CN109592378A - 一种视觉物料输料线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种视觉物料输料线，所述视觉物料输料线包括物料上料线、物料作业线、托盘回流线；所述物料作业线包括物料上料传送带和托盘护板，所述托盘护板设置在所述物料上料传送带两侧；所述物料作业线包括物料作业传送带、前置物料视觉装置和后置物料视觉装置；所述物料作业传送带始端与所述物料上料传送带相接，宽度大于所述物料上料传送带；所述前置物料视觉装置和后置物料视觉装置分别设置在所述物料作业传送带的始端和末端；所述托盘回流线与所述物料作业传送带末端连接。本发明提供的视觉物料输料线，自动化的实现物料上料、定位、取料、检测、回流等功能，具有结构简单、无人化程度高、智能化等特点。

Description

一种视觉物料输料线

技术领域

本发明涉及到智能制造技术领域，具体涉及到一种视觉物料输料线。

背景技术

物料的装盒作业，是指将物料通过机械或人工的方式放入设定的托盒中，以实现物料的装盒打包。一些物料在上料时，由于制成原因，需要通过托盘等载具进行装载，该类物料的装盒作业中涉及托盘的上料、检测以及回收等问题，在对物料输料线进行智能化改造过程中，需要全面考虑物料上料中所涉及的所有问题。

发明内容

本发明实施例提供的视觉物料输料线，具有结构简单、制作成本低、无人化程度高、智能化等特点，在工厂应用中具有良好的经济性和实用性。相应的，本发明提供了一种视觉物料输料线，所述视觉物料输料线包括物料上料线、物料作业线、托盘回流线；

所述物料作业线包括物料上料传送带和托盘护板，所述托盘护板设置在所述物料上料传送带两侧；

所述物料作业线包括物料作业传送带、前置物料视觉装置和后置物料视觉装置；所述物料作业传送带始端与所述物料上料传送带相接，宽度大于所述物料上料传送带；所述前置物料视觉装置和后置物料视觉装置分别设置在所述物料作业传送带的始端和末端；

所述托盘回流线与所述物料作业传送带末端连接。

所述物料作业传送带宽度大于所述物料上料传送带。

所述前置物料视觉装置距物料作业传送带的头部设置有缓冲段。

所述前置物料视觉装置包括前置物料视觉装置外壳、前置物料视觉装置外壳支架、物料相机模块、物料视觉光板和视觉光板固定件；

所述物料相机模块固定在所述前置物料视觉装置外壳的顶部中央，方向朝向前置物料视觉装置外壳内部；所述物料视觉光板前置物料视觉装置外壳内壁贴合，朝向物料相机模块的一侧不发光，朝向物料作业传送带一侧均匀发光。

所述后置物料视觉装置包括前置物料视觉装置外壳、前置物料视觉装置外壳支架、物料相机模块、物料视觉光板和视觉光板固定件；

所述物料相机模块固定在所述前置物料视觉装置外壳的顶部中央，方向朝向前置物料视觉装置外壳内部；所述物料视觉光板前置物料视觉装置外壳内壁贴合，朝向物料相机模块的一侧不发光，朝向物料作业传送带一侧均匀发光。

所述托盘回流线包括托盘下料加速机构、托盘位置调节机构、托盘转移机构和过渡平台；

所述过度平台设置在所述物料作业传送带末端外侧，高度低于所述物料作业传送带；

所述托盘下料加速机构包括设置在所述物料作业传送带末端上方的托盘下料推块，所述托盘下料推块能够沿竖直方向和沿所述物料作业传送带运动方向运动；

所述托盘位置调节机构包括托盘调节推块和托盘挡板；所述托盘挡板固定在所述过渡平台上，所述托盘调节推块与所述托盘挡板的相对面相互平行，所述托盘调节推块能够远离或靠近所述托盘挡板运动；

所述托盘转移机构包括设置在所述过渡平台上的托盘转移推块，所述托盘转移推块沿一水平直线方向运动，运动方向与所述托盘调节推块与所述托盘挡板的相对面平行，且与所述托盘下料推块运动方向不平行。

所述托盘下料加速机构还包括托盘下料竖直气缸和托盘下料水平气缸；所述托盘下料水平气缸的本体固定，活塞杆与所述托盘下料竖直气缸的本体连接；所述托盘下料竖直气缸的活塞杆与所述托盘下料推块连接。

