CN106423916A - 一种基于机器视觉的delta分拣机械手 - Google Patents
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Abstract
一种基于机器视觉的DELTA分拣机械手,包括皮带轮A、皮带轮B、皮带轮C、主轴电机、固定机架、驱动电机、固定螺栓、上连杆、转接轴A、转接轴B、球形万向节A、球形万向节B、下连杆A、下连杆B、万向节A、万向节B、动平台、机械臂架、齿轮臂A、内臂、外臂、舵机、齿轮臂B、定平台、摄像头、限位钮、上主轴杆、下主轴杆。本发明运转灵活无死点,运动平稳可适应中小型产品的分拣;应用范围广泛可与各种柔性生产线搭配使用;识别算法、路径计算简单可靠,工作效率高,工作模式三种可选,是一种具有广阔应用前景的基于机器视觉的DELTA分拣机械手。
Description
技术领域
本发明属于机器人领域,特别涉及一种机械手。
背景技术
并联机械手属于高速、轻载的并联机器人,主要用于食品、药品和电子产品等加工、装配。传统的机械手结构一般为工业三坐标结构,少部分采用并联机构,它们的工作过程一般都是固定程序的示教式抓取,也就是说工件的抓取位置固定,机械手得按照设定好的路径程序执行抓取,智能化程度较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种运转灵活、运动平稳、可适应中小型产品的分拣、工作效率高的基于机器视觉的DELTA分拣机械手。
本发明包括定平台、动平台、连接动平台和定平台的结构相同的三套连杆、主轴杆、主轴电机、摄像头和机械臂,其中三套连杆在动平台和定平台上圆周均布,主轴杆设在动平台和定平台的中心,主轴电机固定在定平台中心,摄像头固定在定平台的下面,机械臂与动平台连接;
所述每一套连杆分别包括皮带轮A、皮带轮B、皮带轮C、主轴电机、固定机架、驱动电机、固定螺栓、上连杆、转接轴A、转接轴B、球形万向节A、球形万向节B、下连杆A、下连杆B、万向节A、万向节B、皮带A、皮带B,其中固定机架固定在定平台上,皮带轮A、皮带轮B和皮带轮C通过轴连接在固定机架上,皮带轮A与皮带轮B通过皮带A连接,皮带轮B与皮带轮C通过皮带B连接,驱动电机的输出轴与皮带轮C的轴连接,上连杆的一端与皮带轮A同轴连接,上连杆的另一端的两侧通过转接轴A与下连杆A和下连杆B的一端的球形万向节A连接,下连杆A和下连杆B另一端的球形万向节B通过转接轴B与动平台连接;
所述主轴杆包括限位钮、上主轴杆、下主轴杆,其中主轴电机的输出轴穿过定平台通过万向节C与万向节D与上主轴杆的一端相连,上主轴杆的另一端与下主轴杆的一端相套嵌,下主轴杆的另一端通过万向节A和万向节B与动平台相连;下主轴杆上设有限位钮,限位钮使上、下主轴杆实现同轴转动,并可上下伸缩。
所述机械臂包括机械臂架、齿轮臂A、内臂、外臂、舵机、齿轮臂B,其中机械臂架与动平台连接,并与下主轴杆同轴,舵机与机械臂架连接,齿轮臂A通过舵机自带的连接头与舵机连接,齿轮臂A与齿轮臂B均通过短轴与机械臂架连接,并相互啮合,实现齿轮臂A与齿轮臂B的同步运动,齿轮臂A和齿轮臂B分别与外臂连接,内臂分别与机械臂架和外臂相连。
上述基于机器视觉的DELTA分拣机械手的使用方法:机械臂初始位置停在摄像头视野区域外,摄像头拍取生产线上工件图像,图像文件导入MATLAB软件,对图像进行处理,处理方式三种可选,形状识别,颜色识别,形状颜色识别分别对应三种工作方式,使用者根据工作条件不同可进行相应选择。
a.形状识别:对图像进行二值化处理,使其变成灰度图像,进行边缘拾取,降噪处理,图像与预设的标准图像对比识别,计算每个零件其重心所在,数据进入路径计算程序。
b.颜色识别:转化为灰度图像,调整灰度图像使其变成R、G、B三个分量图像,再转化为H、S、V三个分量图像,最后进行识别。
