CN109604466B - 一种基于视觉识别的冲压件上料机器人及上料方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于视觉识别的冲压件上料机器人及上料方法，该机器人包括设置于供料位上方的图像采集装置，用于采集物料的状态信息；与图像采集装置连接的控制器，用于获取物料的状态信息，根据物料的状态信息以及标定物料状态信息计算物料的角度差，并发出按照角度差调整的控制指令；机械臂的固定端设于供料位与冲压模具之间，机械臂的运动端设有抓取机构，抓取机构用于从供料位抓取物料，机械臂按照控制指令将物料调整至调整基准角度后放置于冲压模具中。本发明能够适应任意工件物料的角度和位置变化，实现了任意物料状态的取放料。

Description

一种基于视觉识别的冲压件上料机器人及上料方法
技术领域
本发明涉及机械智能控制技术领域，特别是涉及一种基于视觉识别的冲压件上料机器人及上料方法。
背景技术
冲压加工是借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接受到变形力并进行变形，从而获得一定形状，尺寸和性能的产品零件的生产技术。冲压是高效的生产方法，在国民经济各个领域应用范围相当广泛。目前对于连续、固定型号加工件的冲压，已经有上料机器人，该机器人的工作内容就是把加工价从上一个冲压模具中取出，放入下一个冲压模具，由于两冲压模具位置的相对固定，只要把机器人固定后，三者之间的相对位置将不再发生变化，调试好之后，可以实现整条生产线的自动化。
在冲压加工领域，还存在很大一部分非连续冲压的工艺，这种工艺基本上还是人工上料，该工艺没有采用自动化是由于以下三个特点引起的：1、加工件种类经常发生变化；2、加工件来料的位置、方向不固定；3、不同加工件会更换不同冲压模具。传统上料机器人从上一个固定角度、位置的冲压模具中取件放入下一个固定角度、位置的冲压模具中的工作模式，无法满足此类非连续冲压工艺。
现有冲压件上料机器人使用的前提条件非常苛刻，如果需要正常使用，必须满足加工件在供料位的角度和位置必须固定不变的条件。而要达到这样的条件额外增加的成本较大，并且在更换加工件的时候，显得极其麻烦。
因此，如何提供一种能适应工件角度和位置变化的冲压件上料机器人是本领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于视觉识别的冲压件上料机器人及上料方法，以适应工件角度和位置变化，实现自动上料。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于视觉识别的冲压件上料机器人，所述机器人应用于冲压工艺设备的供料位与冲压模具之间，所述机器人包括：
图像采集装置，设置于供料位上方，用于采集物料的状态信息，所述供料位设于输送物料的传送带的输送方向的末端，所述状态信息包括物料角度；
控制器，与所述图像采集装置连接，用于获取物料的状态信息，根据物料的状态信息以及标定物料状态信息计算物料的角度差，并发出按照所述角度差调整的控制指令，所述标定物料状态信息包括标定物料信息和标定放料角度；所述标定物料信息包括物料在供料位的标准放置角度，所述标定放料角度为物料放置于冲压模具中的标准角度；
机械臂，所述机械臂的固定端设于所述供料位与所述冲压模具之间，所述机械臂的运动端设有抓取机构，所述抓取机构用于从所述供料位抓取物料，所述机械臂按照所述控制指令将物料调整至调整基准角度后放置于所述冲压模具中。
可选的，所述机器人还包括物料感应器，所述物料感应器设于所述传送带上，用于感应物料；所述物料感应器与所述控制器连接，所述控制器根据所述物料感应器的感应信号触发所述图像采集装置进行图像采集。
可选的，所述图像采集装置为工业相机。
可选的，所述工业相机的焦平面与所述传送带所在平面重合。
可选的，所述机械臂包括多节臂体，相邻两节所述臂体之间设有肘关节，所述肘关节内设有角度控制器，所述角度控制器与所述控制器连接，所述角度控制器控制所述臂体沿所述肘关节旋转调整角度。
本发明还提供了一种基于视觉识别的冲压件上料方法，所述方法应用于上述的基于视觉识别的冲压件上料机器人，所述方法包括：
获取标定物料信息和标定放料角度，所述标定物料信息包括物料在供料位的标准放置角度，所述标定放料角度为物料放置于冲压模具中的标准角度；
获取待冲压物料在所述供料位的物料状态信息，所述物料状态信息包括物料角度；
根据所述物料状态信息和所述标定物料信息确定所述待冲压物料的物料角度与所述标准放置角度的角度差；确定所述标定放料角度；
按照所述角度差调整已抓取所述待冲压物料的机械臂的角度，使所述机械臂将所述待冲压物料按照所述标定放料角度放置于冲压模具中。
可选的，所述获取标定物料信息和标定放料角度具体包括：
将标定物料按照所述标准放置角度置于所述供料位；
将所述机械臂位于等位状态的位置确定为标准调整位；
控制所述机械臂运动至所述供料位取料至所述标准调整位，记录此时的所述标定物料在所述机械臂中的角度为调整基准角度；
控制所述机械臂从所述标准调整位运动至所述冲压模具，并将所述标定物料放置于所述冲压模具中，记录所述标定物料在所述冲压模具中的角度为标定放料角度。
可选的，在所述获取标定物料信息和标定放料角度之前，所述方法还包括：
对所述工业相机进行畸变处理，确定机械臂世界坐标系与工业相机世界坐标系之间的转换关系。
可选的，所述按照所述角度差调整已抓取所述待冲压物料的机械臂的角度具体是在所述标准调整位按照所述角度差调整所述待冲压物料在所述机械臂中的角度至调整基准角度。
可选的，在所述机械臂将所述待冲压物料按照所述标定放料角度放置于冲压模具中之后，所述方法还包括：