所述托盘位置调节机构还包括托盘调节气缸；所述托盘调节气缸本体固定在所述托盘上料线末端，活塞杆与所述托盘调节推块连接。

所述托盘回流装置还包括用于感应托盘运动至托盘上料线末端的第一托盘传感器和用于感应托盘运动至过渡平台的第二托盘传感器。本发明提供的视觉物料输料线，自动化的实现托盘(物料)上料、定位、取料、检测、回流等功能，具有结构简单、制作成本低、无人化程度高、智能化等特点，在工厂应用中具有良好的经济性和实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1示出了本发明实施例的视觉物料输料线三维结构示意图；

图2示出了本发明实施例的物料上料线5000的三维结构示意图；

图3示出了本发明实施例的物料作业线3000的三维结构示意图；

图4示出了本发明实施例前置物料视觉装置12的三维结构透视图；

图5示出了本发明实施例的托盘回流线7000三维结构示意图一；

图6示出了本发明实施例的托盘回流线7000三维结构示意图二；

图7示出了本发明实施例的托盘回流线7000三维结构示意图三。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明实施例的视觉物料输料线三维结构示意图，本发明实施例提供了一种视觉物料输料线，所述视觉物料输料线包括物料上料线5000、物料作业线3000、托盘回流线7000、Delta机器人4000和托盒作业线2000。本发明实施例的物料上料线5000、物料作业线3000、托盘回流线7000依次连接，Delta机器人4000和托盒作业线2000分别设置在物料作业线3000的上方和其中一侧。

本发明实施例的视觉物料输料线主要用于运输装有物料的托盘，以下就各部件分别进行介绍。

图2示出了本发明实施例的物料上料线5000的三维结构示意图。本发明实施例的物料作业线5000包括物料上料传送带110和托盘护板111。根据图1所示出的托盘与物料上料传送带110之间的大小对比可知，物料上料传送带110的宽度是小于托盘的宽度的，因为托盘在上料阶段，只要有能驱动托盘运动的驱动力即可，对托盘运动的平稳性没有要求，基于成本考虑，选用宽度较小的物料上料传送带110，并且在物料上料传送带110两侧设置托盘护板111，足以实现托盘的上料。

图3示出了本发明实施例的物料作业线3000的三维结构示意图。本发明实施例的物料作业线3000包括物料作业传送带13，前置物料视觉装置12和后置物料视觉装置14，其中前置物料视觉装置12用于获取托盘和物料的影像，后置物料视觉装置12用于检测托盘中是否还有物料残留(还有物料没有进行作业)。

图4示出了本发明实施例前置物料视觉装置12的三维结构透视图。具体的，本发明实施例的前置物料视觉装置12设置在物料作业传送带的前端，具体的，由于托盘从物料上料传送带转移至物料作业传送带时，速度不能立刻与物料作业传送带保持相同，因此，为了托盘在经过前置物料视觉装置12前，位置能相对于传送带固定，前置物料视觉装置12距物料作业传送带的头部需留有一段缓冲距离，供托盘与物料作业传动带的速度趋于相同。具体的，本发明实施例的前置物料视觉装置12包括前置物料视觉装置外壳802、前置物料视觉装置外壳支架804、物料相机模块801、物料视觉光板805和视觉光板固定件803。物料相机模块801固定在前置物料视觉装置外壳802的顶部中央，方向朝向前置物料视觉装置外壳802内部。物料视觉光板805呈环状，与前置物料视觉装置外壳802内壁贴合，朝向物料相机模块801的一侧不发光，朝向物料作业传送带一侧均匀发光；在本发明实施例中，物料视觉光板805基于视觉光板固定件803固定在前置物料视觉装置外壳802上。如附图的两种方式所示，视觉光板固定件803可沿竖直方向运动并固定，从而可以灵活的对物料视觉光板805的高度进行调整，以满足不同的光源需求。

一般的，为了避免前置物料视觉装置外壳802内壁和视觉光板背面反光，导致物料相机模块801获取的图像有眩光、模糊等现象，通常在前置物料视觉装置外壳802内壁和视觉光板背面涂有吸光材料。在物料相机模块801获取的影响中，视觉光板背面与传送带表面影像具有良好的明暗对比，可通过视觉光板的形状很好的提取出传送带表面影像。此外，为了保证在传送带表面的物料轮廓更容易提取，传送带颜色、托盘颜色和物料颜色应有较大的色差对比。