c.形状颜色识别:同时进行上述两种模式的识别,结果进行对比,相同则输出数据,不同则再次循环,重新进行图像抓取,一共循环三次,都不同则放弃该零件,并适当调整数据库中预设的标准图像。
根据图像处理的重心数据进行路径计算,拾取区域建立平面直角坐标系,使拾取区域全部处于坐标系第一象限,原点为区域角点。根据距原点的距离远近依次拾取,先拾取距离近的零件。三个驱动电机转动相应角度,分拣机械手便按计算出的路径行进。主轴电机控制机械臂的旋转运动,每次零件放下之后,从当前位置直接进行下一次拾取。拾取区域零件全部拾取完毕机械臂归零,回到原点,生产线行进,摄像头进行抓取,开始下一次工作。
本发明与现有技术相比具有如下优点:
1、运转灵活无死点,对于来料工件没有固定位置要求,可随机摆放,机械手可根据产品的颜色、形状等自动对生产线上零件进行分拣,应用范围广泛可与各种柔性生产线搭配使用。
2、视觉摄像头直接集成于机械手的定平台,较传统的三坐标机械手、并联机械手相比运动更加迅速、提高了平稳集程度。
3、识别算法、路径计算简单可靠,工作效率高,工作模式三种可选。是一种具有广阔应用前景的基于机器视觉的分拣机械手。
附图说明
图1是本发明的主视示意简图;
图2是图1的侧视图;
图3是图1的仰视图;
图4是图1的俯视图。
图中:1.皮带轮A、2.皮带轮B、3.皮带轮C、4.主轴电机、5.固定机架、6.驱动电机、7.固定螺栓、8.上连杆、9.转接轴A、10.球形万向节A、11.下连杆A、12.下连杆B、13.万向节A、14.万向节B、15.动平台、16.机械臂架、17.齿轮臂A、18.内臂、19.外臂、20.舵机、21.齿轮臂B、22.皮带A、23.定平台、24.皮带B、25.摄像头、26.限位钮、27.上主轴杆、28.下主轴杆、29.万向节C、30.万向节D、31.转接轴B、32.球形万向节B。
具体实施方式
在图1、图2、图3和图4所示的基于机器视觉的DELTA分拣机械手示意图中,三套连杆在动平台15和定平台23上圆周均布,主轴杆位于动平台和定平台的中心,主轴电机4固定在定平台中心,摄像头25固定在定平台的下面,机械臂与动平台连接;
所述每一套连杆中的固定机架5固定在定平台上,皮带轮A1、皮带轮B 2和皮带轮C3通过轴连接在固定机架上,皮带轮A与皮带轮B通过皮带A22连接,皮带轮B与皮带轮C通过皮带B 24进行连接,驱动电机6的输出轴与皮带轮C的轴连接,上连杆8的一端与皮带轮A同轴连接,上连杆的另一端的两侧通过转接轴A9与下连杆A11和下连杆B12的一端的球形万向节A10连接,下连杆A和下连杆B另一端的球形万向节B 32通过转接轴B31与动平台连接;
所述主轴电机的输出轴穿过定平台通过万向节C29与万向节D30与上主轴杆27的一端相连,上主轴杆的另一端与下主轴杆28的一端相套嵌,下主轴杆的另一端通过万向节A13和万向节B 14与动平台相连;下主轴杆上设有限位钮26,限位钮使上、下主轴杆实现同轴转动,并可上下伸缩。
所述机械臂中的机械臂架16与动平台连接,并与下主轴杆同轴,舵机20与机械臂架连接,齿轮臂A17通过舵机自带的连接头与舵机连接,齿轮臂A17与齿轮臂B21均通过短轴与机械臂架16连接,并相互啮合,实现齿轮臂A与齿轮臂B的同步运动,齿轮臂A和齿轮臂B分别与外臂19连接,内臂18分别与机械臂架和外臂相连。
上述基于机器视觉的DELTA分拣机械手的使用方法:机械臂初始位置停在摄像头视野区域外,摄像头拍取生产线上工件图像,图像文件导入MATLAB软件,对图像进行处理,处理方式三种可选,形状识别,颜色识别,形状颜色识别分别对应三种工作方式,使用者根据工作条件不同可进行相应选择。
a.形状识别:对图像进行二值化处理,使其变成灰度图像,进行边缘拾取,降噪处理,图像与预设的标准图像对比识别,计算每个零件其重心所在,数据进入路径计算程序。
b.颜色识别:转化为灰度图像,调整灰度图像使其变成R、G、B三个分量图像,再转化为H、S、V三个分量图像,最后进行识别。
