CN106516739B - 一种基于机器人视觉的玻璃移载系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及玻璃加工辅助设备技术领域，特别是一种基于机器人视觉的玻璃移载系统，包括上片传输机构、定位传输机构、支架、工业机器人和控制单元，上片传输机构和定位传输机构对接，定位传输机构的上方设有支架，支架上安装有视觉识别单元，定位传输机构包括主动辊、从动辊和透明平面传输带，透明平面传输带套设在主动辊和从动辊上，主动辊、从动辊和透明平面传输带围成一个空腔，空腔内设有面光源，面光源透过透明平面传输带的玻璃传输面照射到视觉识别单元上；控制单元电连接视觉识别单元和工业机器人，设定工业机器人抓取并移载待移载玻璃的运动轨迹。优点在于：结构简单紧凑，定位快速准确，稳定性好，方便进行连续生产，提高生产效率。

Description

一种基于机器人视觉的玻璃移载系统

技术领域：

本发明涉及玻璃加工辅助设备技术领域，特别是一种基于机器人视觉的玻璃移载系统，特别适用于异形曲面的汽车玻璃，如边窗玻璃和三角窗玻璃等。

背景技术：

在高端汽车上，开始大批量地采用半钢化夹层玻璃作为边窗玻璃和三角窗玻璃，而在夹层玻璃的生产过程中，必须经过一道修边工序，即将夹层玻璃边缘残留的PVB膜片去除。由于边窗玻璃和三角窗玻璃安装在汽车上时的边缘是裸露的，其对修边后的外形质量的要求更高，因此必须采用砂带进行修边。如中国专利CN201210513235.1公开的一种对高端玻璃进行修边的方法，其采用机器人抓取玻璃，并将玻璃按预定的轨迹靠着旋转的砂带进行磨削，以去除汽车夹层玻璃四周边缘残余的PVB中间膜片。在抓取玻璃进行修边前，为了提高磨削精度，需要对玻璃进行预定位。

在现有技术中，玻璃定位一般是采用接触式机械定位，如两点或三点夹紧定位，而由于边窗玻璃和三角窗玻璃多为异形或不规则形状，并且面积较小，采用机械定位调整不方便，操作时间长，定位稳定性差，有些三角窗玻璃即使采用伺服电机仍无法实现定位。如何对这些异形玻璃进行精确定位，又能方便操作，满足连线生产需要，就显得至关重要。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是针对现有玻璃定位移载存在的上述技术问题，提供一种结构简单紧凑、定位准确可靠的基于机器人视觉的玻璃移载系统。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于机器人视觉的玻璃移载系统，其特征在于：包括上片传输机构、定位传输机构、支架、工业机器人和控制单元，所述上片传输机构和定位传输机构对接，用于将待移载玻璃从上片传输机构传输到所述定位传输机构；所述定位传输机构的上方设有所述支架，所述支架上安装有视觉识别单元，所述视觉识别单元用于采集位于所述定位传输机构上的待移载玻璃的图像数据；所述定位传输机构包括主动辊、从动辊和透明平面传输带，所述透明平面传输带套设在所述主动辊和从动辊上，所述主动辊、从动辊和透明平面传输带围成一个空腔，所述空腔内设有面光源，所述面光源透过所述透明平面传输带的玻璃传输面照射到所述视觉识别单元上；所述控制单元电连接所述视觉识别单元和工业机器人，并根据所述视觉识别单元采集到的待移载玻璃的图像数据，来设定工业机器人抓取并移载待移载玻璃的运动轨迹。

进一步地，所述控制单元设定工业机器人的运动轨迹的方法为，根据所述视觉识别单元采集到的待移载玻璃的图像数据，调用该待移载玻璃对应的玻璃模板的图像数据和工业机器人抓取该玻璃模板的运动轨迹数据，再根据待移载玻璃的图像数据和玻璃模板的图像数据的偏移量，调整用于抓取待移载玻璃的工业机器人的运动轨迹。