需要说明的是，物料在经过前置物料视觉装置下时，其与物料作业传送带之间的相对速度为0，直至物料离开物料作业传送带前，物料始终保持匀速运动，因此，通过设置前置物料视觉装置，可以获取物料在物料作业传送带上的初始位置，再结合运行时间以及物料作业传送带的速率，即可获取物料任意时刻的所处位置，即等同于物料作业传送带上任意时刻的物料分布以及物料的具体坐标是可知的，利用该特性，可通过Delta机器人抓取物料对物料进行上料作业。

在本发明实施例中，前置物料视觉装置用于获取图像并输出至计算机中，计算机与Delta机器人连接，控制Delta机器人的工作末端运动；具体实施中，为了使Delta机器人的工作末端能够同时覆盖物料的取料区域和物料的装盒区域，本发明实施例在物料作业传送带一侧并列设置有托盒作业平台或托盒作业传送带，所述托盒作业平台或托盒作业传送带上用于放置或传输托盒。通过计算机实时计算出物料的位置，Delta机器人的即可确认所需抓取的物料位置，从而实现物料的抓取。至于托盒的装盒作业，可通过定点装盒的方式，亦可通过与本发明实施例的前置物料视觉装置相类似的方式进行装盒操作。

具体的，由于本发明实施例的物料作业传送带宽度较托盒作业传送带(托盒作业平台)宽，物料的上料速度较物料作业传送带的快，因此，本发明实施例在物料作业传送带上的前置物料视觉装置和物料筛选装置之间设置有两台Delta机器人，当采取定点装盒的方式时，可以交替运行供物料进行补充；也可以同时启动两台Delta机器人，以满足装盒速度的需求。

本发明实施例的后置物料视觉装置设置在物料作业传送带的末端，结构与前置物料视觉装置相同，但所发挥的功能不同。实际生产中，物料的取料速度和物料的装盒速度应该是一致的，物料在经过物料作业传送带后，具体的，经过Delta机器人后，托盘中的物料应是全部给取走并进行装盒的，因此，正常情况下，经过后置物料视觉装置的托盘中应该是没有物料的。当设备经过调试正常运行后，经过后置物料视觉装置的托盘中应该是没有物料的。当后置物料视觉装置获取的托盘图像中出现物料时，表示设备中可能存在某个部件发生故障，或物料作业传送带的速度调试不合理，导致物料未能及时上料；此时，应对整设备进行急停，直至问题解决后恢复生产。

图5示出了本发明实施例的托盘回流线7000三维结构示意图一，图6示出了本发明实施例的托盘回流线7000三维结构示意图二，图7示出了本发明实施例的托盘回流线7000三维结构示意图三。本发明提供了一种托盘回流线8，用于托盘在物料作业传送带13和托盘回流传送带8000之间的转移，包括托盘下料加速机构7002、托盘位置调节机构7004、托盘转移机构7005和过渡平台7006。

本发明实施例的装满物料的托盘在托盘作业传送带13运动，运动过程中通过机械臂方式取出物料，流到物料作业传送带末端的为空的托盘。

具体实施中，为了减少流水线长度，托盘回流传送带8000与物料作业传送带13的运动方向一般具有一定夹角，而非是共线的；进一步的，如果托盘回流传送带与物料作业传送带为共线的，但速度一般也会具有差异性，从而使托盘在物料作业传送带和托盘回流传送带转移时产生堆积、碰撞。

本发明实施例的过渡平台7006设置在物料作业传送带13末端外侧并位于托盘回流传送带8000上方，过渡平台7006表面高度低于所述物料作业传送带13表面并高于所述托盘回流传送带8000表明，托盘从物料作业传送带13末端落入过渡平台7006上，再通过过渡平台7006过渡，落入托盘回流传送带8000上；通过过渡平台7006的设置，可以使托盘不会同时运动在托盘上料传送带和托盘回流传送带上，避免二者之间的运动速度和运动方向的差异导致托盘发生碰撞。

为了加快作业流程且防止托盘在过渡平台堆积，本发明实施例的托盘下料加速机构7002包括托盘下料推块7011、托盘下料竖直驱动气缸7012、托盘下料水平驱动气缸7013；托盘下料水平驱动气缸7013沿水平方向布置，活塞杆运动方向朝向所述托盘上料传送带；托盘下料水平驱动气缸7013的本体固定，活塞杆与托盘下料竖直驱动气缸7012本体连接；托盘下料推块7011固定在托盘下料竖直驱动气缸7012的活塞杆上。

