CN106733479B - 一种板式工件喷胶机器人系统及其喷胶方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及板式工件加工制造技术领域，具体为一种板式工件喷胶机器人系统及其喷胶方法。一种板式工件喷胶机器人系统，一种板式工件喷胶机器人系统，包括若干喷胶机构，每一所述喷胶机构包括机架，设置在机架上的传输装置，视觉处理房，喷胶装置以及控制装置；所述传输装置包括若干组首尾依次连接的直线平面传动机构和设置在所述直线平面传动机构上表面的托盘。本发明能够对板式工件进行高效、精确地喷胶，具有生产效率高，节省胶水、操作简单，次品率低，质量稳定，安全可靠，自动化程度高等优点。

Description

一种板式工件喷胶机器人系统及其喷胶方法

技术领域

本发明涉及板式工件加工制造技术领域，具体为一种板式工件喷胶机器人系统及其喷胶方法。

背景技术

办公用椅在加工制造过程中，需要对海绵和木板进行喷胶处理，然后将海绵和木板粘合。传统的喷胶过程都是采用人工操作来实现的，虽然该操作比较容易，但是手工操作不仅成本高，效率低，对海绵或木板表面的喷胶也不均匀，浪费胶水，产品的质量也不能够保持稳定，而且更重要的是，喷涂胶水的工作环境严重影响着工作人员的身体健康，是一种高危险的工作环境。

为了解决本行业在生产制办公用椅过程中，该喷胶工序遇到的上述问题，本领域的技术人员研发出了多种自动化办公用椅的喷胶生产系统，对本行业产业升级具有积极的作用，但是大多数生产系统的自动化水平不高，不能真正实现自动化智能生产，且喷胶效果也不是很好。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种板式工件喷胶机器人系统及其喷胶方法，能够对板式工件进行高效、精确地喷胶，具有生产效率高，节省胶水、操作简单，次品率低，质量稳定，安全可靠，自动化程度高等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种板式工件喷胶机器人系统，包括若干喷胶机构，每一所述喷胶机构包括机架，设置在机架上的传输装置，视觉处理房，喷胶装置以及控制装置；

所述传输装置包括若干组首尾依次连接的直线平面传动机构和设置在所述直线平面传动机构上表面的托盘；

所述视觉处理房包括与所述直线平面传动机构套接、使部分所述直线平面传动机构位于其内部的镂空矩形安装架，设置在所述安装架上的工业相机，设置在所述安装架上的LED光源和封闭所述安装架的遮光布罩；

所述喷胶装置包括设置在所述安装架上的喷胶螺旋排枪，设置在所述机架一侧的热熔胶机，以及连接所述热熔胶机和所述喷胶螺旋排枪的胶管；所述喷胶螺旋排枪包括一排等间隔设置的单枪；

所述控制装置包括控制柜，和设置在所述安装架上、与所述控制柜电性连接的液晶屏；所述控制柜内部设有控制计算单元、主控电路板和电源；所述控制计算单元与所述工业相机及所述液晶屏电性连接；所述控制计算单元内部设有视觉识别模块。

安装在直线平面传动机构上的视觉处理房，探测出直线平面传动机构传送过来的待喷涂工件的外形尺寸、位置、姿态，将此信息传递给控制计算单元，控制计算单元对工件建模，对比数据库内预存的工件数据，判断出工件型号、尺寸、位置、姿态等信息，根据这些信息确定工件的待喷涂轨迹，最后通过待喷涂轨迹以及工件的运输速率生成排枪的启停时序，控制排枪运动喷胶，工件数据可以是工人手工在液晶屏上输入到控制计算单元内部。

作为优选，所述直线平面传动机构包括上下相互叠加的上层传输线和下层传输线，所述上层传输线和所述下层传输线分别由两路电机通过链条驱动，所述上层传输线和所述下层传输线的传输方向相反。

作为优选，所述直线平面传动机构包括相邻设置的左侧传输线和右侧传输线，所述左侧传输线和所述右侧传输线分别由两路电机通过链条驱动，所述左侧传输线和所述右侧传输线的传输方向相反。

作为优选，所述直线平面传动机构为滚筒式或板链式或皮带式传动机构。

作为优选，所述托盘包括木质底板层和聚四氟乙烯塑料顶板层，所述底板层和所述顶板层通过铆钉固定。

作为优选，所述喷胶螺旋排枪中单枪数量以及两单枪之间的间隔需与所述托盘的边长配合设置。

一种利用上述喷胶机器人系统的喷胶方法，包括以下步骤，

1）工作人员在液晶屏上通过指画输入需要喷胶的工件的数据，使数据存储到控制计算单元内部；

2）将待喷胶的工件放置在托盘上，通过直线平面传动机构将托盘以恒定的速度传送至视觉处理房内；

3）通过工业相机拍摄工件，将工件的外形尺寸、位置、姿态信息传递给控制计算单元，控制计算单元对工件建模，并对比数据库内预存的工件数据，结合工件的型号、尺寸、位置、姿态以形成一个待喷涂轨迹，通过待喷涂轨迹并结合工件的输送速率生成喷胶螺旋排枪各个单枪的启停时序；