进一步地，所述待移载玻璃的图像数据和对应的玻璃模板的图像数据的偏移量为，在所述工业机器人的坐标系中，该待移载玻璃相对于玻璃模板的坐标平移量和旋转角度。

进一步地，所采集的待移载玻璃的图像数据为该待移载玻璃的至少一个角部的轮廓数据。

进一步地，所述空腔内设有透明支撑板，所述透明支撑板位于所述透明平面传输带的玻璃传输面和所述面光源之间，用于支撑所述透明平面传输带的玻璃传输面。

进一步地，所述透明支撑板为无色透明的钢化玻璃，厚度为5～12mm。

进一步地，所述视觉识别单元与所述透明平面传输带之间的距离为1500～2000mm。

进一步地，所述定位传输机构上设有用于限制待移载玻璃的停留位置的感应开关。

进一步地，所述支架的上方设有遮光板，所述面光源可滑动地安装在所述空腔内。

进一步地，还包括下片传输机构，用于放置经所述工业机器人抓取并进行修边后的待移载玻璃。

本发明由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：

1)采用视觉识别定位替代机械定位，定位精度和准确度高，尤其适用于异形不规则形状的边窗玻璃；

2)将面光源和透明平面传输带相结合，方便进行视觉识别，准确性和稳定性好；

3)结构简单紧凑，定位快速准确，稳定性好，方便进行连续生产，提高生产效率。

附图说明：

图1为本发明所述的玻璃移载系统的俯视图；

图2为本发明所述的玻璃移载系统的主视图；

图3为本发明所述的定位传输机构和支架的结构示意图；

图4为本发明所述的定位传输机构的省略视图；

附图中标号说明：1为支架，11为视觉识别单元，12为遮光板，2为上片传输机构，3为定位传输机构，31为主动辊，32为从动辊，33为透明平面传输带，331为玻璃传输面，34为面光源，35为透明支撑板，4为下片传输机构，5为工业机器人，6为待移载玻璃。

具体实施方式：

以下结合附图对本发明的内容作进一步说明。

如图1～4所示，本发明所述的一种基于机器人视觉的玻璃移载系统，其特征在于：包括上片传输机构2、定位传输机构3、支架1、工业机器人5和控制单元，所述上片传输机构2和定位传输机构3对接，用于将待移载玻璃6从上片传输机构2传输到所述定位传输机构3；所述定位传输机构3的上方设有所述支架1，所述支架1上安装有视觉识别单元11，优选为工业视觉相机，所述视觉识别单元11用于采集位于所述定位传输机构3上的待移载玻璃6的图像数据；所述定位传输机构3包括主动辊31、从动辊32和透明平面传输带33，所述透明平面传输带33套设在所述主动辊31和从动辊32上，所述透明平面传输带33通过所述主动辊31驱动，绕着所述主动辊31和从动辊32转动，所述主动辊31、从动辊32和透明平面传输带33围成一个空腔，所述空腔内设有面光源34，优选为可滑动地安装在所述空腔内，所述面光源34透过所述透明平面传输带33的玻璃传输面331照射到所述视觉识别单元11上；所述工业机器人5的手臂上安装有吸盘单元，所述吸盘单元用于抓取位于所述定位传输机构3上的待移载玻璃6；所述控制单元电连接所述视觉识别单元11和工业机器人5，并根据所述视觉识别单元11采集到的待移载玻璃6的图像数据，来设定工业机器人5抓取并移载待移载玻璃6的运动轨迹，如抓取玻璃进行修边等工序。

在本发明中，所采集的图像数据为玻璃的边缘轮廓数据，所述视觉识别单元11和面光源34分别位于所述待移载玻璃6的两侧，所述面光源34的入射光线透过待移载玻璃6入射到所述视觉识别单元11上，并在待移载玻璃6的边缘处形成明暗分界线，从而得到待移载玻璃6的边缘轮廓数据。