待机状态下，托盘下料水平气缸7013的活塞杆伸出，托盘下料竖直气缸7012的活塞杆收起，托盘下料推块7011距离托盘上料传送带末端一个托盘的距离或略大于一个托盘的距离。本发明实施例的托盘下料加速机构作业时，首先通过托盘下料竖直驱动气缸带动托盘下料推块竖直向下运动，使托盘下料推块插入至相邻的两个托盘之间；然后托盘下料水平驱动气缸的活塞杆收起，通过托盘下料竖直驱动气缸带动托盘下料推块加速朝过渡平台7006运动。

为了调整托盘从托盘上料传送带落在过渡平台后的位置姿态，与托盘回流传送带的运动方向匹配，本发明实施例的托盘位置调节机构7004包括托盘调节气缸7021、托盘调节推块7022和托盘挡板7040，托盘调节气缸7021本体固定，活塞杆与托盘调节推块7022连接。托盘调节推块7022和托盘挡板7040相对布置，相对面长度方向与托盘回流传送带运动方向相同。待机情况下，托盘调节推块7022和托盘挡板7040之间的距离大于托盘的宽度(或长度)；作业时，托盘调节推块7022朝所述托盘挡板7040运动，托盘的两侧面分别与托盘调节推块7022和托盘挡板7040接触，位置姿态与预设位置姿态一致。

需要说明的是，本发明实施例的托盘回流传送带与托盘上料传送带之间呈正交设置，且托盘在托盘上料传送带上沿宽度方向运动、在托盘回流传送带上沿长度方向运动；托盘从托盘上料传送带转移至过渡平台后，再转移至托盘回流传送带，理想状态下可以不需要经过托盘位置调节机构处理；但实际作业中，很多时候托盘上料传送带和托盘回流传送带之间的夹角不正交以及托盘在托盘上料传送带和托盘回流传送带的运动姿态是不一致的，方向改变程度可能存在较大差异，可按照本发明实施例所介绍的布置方式进行布置，本发明实施例不详细进行介绍。

为了使过渡平台的托盘转移至托盘回流传送带上，本发明实施例的托盘转移机构7005包括托盘转移气缸7031和托盘转移推块7032；托盘转移气缸7031本体固定，活塞杆与托盘转移推块7032连接，活塞杆的运动方向与托盘回流传送带的运动方向一致。当托盘落于过渡平台且经托盘位置调节机构调节后，托盘转移气缸7031驱动托盘转移推块7032将托盘从过渡平台推向托盘回流传送带。托盘回流传送带和过渡平台之间通过以倾斜的滚筒传送带进行连接。

进一步的，托盘下料加速机构7002、托盘位置调节机构7004、托盘转移机构7005需要按一定的顺序进行执行，为了保证本发明实施例的托盘回流传送带能够顺利运行，本发明实施例还设置有用于感应托盘运动至托盘上料传送带末端的第一托盘传感器7001和用于感应托盘运动至过渡平台的第二托盘传感器7003。

第一托盘传感器7001设置在托盘上料传送带的两侧，感应连线位于待机时的所述托盘下料推块7011正下方；当第一托盘传感器7003相互感应触发时，首先托盘下料推块7011受托盘下料竖直驱动气缸7012驱动向下运动，卡在相邻的两个托盘间隙之间；然后托盘下料水平驱动气缸7012带动托盘下料推块7011朝过渡平台7006方向运动，将托盘加速转移至过渡平台7006上。

第二托盘传感器7003沿竖直方向布置，分别位于托盘上料传送带表面的上方和下方，感应连线与待机状态的托盘调节推块7022朝向过渡平台的一面相平。当托盘经过托盘上料传送带末端时，会阻挡第二托盘传感器7003的感应连线；当托盘从托盘上料传送带转移至过渡平台后，第二托盘传感器7003重新连接，触发托盘调节气缸7021的活塞缸伸出，驱动托盘调节推块7022朝托盘挡板7040方向运动，实现位置姿态调整；然后间隔一定的预设时间后，托盘转移气缸7031驱动托盘转移推块7032运动，将托盘从过渡平台推走，托盘落在托盘回流传送带上完成回流。