c.形状颜色识别:同时进行上述两种模式的识别,结果进行对比,相同则输出数据,不同则再次循环,重新进行图像抓取,一共循环三次,都不同则放弃该零件,并适当调整数据库中预设的标准图像。
根据图像处理的重心数据进行路径计算,拾取区域建立平面直角坐标系,使拾取区域全部处于坐标系第一象限,原点为区域角点。根据距原点的距离远近依次拾取,先拾取距离近的零件。三个驱动电机转动相应角度,分拣机械手便按计算出的路径行进。主轴电机控制机械臂的旋转运动,每次零件放下之后,从当前位置直接进行下一次拾取。拾取区域零件全部拾取完毕机械臂归零,回到原点,生产线行进,摄像头进行抓取,开始下一次工作。
Claims (2)
1.一种基于机器视觉的DELTA分拣机械手,其包括定平台、动平台、连接动平台和定平台的结构相同的三套连杆、主轴杆、主轴电机、摄像头和机械臂,其特征在于:所述三套连杆在动平台和定平台上圆周均布,主轴杆设在动平台和定平台的中心,主轴电机固定在定平台中心,摄像头固定在定平台的下面,机械臂与动平台连接;
所述每一套连杆分别包括皮带轮A、皮带轮B、皮带轮C、主轴电机、固定机架、驱动电机、固定螺栓、上连杆、转接轴A、转接轴B、球形万向节A、球形万向节B、下连杆A、下连杆B、万向节A、万向节B、皮带A、皮带B,其中固定机架固定在定平台上,皮带轮A、皮带轮B和皮带轮C通过轴连接在固定机架上,皮带轮A与皮带轮B通过皮带A连接,皮带轮B与皮带轮C通过皮带B连接,驱动电机的输出轴与皮带轮C的轴连接,上连杆的一端与皮带轮A同轴连接,上连杆的另一端的两侧通过转接轴A与下连杆A和下连杆B的一端的球形万向节A连接,下连杆A和下连杆B另一端的球形万向节B通过转接轴B与动平台连接;
所述主轴杆包括限位钮、上主轴杆、下主轴杆,其中主轴电机的输出轴穿过定平台通过万向节C与万向节D与上主轴杆的一端相连,上主轴杆的另一端与下主轴杆的一端相套嵌,下主轴杆的另一端通过万向节A和万向节B与动平台相连;下主轴杆上设有限位钮;
所述机械臂包括机械臂架、齿轮臂A、内臂、外臂、舵机、齿轮臂B,其中机械臂架与动平台连接,并与下主轴杆同轴,舵机与机械臂架连接,齿轮臂A通过舵机自带的连接头与舵机连接,齿轮臂A与齿轮臂B均通过短轴与机械臂架连接,并相互啮合,实现齿轮臂A与齿轮臂B的同步运动,齿轮臂A和齿轮臂B分别与外臂连接,内臂分别与机械臂架和外臂相连。
2.权利要求1的基于机器视觉的DELTA分拣机械手的使用方法,其特征在于:机械臂初始位置停在摄像头视野区域外,摄像头拍取生产线上工件图像,图像文件导入MATLAB软件,对图像进行处理,处理方式三种可选,形状识别,颜色识别,形状颜色识别分别对应三种工作方式,使用者根据工作条件不同可进行相应选择:
a.形状识别:对图像进行二值化处理,使其变成灰度图像,进行边缘拾取,降噪处理,图像与预设的标准图像对比识别,计算每个零件其重心所在,数据进入路径计算程序;
b.颜色识别:转化为灰度图像,调整灰度图像使其变成R、G、B三个分量图像,再转化为H、S、V三个分量图像,最后进行识别;
c.形状颜色识别:同时进行上述两种模式的识别,结果进行对比,相同则输出数据,不同则再次循环,重新进行图像抓取,一共循环三次,都不同则放弃该零件,并适当调整数据库中预设的标准图像;
根据图像处理的重心数据进行路径计算,拾取区域建立平面直角坐标系,使拾取区域全部处于坐标系第一象限,原点为区域角点,根据距原点的距离远近依次拾取,先拾取距离近的零件,三个驱动电机转动相应角度,分拣机械手便按计算出的路径行进,主轴电机控制机械臂的旋转运动,每次零件放下之后,从当前位置直接进行下一次拾取,拾取区域零件全部拾取完毕机械臂归零,回到原点,生产线行进,摄像头进行抓取,开始下一次工作。
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