进一步地，为了缩短响应时间，提高定位精度，所述控制单元设定工业机器人5的运动轨迹的方法为，根据所述视觉识别单元11采集到的待移载玻璃6的图像数据，调用该待移载玻璃6对应的玻璃模板的图像数据和工业机器人5抓取该玻璃模板的运动轨迹数据，并根据待移载玻璃6的图像数据和玻璃模板的图像数据的偏移量，调整用于抓取待移载玻璃6的工业机器人5的运动轨迹。所述待移载玻璃6的图像数据和对应的玻璃模板的图像数据的偏移量为，在所述工业机器人5的坐标系中，该待移载玻璃6相对于玻璃模板的坐标平移量和旋转角度。

在本发明中，首次进行新的玻璃产品移载时，可以采用视觉识别系统的建立模板功能，采集新产品的图像数据，设定工业机器人的运动轨迹，并将上述数据作为玻璃模板的图像数据和工业机器人抓取该玻璃模板的运动轨迹数据，保存在控制单元内。再进行该类玻璃的移载时，控制单元先接收视觉识别单元11所采集的待移载玻璃6的图像数据，然后根据待移载玻璃6和玻璃模板的图像数据的偏移量，将工业机器人5抓取待移载玻璃6的抓取点相对于抓取该玻璃模板的抓取点作相同的偏移，即待移载玻璃6与玻璃模板的图像数据存在多少偏移量，工业机器人5抓取待移载玻璃6与抓取玻璃模板的抓取点也存在多少偏移量，从而设置用于抓取待移载玻璃6的工业机器人5的运动轨迹。根据偏移量来设定运动轨迹，使得机器人的响应更为快速准确，提高定位精度和移载效率。

进一步地，所采集的待移载玻璃6的图像数据为该待移载玻璃6的至少一个角部的轮廓数据，如三角窗玻璃的任意一个顶角。由于各个品种玻璃的角部均存在差异，因此仅采集待移载玻璃6的一个角部的轮廓数据，即可判断出该玻璃的类别，再调用对应的玻璃模板，将二者的轮廓数据进行比较，即可得出二者的偏移量。相对于采集玻璃的整体轮廓，该方式能够减少数据采集量，大幅提高生产效率。应当理解的是，还可以采集多个角部的轮廓数据，进行综合比较分析，使得检测结果更加准确可靠。

进一步地，如图3和图4所示，所述空腔内设有透明支撑板35，所述透明支撑板35位于所述透明平面传输带33的玻璃传输面331和所述面光源34之间，用于支撑所述透明平面传输带33的玻璃传输面331。为了兼顾透光性能和传输性能，透明平面传输带33的强度较低，通过在玻璃传输面331的下方设置透明支撑板35，可以起到辅助支撑的作用。

综合考虑透光照射性能和机械强度，所述透明支撑板35为无色透明的钢化玻璃，厚度为5～12mm。采用上述材质和厚度的透明支撑板，能够保证面光源34的透光率和透明支撑板35的机械强度。

进一步地，所述视觉识别单元11与所述透明平面传输带33之间的距离为1500～2000mm。保持一定距离，使得视觉识别单元11具有足够大的视野范围，且当视觉识别相机的像素为800万～1000万时，即能满足检测精度要求。此外，上述距离还能提供工业机器人5自由抓取玻璃的空间。

进一步地，所述支架1的上方设有遮光板12。顶端采用密封不透光盖板，避免其它照明灯光在玻璃上产生阴影，可以减少环境光源的影响，提高检测准确度。

进一步地，还包括下片传输机构4，用于放置经所述工业机器人5抓取并进行修边后的待移载玻璃6，下片传输机构4与定位传输机构3并排以节约占地空间。工业机器人抓取玻璃进行修边等工序后，将玻璃放置到下片传输机构上，下片处理后再进入下一工序，比如进行光学检测、附件安装等。

本发明所述的玻璃移载系统的工作流程如下：

1)将待移载玻璃6放在上片传输机构2上，再根据指令传输到定位传输机构3上，定位传输机构3上设有用于限制待移载玻璃6的停留位置的感应开关；

2)待移载玻璃6在定位传输机构3上传输到位后，控制系统发出信号启动视觉识别单元11采集玻璃角部轮廓的图像数据；

3)比较待移载玻璃6与玻璃模板之间的位置姿态偏差，比较结束后将X轴方向、Y轴方向、旋转角度A与玻璃模板参数的偏移量发送到控制系统，用于设置抓取待移载玻璃6的工业机器人5的运动轨迹；

