CN107777353A - 一种基于机器视觉的乳胶制品自动抓取与上模的设备 - Google Patents

Abstract

一种基于机器视觉的乳胶制品自动抓取与上模的设备，其特征在于：固定于底板的前端的前机架上方固定有视觉摄像头。滑台气缸固定于纵向安装在底板的中部的垫台i上。垫台ii方向与滑台气缸垂直而固定在底板的一侧。前后运动的滑台气缸固定在底板的后端。上模机械手机架的根部与气缸滑块分别固定。L形上模机械手手抓分别与上模机械手机架前侧的凹口相互呈角度安装。本发明具有以下有益效果：对乳胶制品的整个生产过程除电检上模外可实现100％的自动化生产，效率高，成本低。视觉处理乳胶制品端部圆环稳定可靠，可根据不同类型乳胶制品的需求及时调整各种算法，有效的处理异型乳胶制品。设备结构简单、造价低廉、维修方便，减少能源的消耗量，清洁环保无污染。

Description

一种基于机器视觉的乳胶制品自动抓取与上模的设备

技术领域

本发明涉及一种乳胶制品自动化设备。

背景技术

在科技日新月异的今天，乳胶制品的整个生产流程已基本实现了高效安全及高自动化的模式，免去了高劳动强度、高劳动力的需求，但是在为保证产品的必要品质，检查出次品上的针孔，同时把查出针孔的次品随模具与好的产品分离的这个所有出厂销售产品都要进行安全检查的环节中，将乳胶制品套在模具上进行电检时，仍然依靠人工实现，工作量大，劳动力需求量大，完全与“高自动化”的宗旨相背离，这就迫切需要我们对乳胶制品生产流程特别是电检流程充分了解后，根据乳胶制品的结构特性、品质要求及生产环境，设计出一套可实现完全自动化的物料上模设备。

但是乳胶制品本身属于柔性易损的产品，加之从上游生产线获取的物料更是杂乱无章，所以将没有固定形态、没有固定摆放方式的乳胶制品物料实现以套环朝外的状态喷出，规律的落在机械手上，同时套在电检模具上的难度非常之大。

发明内容

为解决现有技术中存在的缺陷，本发明提出以下技术方案：一种基于机器视觉的乳胶制品自动抓取与上模的设备，其特征在于：上方设有方框的机架固定于底板的前端，气缸的上端固定于上方设有方框的机架上方前侧的框上而下端固定有吸盘。料斗置于底板上并位于吸盘与气缸的正下方。上方设有方框的机架上方后侧的框上固定有视觉摄像头。倒U形的后机架紧固于底板的后部。T型物料处理管路的物料入口的一个支管纵向固定于倒U形的后机架的上方。另一个支管与底板垂直并且自上而下分别设有真空发生器、光电传感器、物料出口，最上端设有过滤网。滑台气缸固定于纵向安装在底板的中部的垫台i上，物料托盘固定于该滑台气缸的前部。垫台ii方向与滑台气缸垂直而固定在底板的一侧，上方对称地固定有横向滑台气缸，横向滑台气缸滑块与横向滑台气缸连接，纵向滑台气缸设在两个横向滑台气缸滑块的上方。纵向滑台气缸滑块与横向滑台气缸连接，上下运动气缸上端连接干预机械手而下端与纵向滑台气缸滑块固定。前后运动的滑台气缸固定在底板的后端，前后运动的滑台气缸滑块与前后运动的滑台气缸活动连接。两个上下运动的滑台气缸对称竖直地固定在前后运动的滑台气缸滑块上方，上下运动的滑台气缸滑块套在所述两个上下运动的滑台气缸上。前侧设有凹口的中空的上模机械手机架的根部与两个上下运动的滑台气缸滑块分别固定，至少三个L形上模机械手手抓下方的端头分别与上模机械手机架前侧的凹口相互呈120度角度安装。

采用了上述技术方案的本发明具有以下有益效果：

1、在高度自动化且劳动力成本日益增加的今天，乳胶制品的生产从浸模到包装的整个生产过程除电检上模外，已经完全实现了自动化，所以该设备的设计及使用将会使乳胶制品实现100％的自动化生产，极大的解放劳动力，提高生产效率，降低企业的生产成本。

2、通过机器视觉的引入，结合计算机技术的飞速发展，以及各种视觉算法的不断改良优化，使得该设备在视觉处理乳胶制品端部圆环时稳定可靠，也就使得该设备处理物料的性能非常可靠，同时可以根据不同类型乳胶制品的需求及时调整各种算法，可以有效的处理异型乳胶制品，如浮点型安全套，延时型安全套等。

3、整套设备中大量使用气缸作为传动及动力原件，使得整套设备结构简单、价格低廉、维修方便，同时使企业的压缩空气气源的到了淋漓尽致的发挥，一定成度上减少了能源的消耗量，特别是使用空气作为动力源清洁环保无污染。