4）通过喷胶螺旋排枪对在直线平面传动机构上以一定速率前进的工件进行喷胶；

5）喷胶完成后，直线平面传动机构继续将托盘往前传送至下个工艺处，并将托盘通过直线平面传动机构送回至起始位置。

作为优选，所述步骤3）还包括通过视觉识别模块对工业相机采集的工件图片进行处理以确定工件的形状、尺寸、位置和姿态信息，包括以下步骤，

31）预先通过工业相机拍摄没有放置工件的背景图片，并将彩色的背景图片转换成灰度背景图片，再进行滤波去噪，将预处理后的背景图片存储在控制计算单元中；

32）对实时拍摄的工件图片进行预处理，将彩色图片转换成灰度图片，并进行滤波去噪，以获得预处理后的工件实时图片；

33）通过二帧差法，将工件实时图片减去背景图片得到工件前景图片；

34）对工件前景图片进行二值化处理，得到工件前景二值化图片,对工件前景二值化图片进行逐列扫描，以获取工件的像素区域，从而得到工件的形状、尺寸、位置和姿态信息。

本发明的有益效果是，1.视觉系统能够自动识别工件的型号、位置、角度来控制喷胶螺旋排枪启停时间，按预先设定的喷胶轨迹喷胶，自动化程度高；

2.液晶触摸屏人机交互界面，每增加新工件时，通过工人在触摸液晶屏上简单地涂鸦就能实现喷胶路径与工件记忆功能，无需画图纸或编程序等高难度操作，操作简便；

3.通过图像识别出待喷工件的外形与位置，避免了大水漫灌式喷胶的胶料浪费，实现按预设轨迹精准喷胶；

4.采用喷胶排枪的方式，取消了机械臂式的运动,机构简单可靠，相对单把枪，喷胶速度提高近20倍；

5.避免175℃的热熔胶烫伤工人，减少工伤事故发生；

6.避免了单个工人先喷胶，后粘贴海绵时，两工序间切换费时，导致热熔胶冷却不粘，质量不稳定；

7. 同种工件的喷胶轨迹一致性好，相对人工较随意的喷胶轨迹更合理，粘结强度更牢固，也更节省胶水，预计节省5-15%胶水量。

附图说明

图1为本发明一种板式工件喷胶机器人系统的结构示意图；

图2为图1中直线平面传动机构实施例一的结构示意图；

其中，1、机架,21、直线平面传动机构，22、托盘，31、安装架，32、工业相机,33、遮光布罩, 43、喷胶螺旋排枪,44、热熔胶机,51、控制柜,52、液晶屏。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，一种板式工件喷胶机器人系统，包括若干依次首尾连接的喷胶机构，每一所述喷胶机构包括机架1，设置在机架1上的传输装置，视觉处理房，喷胶装置以及控制装置。根据生产规模的需求可以只设置一个喷胶机构或设置多个喷胶机构。

所述传输装置包括若干组首尾依次连接的直线平面传动机构21和设置在所述直线平面传动机构21上表面的托盘22。所述直线平面传动机构21包括上下相互叠加的上层传输线和下层传输线，所述上层传输线和所述下层传输线分别由两路电机通过链条驱动，所述上层传输线和所述下层传输线的传输方向相反。或者，所述直线平面传动机构21包括相邻设置的左侧传输线和右侧传输线，所述左侧传输线和所述右侧传输线分别由两路电机通过链条驱动，所述左侧传输线和所述右侧传输线的传输方向相反。其中，所述直线平面传动机构21为滚筒式或板链式或皮带式传动机构。

如图2所示，直线平面传动机构的实施例一，所述直线平面传动机构21包括上下相互叠加的上滚筒传输线和下滚筒传输线，所述上滚筒传输线和所述下滚筒传输线分别由两路电机通过链条驱动，所述上滚筒传输线和所述下滚筒传输线的传输方向相反。上滚筒传输线用于将放置在托盘22上的工件运输到视觉处理房进行喷胶然后再输送至下一步工序，下滚筒传输线用于将喷胶完成后的托盘22送回至起始位置以便再次放置工件。

所述上滚筒传输线包括若干钢制滚筒，所述滚筒的直径为55至65毫米，最优为60毫米，两所述滚筒中心轴之间的距离为122至132毫米，最优为127毫米，所述滚筒上表面距离地面的高度为75至81厘米，最优为78毫米，所述上滚筒传输线的工作面宽度为100至120厘米，最优为110厘米，所述上滚筒传输线的工作面长度为2.5至3.5米，最优为3米，该结构下的上滚筒传输线传输速率最佳且成本最低。上滚筒传输线的其他材料为铝型材，外观美观，不易生锈。

