓手612的结构相同，动抓手622呈“L”型，包括用于伸入缸体1的缸筒101内的竖杆、以及与竖杆的底端相连的用于嵌入与缸筒101连通的贯穿孔内的卡头。由于定抓手612和动抓手622均包括用于嵌入与缸筒101连通的贯穿孔内的卡头，从而可更稳固的夹持缸体1。
本发明中，如图2所示，检测系统3包括用于与缸体1的上端面抵顶的缓冲构件31、以及用于与缓冲构件31配合以检测夹具本体夹持缸体1前是否到位的检测构件32；缓冲构件31和检测构件32均设置于第一安装板4上。
可选地，如图2和图4所示，缓冲构件31包括与第一安装板4的上表面固定的安装法兰311，安装法兰311上滑动设有两端分别穿出安装法兰311和第一安装板4的顶杆312；顶杆312的顶端套设有用以使顶杆312悬挂设置于安装法兰311上的锁紧螺母313，顶杆312上套设有弹簧314，弹簧314的两端分别与第一安装板4和顶杆312的底端抵顶。优选地，顶杆312的底端与缸体的接触处设有耐磨垫圈315。检测时，缓冲构件31跟随夹具本体下移，顶杆312在下移过程中将与缸体的上表面抵顶，由于顶杆312滑动设置于安装法兰311上，当顶杆312的底端与缸体抵顶时，顶杆312将向上移动，检测构件32检测顶杆312的上移量，并根据顶杆312的上移量判断夹具本体是否到位，并将检测结果传动给搬运机器人的控制系统。缓冲构件31不仅用于对搬运夹具进行缓冲，减缓搬运夹具与缸体之间的碰撞，还对搬运夹具高度方向进行补偿，弥补视觉系统不能检测垂直高度的缺点，还与检测构件32配合，实现搬运夹具到位检测，提高搬运夹具的使用性能。本发明具体的实施例中，如图2所示，缓冲构件31的组数为四组，四组缓冲构件31均分为沿第一安装板4的长度方向依次布置的两大组，每大组缓冲构件31中的两组缓冲构件31沿第一安装板4的宽度方向布置。
可选地，如图2所示，检测构件32包括设置于第一安装板4的上表面且靠近安装法兰311的第一支板321，第一支板321上设有上下可调节的用于检测顶杆312的上移量的检测开关322，检测开关322与搬运机器人的控制系统相连。优选地，第一支板321呈“L”型，其水平板与第一安装板4固定，其与水平板垂直的竖直板上开设有腰形孔，腰形孔沿竖直板的高度方向延伸，检测开关322通过螺钉装设于竖直板上，且通过调节螺钉，可调节检测开关在竖直板上的安装位置。
本发明中，如图2所示，视觉系统2包括与第一安装板4固定的第二安装板21，第二安装板21上设有第二支板22、光源23和图像处理单元24；第二支板22上设有对缸体1进行拍照的相机25，相机25与图像处理单元24相连以对相机25摄取的图片进行处理以获取缸体的定位坐标数据，图像处理单元24借由视觉数据传输线26将定位坐标数据传输至搬运机器人的控制系统。
本发明中，气控系统包括空压机、气动二联件、两位电磁控制阀、消声器、气压锁以及调速阀，机器人控制系统根据检测系统的检测结果控制两位电磁控制阀得电，从而使驱动件63动作以夹紧缸体缸体。
本发明还公开了一种基于视觉的发动机缸体的机器人搬运系统，包括搬运机器人、机器人控制系统、以及如上述的视觉系统2、检测系统3和气控系统，机器人控制系统控制搬运机器人、视觉系统2、检测系统3以及气控系统；视觉系统2用以对发动机缸体进行拍照和坐标定位，且将发动机缸体的定位坐标数据发送至机器人控制系统；检测系统3用以检测搬运机器人上的搬运夹具搬运缸体前是否到位，且将检测结果传送至机器人控制系统；机器人控制系统根据定位坐标数据调整搬运机器人的姿态，且根据检测结果控制气控系统以使搬运夹具夹紧缸体，并控制搬运机器人移动至缸体所需搬运的位置。本发明的机器人搬运系统搬运缸体时的工作流程如图5所示，机器人控制系统初始化，并控制搬运机器人移动至上料工位，视觉系统2首先对发动机缸体进行拍照和坐标定位，并将发动机缸体的定位坐标数据发送至机器人控制系统，机器人控制系统根据接收的定位坐标数据调整搬运机器人的姿态以便夹持缸体，夹持缸体前，检测系统3检测搬运机器人上的搬运夹具搬运缸体前是否到位，并将检测结果传送给机器人控制系统，机器人控制系统根据接收的检测结果控制气控系统以使搬运夹具夹紧缸体，并控制搬运机器人移动至缸体所需搬运的位置。本发明的机器人搬运系统能够实现缸体搬运的自动化和智能化，且搬运效率高、成产成本低、搬运的安全性高、且能满足机器人机加工的节拍要求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于视觉的发动机缸体的机器人搬运夹具，其特征在于，
包括用于夹持缸体(1)的夹具本体，所述夹具本体与搬运机器人本体相连，所述夹具本体上设有用于识别缸体并获取缸体的位置坐标的视觉系统(2)、用于判断所述夹具本体搬运缸体前是否到位的检测系统(3)、以及控制所述夹具本体夹持缸体的气控系统；
所述视觉系统(2)、所述检测系统(3)以及所述气控系统均与搬运机器人的控制系统相连；
所述夹具本体包括第一安装板(4)，所述第一安装板(4)上设有用于与所述搬运机器人本体相连的连接法兰(5)、以及用于夹持所述缸体(1)的夹持构件(6)；
所述夹持构件(6)与所述气控系统相连；
所述视觉系统(2)和所述检测系统(3)均设置于所述第一安装板(4)上；