4)机器人继续下步工作，如进行磨边等工序，接着将该玻璃放置到下片传输机构3上，完成一个工作循环。

以上内容对本发明所述的一种基于机器人视觉的玻璃移载系统进行了具体描述，但是本发明不受以上描述的具体实施方式内容的局限，所以凡依据本发明的技术要点进行的任何改进、等同修改和替换等，均属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种基于机器人视觉的玻璃移载系统，其特征在于：包括上片传输机构(2)、定位传输机构(3)、支架(1)、工业机器人(5)和控制单元，所述上片传输机构(2)和定位传输机构(3)对接，用于将待移载玻璃(6)从上片传输机构(2)传输到所述定位传输机构(3)；所述定位传输机构(3)的上方设有所述支架(1)，所述支架(1)上安装有视觉识别单元(11)，所述视觉识别单元(11)用于采集位于所述定位传输机构(3)上的待移载玻璃(6)的图像数据；所述定位传输机构(3)包括主动辊(31)、从动辊(32)和透明平面传输带(33)，所述透明平面传输带(33)套设在所述主动辊(31)和从动辊(32)上，所述主动辊(31)、从动辊(32)和透明平面传输带(33)围成一个空腔，所述空腔内设有面光源(34)，所述面光源(34)透过所述透明平面传输带(33)的玻璃传输面(331)照射到所述视觉识别单元(11)上；所述控制单元电连接所述视觉识别单元(11)和工业机器人(5)，并根据所述视觉识别单元(11)采集到的待移载玻璃(6)的图像数据，来设定工业机器人(5)抓取并移载待移载玻璃(6)的运动轨迹，对待移载玻璃(6)进行修边；所采集的待移载玻璃(6)的图像数据为该待移载玻璃(6)的至少一个角部的轮廓数据；所述定位传输机构(3)上设有用于限制待移载玻璃(6)的停留位置的感应开关。

2.根据权利要求1所述的玻璃移载系统，其特征在于：所述控制单元设定工业机器人(5)的运动轨迹的方法为，根据所述视觉识别单元(11)采集到的待移载玻璃(6)的图像数据，调用该待移载玻璃(6)对应的玻璃模板的图像数据和工业机器人(5)抓取该玻璃模板的运动轨迹数据，再根据待移载玻璃(6)的图像数据和玻璃模板的图像数据的偏移量，调整用于抓取待移载玻璃(6)的工业机器人(5)的运动轨迹。

3.根据权利要求2所述的玻璃移载系统，其特征在于：所述待移载玻璃(6)的图像数据和对应的玻璃模板的图像数据的偏移量为，在所述工业机器人(5)的坐标系中，该待移载玻璃(6)相对于玻璃模板的坐标平移量和旋转角度。

4.根据权利要求2所述的玻璃移载系统，其特征在于：所述空腔内设有透明支撑板(35)，所述透明支撑板(35)位于所述透明平面传输带(33)的玻璃传输面(331)和所述面光源(34)之间，用于支撑所述透明平面传输带(33)的玻璃传输面(331)。

5.根据权利要求4所述的玻璃移载系统，其特征在于：所述透明支撑板(35)为无色透明的钢化玻璃，厚度为5～12mm。

6.根据权利要求1所述的玻璃移载系统，其特征在于：所述视觉识别单元(11)与所述透明平面传输带(33)之间的距离为1500～2000mm。

7.根据权利要求1所述的玻璃移载系统，其特征在于：所述支架(1)的上方设有遮光板(12)，所述面光源(34)可滑动地安装在所述空腔内。

8.根据权利要求1所述的玻璃移载系统，其特征在于：还包括下片传输机构(4)，用于放置经所述工业机器人(5)抓取并进行修边后的待移载玻璃(6)。