所述上滚筒传输线和所述下滚筒传输线之间的间隔为60至100毫米，最优为80毫米，在能够容易存取托盘22的情况下使上滚筒传输线和下滚筒传输线的间隔最小，降低了传输装置的制造成本。

所述托盘22包括木质底板层和聚四氟乙烯塑料顶板层，所述底板层和所述顶板层通过铆钉固定。托盘22为方形托盘，长宽各1米，底板层厚约16-18毫米，顶板层厚约1毫米。相比金属板或塑料板，木板质量轻，可减轻托盘22的重量，减轻劳动强度，木板与钢制滚筒的摩擦力合适，避免托盘在传送线打滑，避免了喷胶位置不准确，木板在台面上拖动时，噪音比金属板小。聚四氟乙烯塑料板具有不粘的特性，可防止热熔胶粘牢，积累较多热熔胶时可以人工用抹布或海绵擦掉。所述托盘22在其四个边侧厚度方向分别开有一指孔，方便工人手指钩挂此指孔，灵活拖动托盘22。

所述视觉处理房包括与所述直线平面传动机构21套接、使部分所述直线平面传动机构21位于其内部的镂空矩形安装架31，设置在所述安装架31上的工业相机32，设置在所述安装架31上的LED光源和封闭所述安装架31的遮光布罩33。此视觉处理房与传输装置各自独立，视觉处理房可以在传输装置的流水线上任意位置安放。工业相机32用于拍摄托盘22上工件图像，特制LED光源是为了凸显工件边缘特征，LED光源与遮光布罩33配合，给相机提供一个稳定的照明亮度，防止阳光、灯光等对视觉稳定性的影响。

所述喷胶装置包括设置在所述安装架31上的喷胶螺旋排枪43，设置在所述机架1一侧的热熔胶机44，以及连接所述热熔胶机44和所述喷胶螺旋排枪43的胶管。所述喷胶螺旋排枪43包括一排等间隔设置的单枪。所述喷胶螺旋排枪43中单枪数量以及两单枪之间的间隔需与所述托盘22的边长配合设置。喷胶螺旋排枪43是20把喷枪排成一行，每把枪的喷胶直径调节为5厘米，20把乘以5厘米等于100厘米，等于托盘宽度1米。所述喷胶螺旋排枪43下方的滚筒上粘有特氟龙胶带，胶带上喷涂有脱模剂，可不粘热熔胶。

所述控制装置包括控制柜51，和设置在所述安装架31上、与所述控制柜51电性连接的液晶屏52。所述控制柜51内部设有控制计算单元、主控电路板和电源，所述控制计算单元与所述工业相机32及所述液晶屏52电性连接。操作工人可以在液晶屏52上通过手指涂鸦输入工件的数据，使该数据存储在控制计单元中。工业相机32拍摄待喷涂工件的外形尺寸、位置、姿态，将此信息传递给控制计算单元，控制计算单元对工件建模，对比数据库内预存的工件数据，判断出工件型号、位置、姿态、待喷涂轨迹，生成喷胶螺旋排枪43各个单枪的启停时序，控制喷胶螺旋排枪43运动喷胶。控制计算单元内部设有视觉识别模块，用于处理工业相机32拍摄到的工件图片以获取所需的工件信息。

板式工件的喷胶方法，包括以下步骤，

1）工作人员在液晶屏52上通过指画输入需要喷胶的工件的数据，使数据存储到控制计算单元内部；

2）将待喷胶的工件放置在托盘22上，通过直线平面传动机构21将托盘22以恒定的速度传送至视觉处理房内；

3）通过工业相机32拍摄工件，将工件的外形尺寸、位置、姿态信息传递给控制计算单元，控制计算单元对工件建模，并对比数据库内预存的工件数据，结合工件的型号、尺寸、位置、姿态以形成一个待喷涂轨迹，通过待喷涂轨迹并结合工件的输送速率生成喷胶螺旋排枪43各个单枪的启停时序；

4）通过喷胶螺旋排枪43对在直线平面传动机构21上以一定速率前进的工件进行喷胶；

5）喷胶完成后，直线平面传动机构21继续将托盘22往前传送至下个工艺处，并将托盘22通过直线平面传动机构21送回至起始位置。

其中，所述步骤3）还包括通过视觉识别模块对工业相机32采集的工件图片进行处理以确定工件的形状、尺寸、位置和姿态信息，包括以下步骤，

31）预先通过工业相机32拍摄没有放置工件的背景图片，并将彩色的背景图片转换成灰度背景图片，再进行滤波去噪，将预处理后的背景图片存储在控制计算单元中；在获取背景图片时，可以对多张背景图片求平均值以获得总的背景图片。