附图说明

图1为本发明一种基于机器视觉的乳胶制品自动抓取与上模的设备吸盘吸取物料时的结构示意图。

图2为本发明一种基于机器视觉的乳胶制品自动抓取与上模的设备吸盘掉落物料时的结构示意图。

图3为视觉伺服机械手机构示意图。

图4为T型管路主视图。

图5为图4的俯视图

图6为上模机械手机构示意图。

图7为上模机械手闭合状态示意图。

图8为上模机械手张开状态示意图。

图中：1、料斗，2、物料托盘，3、吸盘，4、气缸，5、上方设有方框的前机架，6、视觉摄像头，7、T型物料处理管路，8、滑台气缸，9、底板，10-1、垫台i，10-2、垫台ii，11、倒U形的后机架，12、横向滑台气缸，13、横向滑台气缸滑块，14、纵向滑台气缸，15、纵向滑台气缸滑块，16、上下运动气缸，17、干预机械手，18、物料入口，19、真空发生器，20、光电传感器，21、物料出口，22、过滤网，23、L形上模机械手手抓，24、上模机械手机架，25、前后运动的滑台气缸，26、上下运动的滑台气缸，27、机械手动力气缸，28、前后运动的滑台气缸滑块，29、上下运动的滑台气缸滑块，30、物料套。

具体实施方式

这种基于机器视觉的乳胶制品自动抓取与上模的设备，有以下技术特征：上方设有方框的前机架5固定于底板9的前端，气缸4的上端固定于上方设有方框的前机架5上方前侧的框上而下端固定有吸盘3。料斗1置于底板9上并位于吸盘3与气缸4的正下方。上方设有方框的前机架5上方后侧的框上固定有视觉摄像头6。倒U形的后机架11紧固于底板9的后部。T型物料处理管路7的设有物料入口18的一个支管纵向固定于倒U形的后机架11的上方，另一个支管与底板9垂直并且自上而下分别设有真空发生器19、光电传感器20、物料出口21，该支管的最上端设有过滤网22。滑台气缸8固定于纵向安装在底板9的中部的垫台i-10-1上。物料托盘2固定于该滑台气缸8的上部。垫台ii-10-2方向与滑台气缸8垂直而固定在底板9的一侧，上方对称地固定有横向滑台气缸12。横向滑台气缸滑块13与横向滑台气缸12连接，纵向滑台气缸14设在两个横向滑台气缸滑块13的上方，纵向滑台气缸滑块15与横向滑台气缸14连接，上下运动气缸16上端连接干预机械手17而下端与纵向滑台气缸滑块15固定。前后运动的滑台气缸25固定在底板9的后端，前后运动的滑台气缸滑块28与前后运动的滑台气缸25活动连接。两个上下运动的滑台气缸26对称竖直地固定在前后运动的滑台气缸滑块28上方，上下运动的滑台气缸滑块29套在两个上下运动的滑台气缸26上。前侧设有凹口的中空的上模机械手机架24的根部与两个上下运动的滑台气缸滑块29分别固定。至少三个L形上模机械手手抓23下方的端头分别与上模机械手机架24前侧的凹口相互呈120度角度安装。

下面结合附图对本发明作进一步地说明。这种基于机器视觉的安全套自动抓取与上模设备，包括物料获取机构、视觉伺服机械手、T型管路以及上模机械手。

物料获取机构由图1中的可实现上下震动的料斗1、物料托盘2、吸盘3、气缸4、上方设有方框的前机架5、视觉摄像头6、滑台气缸8、垫台i-10-1及垫台ii-10-2组成。其中料斗1位于吸盘3及气缸4的中心轴正下方。吸盘3通过螺栓与气缸4连接组成可上下运动的吸盘气缸，且通过螺栓连接固定在上方设有方框的前机架5上。视觉摄像头6通过螺栓连接固定在上方设有方框的前机架5上。物料托盘2一端通过螺栓固定于滑台气缸8上，另一端在滑台气缸8的带动下可伸到吸盘气缸的下方来获取吸盘3上掉落的物料。滑台气缸8的上端与物料托盘2固定，下端通过螺栓与垫台i-10-1固定，且滑台气缸8的固定高度与料斗1的最大高度齐平。

视觉伺服机械手由图3中横向滑台气缸12、横向滑台气缸滑块13、纵向滑台气缸14、纵向滑台气缸滑块15、上下运动普通气缸16及干预机械手17。其中横向滑台气缸12固定于垫台ii-10-2上，组成双向双轨气缸。纵向滑台气缸14两端分别固定于两个横向滑台气缸12的两个横向滑台气缸滑块13上。干预机械手17固定在下运动普通气缸16上，然后下运动普通气缸16固定在纵向滑台气缸14的纵向滑台气缸滑块15上。

T型管路是实现套环朝外的物料处理管路，如T型管路主视图图4及T型管路俯视图图5所示，横向18端为物料入口，纵向顶端为过滤网22，向下依次为真空发生器19，光电传感器20，物料出口21。其中顶端过滤网22用于防止物料向上运动过度，而被甩出脱离T型管路。