所述检测系统(3)包括用于与所述缸体(1)的上端面抵顶的缓冲构件(31)、以及用于与所述缓冲构件(31)配合以检测所述夹具本体夹持所述缸体(1)前是否到位的检测构件(32)；所述缓冲构件(31)和所述检测构件(32)均设置于所述第一安装板(4)上；
所述缓冲构件(31)包括与所述第一安装板(4)的上表面固定的安装法兰(311)，所述安装法兰(311)上滑动设有两端分别穿出所述安装法兰(311)和所述第一安装板(4)的顶杆(312)；所述顶杆(312)的顶端套设有用以使所述顶杆(312)悬挂设置于所述安装法兰(311)上的锁紧螺母(313)，所述顶杆(312)上套设有弹簧(314)，所述弹簧(314)的两端分别与所述第一安装板(4)和所述顶杆(312)的底端抵顶；
检测构件(32)用于检测顶杆(312)的上移量，并根据顶杆(312)的上移量判断夹具本体是否到位，并将检测结果传动给搬运机器人的控制系统。
2.根据权利要求1所述的基于视觉的发动机缸体的机器人搬运夹具，其特征在于，
所述夹持构件(6)包括与所述第一安装板(4)固定的定夹手(61)、与所述定夹手(61)配合以夹持所述缸体(1)的动夹手(62)、以及驱动所述动夹手(62)滑动的驱动件(63)；
所述驱动件(63)设置于所述第一安装板(4)上且与所述气控系统相连；
所述动夹手(62)滑动设置于所述第一安装板(4)上且与所述驱动件(63)的输出端相连。
3.根据权利要求2所述的基于视觉的发动机缸体的机器人搬运夹具，其特征在于，
所述夹持构件(6)还包括对所述动夹手(62)的滑动进行导向的导向件(64)，所述导向件(64)包括：
设置于所述第一安装板(4)的下表面上的导轨(641)、设置于所述导轨(641)上的导块(642)、以及设置于所述第一安装板(4)的下表面上的用以对所述导块(642)沿所述导轨(641)的滑动进行限位的限位块(643)；
所述导块(642)与所述驱动件(63)的输出轴相连，所述动夹手(62)与所述导块(642)固定。
4.根据权利要求3所述的基于视觉的发动机缸体的机器人搬运夹具，其特征在于，
所述定夹手(61)包括与所述第一安装板(4)的下表面固定的垫块(611)、以及与所述垫块(611)固定的定抓手(612)；
所述动夹手(62)包括与所述导块(642)固定的滑板(621)、以及与所述滑板(621)固定的动抓手(622)；
所述定抓手(612)和所述动抓手(622)均呈“L”型，包括用于伸入所述缸体(1)的缸筒(101)内的竖杆、以及与所述竖杆的底端相连的用于嵌入与所述缸筒(101)连通的贯穿孔内的卡头。
5.根据权利要求1所述的基于视觉的发动机缸体的机器人搬运夹具，其特征在于，
所述检测构件(32)包括设置于所述第一安装板(4)的上表面且靠近所述安装法兰(311)的第一支板(321)，所述第一支板(321)上设有上下可调节的用于检测所述顶杆(312)的上移量的检测开关(322)，所述检测开关(322)与所述搬运机器人的控制系统相连。
6.根据权利要求1所述的基于视觉的发动机缸体的机器人搬运夹具，其特征在于，
所述视觉系统(2)包括与所述第一安装板(4)固定的第二安装板(21)，所述第二安装板(21)上设有第二支板(22)、光源(23)和图像处理单元(24)；
所述第二支板(22)上设有对所述缸体(1)进行拍照的相机(25)，所述图像处理单元(24)与所述相机(25)相连以对所述相机(25)摄取的图片进行处理以获取缸体的定位坐标数据，所述图像处理单元(24)借由视觉数据传输线(26)将所述定位坐标数据传输至所述搬运机器人的控制系统。
7.一种基于视觉的发动机缸体的机器人搬运系统，其特征在于，
包括搬运机器人、机器人控制系统、以及如权利要求1至6中任一项所述的视觉系统(2)、检测系统(3)和气控系统，所述机器人控制系统控制所述搬运机器人、所述视觉系统(2)、所述检测系统(3)以及所述气控系统；
所述视觉系统(2)用以对发动机缸体进行拍照和坐标定位，且将所述发动机缸体的定位坐标数据发送至所述机器人控制系统；
所述检测系统(3)用以检测所述搬运机器人上的所述搬运夹具搬运缸体前是否到位，且将检测结果传送至所述机器人控制系统；
所述机器人控制系统根据所述定位坐标数据调整所述搬运机器人的姿态，且根据所述检测结果控制所述气控系统以使所述搬运夹具夹紧缸体，并控制所述搬运机器人移动至缸体所需搬运的位置。
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Denomination of invention: Robot handling fixture and handling system of engine cylinder block based on vision Effective date of registration: 20210917 Granted publication date: 20180420 Pledgee: Huarong Bank of Xiangjiang Limited by Share Ltd. Changsha branch Pledgor: CHANGSHA CTR ROBOTICS Co.,Ltd. Registration number: Y2021430000049 |
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