本发明实施例提供的视觉物料输料线，物料由托盘承载，从物料上料传送带上输送至物料作业传送带上，为了保证托盘的输送平稳，防止物料在托盘中华东，一般的，物料上料传送带和物料作业传送带的速度都较慢，因此，物料上料传送带和物料作业传送带之间的相对速度差较小，不用考虑托盘在二者间的速度转换问题；装载着物料的托盘在物料作业传送带上首先经前置物料视觉装置，获取托盘以及托盘上的物料图像，然后托盘在经过Delta机器人下方时，托盘中的物料给夹取完成取料作业；空载的托盘经后置物料视觉装置后，落入托盘回流装置进行回流；当物料的取料作业发生异常时，后置物料视觉装置会发出警报，对输料线进行急停。

本发明实施例提供的视觉物料输料线，自动化的实现托盘(物料)上料、定位、取料、检测、回流等功能，具有结构简单、制作成本低、无人化程度高、智能化等特点，在工厂应用中具有良好的经济性和实用性。

以上对本发明实施例所提供的一种视觉物料输料线进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种视觉物料输料线，其特征在于，所述视觉物料输料线包括物料上料线、物料作业线、托盘回流线；

所述物料作业线包括物料上料传送带和托盘护板，所述托盘护板设置在所述物料上料传送带两侧；

所述物料作业线包括物料作业传送带、前置物料视觉装置和后置物料视觉装置；所述物料作业传送带始端与所述物料上料传送带相接，宽度大于所述物料上料传送带；所述前置物料视觉装置和后置物料视觉装置分别设置在所述物料作业传送带的始端和末端；

所述托盘回流线与所述物料作业传送带末端连接。

2.如权利要求1所述的视觉物料输料线，其特征在于，所述物料作业传送带宽度大于所述物料上料传送带。

3.如权利要求1所述的视觉物料输料线，其特征在于，所述前置物料视觉装置距物料作业传送带的头部设置有缓冲段。

4.如权利要求1所述的视觉物料输料线，其特征在于，所述前置物料视觉装置包括前置物料视觉装置外壳、前置物料视觉装置外壳支架、物料相机模块、物料视觉光板和视觉光板固定件；

所述物料相机模块固定在所述前置物料视觉装置外壳的顶部中央，方向朝向前置物料视觉装置外壳内部；所述物料视觉光板前置物料视觉装置外壳内壁贴合，朝向物料相机模块的一侧不发光，朝向物料作业传送带一侧均匀发光。

5.如权利要求1所述的视觉物料输料线，其特征在于，所述后置物料视觉装置包括前置物料视觉装置外壳、前置物料视觉装置外壳支架、物料相机模块、物料视觉光板和视觉光板固定件；

所述物料相机模块固定在所述前置物料视觉装置外壳的顶部中央，方向朝向前置物料视觉装置外壳内部；所述物料视觉光板前置物料视觉装置外壳内壁贴合，朝向物料相机模块的一侧不发光，朝向物料作业传送带一侧均匀发光。

6.如权利要求1所述的视觉物料输料线，其特征在于，所述托盘回流线包括托盘下料加速机构、托盘位置调节机构、托盘转移机构和过渡平台；

所述过度平台设置在所述物料作业传送带末端外侧，高度低于所述物料作业传送带；

所述托盘下料加速机构包括设置在所述物料作业传送带末端上方的托盘下料推块，所述托盘下料推块能够沿竖直方向和沿所述物料作业传送带运动方向运动；

所述托盘位置调节机构包括托盘调节推块和托盘挡板；所述托盘挡板固定在所述过渡平台上，所述托盘调节推块与所述托盘挡板的相对面相互平行，所述托盘调节推块能够远离或靠近所述托盘挡板运动；

所述托盘转移机构包括设置在所述过渡平台上的托盘转移推块，所述托盘转移推块沿一水平直线方向运动，运动方向与所述托盘调节推块与所述托盘挡板的相对面平行，且与所述托盘下料推块运动方向不平行。

7.如权利要求6所述的视觉物料输料线，其特征在于，所述托盘下料加速机构还包括托盘下料竖直气缸和托盘下料水平气缸；所述托盘下料水平气缸的本体固定，活塞杆与所述托盘下料竖直气缸的本体连接；所述托盘下料竖直气缸的活塞杆与所述托盘下料推块连接。

8.如权利要求7所述的视觉物料输料线，其特征在于，所述托盘位置调节机构还包括托盘调节气缸；所述托盘调节气缸本体固定在所述托盘上料线末端，活塞杆与所述托盘调节推块连接。

9.如权利要求8所述的托盘回流装置，其特征在于，所述托盘回流装置还包括用于感应托盘运动至托盘上料线末端的第一托盘传感器和用于感应托盘运动至过渡平台的第二托盘传感器。