上模机械手机构由图6中L形上模机械手手抓23、上模机械手机架24、前后运动滑台气缸25、上下运动滑台气缸26、机械手动力气缸27、前后运动的滑台气缸滑块28及上下运动的滑台气缸滑块29组成。其中L形上模机械手手抓23由机械手动力气缸27带动下实现张开与闭合，上模机械手闭合状态示意图如图7所示，上模机械手张开状态的示意图如图8所示，且机械手机架24通过螺纹连接固定在上下运动滑台气缸26的上下运动的滑台气缸滑块29上。上下运动滑台气缸26固定于前后运动滑台气缸25的前后运动的滑台气缸滑块28上，前后运动滑台气缸25固定在地板9上。

本发明的工作原理如下：

从上游生产线获取的乳胶制品物料无固定形态，无固定摆放姿态，且属于柔性易损的，所以为实现将物料套30单个套在电检模具上，首先要通过精确计算的负压值结合合理尺寸的吸盘3实现单个获取；然后通视觉图像的去噪、边缘提取及椭圆识别定位实现物料套环的准确定位，由干预机械手17进行干预，且根据准确计算的T型物料处理管路7的负压时态响应，得出管路尤其是纵向上端管路的长度；最后经过T型物料处理管路7获得套环朝外的物料套30，然后在机械手动力气缸27带动下L形上模机械手手抓23张开物料套30在上下运动滑台气缸26的带动下套在电检模具上。

该设备依托现有成熟的机器视觉技术、气动机械手技术及计算机控制技术，实现了自动化处理乳胶制品物料上模电检这一技术，极大节省了劳力及制作成本，无论是对提高生产效率，还是实现这一领域的自动化程度都具有进步。

本发明的自动上模方法如下：

首先将上游获取的物料套30放入上下震动的料斗1中，让物料套30做一个蓬松的简单处理；然后在上下运动气缸4的带动下，吸盘3从震动料斗1中实现物料套30的单个获取，然后落在物料托盘2上，在滑台气缸8的作用下物料套30由吸盘位置传送至T型物料处理管路7的物料入口18处，且在传送的过程中位于物料托盘2上端的视觉摄像头6获取乳胶制品图像，并经过处理后得到乳胶制品端部圆环的坐标信息，通过工控机控制干预机械手17压住物料套30的圆环，这时T型物料处理管路7开启纵向顶端的真空发生器19，乳胶制品物料套30由物料入口18处进入管路，这时物料套30会在负压的作用下向T型物料处理管路7的纵向顶端的真空发生器19方向运动，当物料套30进入纵向端时在光电传感器20的作用下真空发生器19就会停止供气，此时由水平方向变为垂直方向且端部圆环处于下端的乳胶制品物套30，会在重力的作用下沿着管路以端部圆环朝下的状态规律下落，最后从T型物料管路7的物料出口段21掉在L形上模机械手手抓23上，然后在机械手动力气缸27带动下L形上模机械手手抓23张开物料套30在上下运动滑台气缸26的带动下套在电检模具上。

本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于机器视觉的乳胶制品自动抓取与上模的设备，其特征在于：上方设有方框的前机架(5)固定于底板(9)的前端，气缸(4)的上端固定于所述上方设有方框的前机架(5)上方前侧的框上而下端固定有吸盘(3)，料斗(1)置于所述底板(9)上并位于所述吸盘(3)与气缸(4)的正下方，所述上方设有方框的前机架(5)上方后侧的框上固定有视觉摄像头(6)；倒U形的后机架(11)紧固于所述底板(9)的后部，T型物料处理管路(7)的设有物料入口(18)的一个支管纵向固定于所述倒U形的后机架(11)的上方，另一个支管与所述底板(9)垂直并且自上而下分别设有真空发生器(19)、光电传感器(20)、物料出口(21)；滑台气缸(8)固定于纵向安装在所述底板(9)的中部的垫台i(10-1)上，物料托盘(2)固定于该滑台气缸(8)的前部；垫台ii(10-2)方向与所述滑台气缸(8)垂直而固定在所述底板(9)的一侧，上方对称地固定有横向滑台气缸(12)，纵向滑台气缸(14)设在所述两个横向滑台气缸滑块(13)的上方，纵向滑台气缸滑块(15)与所述横向滑台气缸(14)连接，上下运动气缸(16)上端连接干预机械手(17)而下端与所述纵向滑台气缸滑块(15)固定；前后运动的滑台气缸(25)固定在所述底板(9)的后端，前后运动的滑台气缸滑块(28)与所述前后运动的滑台气缸(25)活动连接，两个上下运动的滑台气缸(26)对称竖直地固定在所述前后运动的滑台气缸滑块(28)上方，上下运动的滑台气缸滑块(29)套在所述两个上下运动的滑台气缸(26)上；前侧设有凹口的中空的上模机械手机架(24)的根部与所述两个上下运动的滑台气缸滑块(29)分别固定，至少三个L形上模机械手手抓(23)下方的端头分别与所述上模机械手机架(24)前侧的凹口相互呈120度角度安装。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的乳胶制品自动抓取与上模的设备，其特征在于：与所述底板(9)垂直的T型物料处理管路(7)的支管的最上端设有过滤网(22)。