32）对实时拍摄的工件图片进行预处理，将彩色图片转换成灰度图片，并进行滤波去噪，以获得预处理后的工件实时图片；在实时采集工件图片时，工业相机32的拍摄角度以及焦距都固定不变，与拍摄背景图片的角度和焦距是相同的。

33）通过二帧差法，将工件实时图片减去背景图片得到工件前景图片；

34）对工件前景图片进行二值化处理，得到工件前景二值化图片,对工件前景二值化图片进行逐列扫描，以获取工件的像素区域，从而得到工件的形状、尺寸、位置和姿态信息。在得到工件的初步信息后，可以跟存储在控制计算单元内的工具数据信息做比对，以得到工件更精确的形状、尺寸、位置和姿态信息。

上面所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (1)

1.一种板式工件喷胶机器人系统的喷胶方法，其特征在于：具体包括以下步骤，

1）工作人员在液晶屏（52）上通过指画输入需要喷胶的工件的数据，使数据存储到控制计算单元内部；

2）将待喷胶的工件放置在托盘（22）上，通过直线平面传动机构（21）将托盘（22）以恒定的速度传送至视觉处理房内；

3）通过工业相机（32）拍摄工件，将工件的外形尺寸、位置、姿态信息传递给控制计算单元，控制计算单元对工件建模，并对比数据库内预存的工件数据，结合工件的型号、尺寸、位置、姿态以形成一个待喷涂轨迹，通过待喷涂轨迹并结合工件的输送速率生成喷胶螺旋排枪（43）各个单枪的启停时序；所述步骤3）还包括通过视觉识别模块对工业相机（32）采集的工件图片进行处理以确定工件的形状、尺寸、位置和姿态信息，包括以下步骤，31）预先通过工业相机（32）拍摄没有放置工件的背景图片，并将彩色的背景图片转换成灰度背景图片，再进行滤波去噪，将预处理后的背景图片存储在控制计算单元中；32）对实时拍摄的工件图片进行预处理，将彩色图片转换成灰度图片，并进行滤波去噪，以获得预处理后的工件实时图片；33）通过二帧差法，将工件实时图片减去背景图片得到工件前景图片；34）对工件前景图片进行二值化处理，得到工件前景二值化图片,对工件前景二值化图片进行逐列扫描，以获取工件的像素区域，从而得到工件的形状、尺寸、位置和姿态信息；

4）通过喷胶螺旋排枪（43）对在直线平面传动机构（21）上以一定速率前进的工件进行喷胶；

5)喷胶完成后，直线平面传动机构（21）继续将托盘（22）往前传送至下个工艺处，并将托盘（22）通过直线平面传动机构（21）送回至起始位置；

其中，板式工件喷胶机器人系统包括若干喷胶机构，每一所述喷胶机构包括机架（1），设置在机架（1）上的传输装置，视觉处理房，喷胶装置以及控制装置；

所述传输装置包括若干组首尾依次连接的直线平面传动机构（21）和设置在所述直线平面传动机构（21）上表面的托盘（22）；所述直线平面传动机构（21）包括上下相互叠加的上层传输线和下层传输线，所述上层传输线和所述下层传输线分别由两路电机通过链条驱动，所述上层传输线和所述下层传输线的传输方向相反，或所述直线平面传动机构（21）包括相邻设置的左侧传输线和右侧传输线，所述左侧传输线和所述右侧传输线分别由两路电机通过链条驱动，所述左侧传输线和所述右侧传输线的传输方向相反；所述直线平面传动机构（21）为滚筒式或板链式或皮带式传动机构；所述托盘（22）包括木质底板层和聚四氟乙烯塑料顶板层，所述底板层和所述顶板层通过铆钉固定；

所述视觉处理房包括与所述直线平面传动机构（21）套接、使部分所述直线平面传动机构（21）位于其内部的镂空矩形安装架（31），设置在所述安装架（31）上的工业相机（32），设置在所述安装架（31）上的LED光源和封闭所述安装架（31）的遮光布罩（33）；

所述喷胶装置包括设置在所述安装架（31）上的喷胶螺旋排枪（43），设置在所述机架（1）一侧的热熔胶机（44），以及连接所述热熔胶机（44）和所述喷胶螺旋排枪（43）的胶管；所述喷胶螺旋排枪（43）包括一排等间隔设置的单枪；所述喷胶螺旋排枪（43）中单枪数量以及两单枪之间的间隔需与所述托盘（22）的边长配合设置；

所述控制装置包括控制柜（51），和设置在所述安装架（31）上、与所述控制柜（51）电性连接的液晶屏（52）；所述控制柜（51）内部设有控制计算单元、主控电路板和电源；所述控制计算单元与所述工业相机（32）及所述液晶屏（52）电性连接；所述控制计算单元内部设有视觉识别模块。