控制所述机械臂运动至所述标准调整位。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的基于视觉识别的冲压件上料机器人及上料方法通过采集待冲压物料在供料位的角度，并计算该角度与标准放置角度的角度差，根据该角度差控制机械臂转动，最终按照标定放料角度放置于冲压模具中，能够适应任意工件物料的角度和位置变化，实现了任意物料状态的取放料。
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他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于视觉识别的冲压件上料机器的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的基于视觉识别的冲压件上料方法的流程图。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本实施例提供的基于视觉识别的冲压件上料机器人，所述机器人应用于冲压工艺设备的供料位1与冲压模具2之间，所述机器人包括图像采集装置3、控制器(图中未示出)和机械臂4。
其中，图像采集装置3设置于供料位1上方，用于采集物料的状态信息，所述供料位1设于输送物料的传送带5的输送方向的末端，所述状态信息包括物料角度。在本实施例中，该图像采集装置3可以为工业相机，也可以是其他具有拍摄图像功能的设备。该工业相机的焦平面与传送带5所在平面重合，以提高拍摄图像的清晰度。
控制器与所述图像采集装置3连接，用于获取物料的状态信息，根据物料的状态信息以及标定物料状态信息计算物料的角度差，并发出按照所述角度差调整的控制指令；所述标定物料状态信息包括标定物料信息和标定放料角度；所述标定物料信息包括物料在供料位1的标准放置角度，所述标定放料角度为物料放置于冲压模具2中的标准角度。
机械臂4的固定端41设于所述供料位1与所述冲压模具2之间，所述机械臂4的运动端设有抓取机构42，所述抓取机构42用于从所述供料位1抓取物料，所述机械臂4按照所述控制指令将物料调整至调整基准角度后放置于所述冲压模具2中。在本实施例中，所述机械臂4包括多节臂体43，相邻两节所述臂体43之间设有肘关节44，所述肘关节44内设有角度控制器(图中未示出)，所述角度控制器与所述控制器连接，所述角度控制器控制所述臂体43沿所述肘关节44旋转调整角度。
所述机器人还包括物料感应器51，所述物料感应器51设于所述传送带1 上，用于感应物料；所述物料感应器51与所述控制器连接，所述控制器根据所述物料感应器51的感应信号触发所述图像采集装置3进行图像采集。
在初次使用本机器人时，需要现场安装机械臂4、工业相机3以及传送带 5上的物料感应器51。上料过程分取料和放料，传送带5的运输方向的末端为取料的供料位1，冲压模具2为放料位，供料位1和放料位均在机械臂4取放方位内，工业相机在供料位1的正上方，工业相机3的焦平面在传送带5的供料位1平面上。安装完毕后，对工业相机3进行去畸变处理，确定机械臂世界坐标系和工业相机世界坐标系之间的转换关系。
如图2所示，利用本基于视觉识别的冲压件上料机器人进行上料的方法包括：
步骤201：获取标定物料信息和标定放料角度；所述标定物料信息包括物料在供料位1的标准放置角度，所述标定放料角度为物料放置于冲压模具2 中的标准角度。
该步骤201具体包括：
将标定物料按照所述标准放置角度置于所述供料位1；
将所述机械臂4位于等位状态的位置确定为标准调整位；
控制所述机械臂4运动至所述供料位1取料至所述标准调整位，记录此时的所述标定物料在所述机械臂4中的角度为调整基准角度；
控制所述机械臂4从所述标准调整位运动至所述冲压模具2，并将所述标定物料放置于所述冲压模具2中，记录所述标定物料在所述冲压模具2 中的角度为标定放料角度。
步骤202：获取待冲压物料在所述供料位1的物料状态信息，所述物料状态信息包括物料角度。
步骤203：根据所述物料状态信息和所述标定物料信息确定所述待冲压物料的物料角度与所述标准放置角度的角度差；确定所述标定放料角度。
该角度差可以采用在工业相机世界坐标系中待冲压物料与标定物料的坐标点来计算。
步骤204：按照所述角度差调整已抓取所述待冲压物料的机械臂的角度，使所述机械臂将所述待冲压物料按照所述标定放料角度放置于冲压模具中。
其中，在调整物料角度时，在所述标准调整位按照所述角度差调整所述待冲压物料在所述机械臂4中的角度至调整基准角度。
之后，还可以控制所述机械臂4运动至所述标准调整位，以等待取放下一物料。
本实施例提供的基于视觉识别的冲压件上料机器人和上料方法在冲压件取件时，采用工业相机实时检测物料的位置和角度；并输出物料的位置和角度的实时坐标至控制器，由控制器控制机械臂运动和旋转，以实现不同位置、不同角度工件的自动上料过程。本上料机器人和上料方法能够实现小批次产品的自动化上料过程；能适应频繁换模具、换产品的冲压工件的自动化上料过程。
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 (7)

1.一种基于视觉识别的冲压件上料机器人，所述机器人应用于冲压工艺设备的供料位与冲压模具之间，其特征在于，所述机器人包括：
图像采集装置，设置于供料位上方，用于采集物料的状态信息，所述供料位设于输送物料的传送带的输送方向的末端，所述状态信息包括物料角度；
控制器，与所述图像采集装置连接，用于获取物料的状态信息，根据物料的状态信息以及标定物料状态信息计算物料的角度差，并发出按照所述角度差调整的控制指令，所述标定物料状态信息包括标定物料信息和标定放料角度；所述标定物料信息包括物料在供料位的标准放置角度，所述标定放料角度为物料放置于冲压模具中的标准角度；
机械臂，所述机械臂的固定端设于所述供料位与所述冲压模具之间，所述机械臂的运动端设有抓取机构，所述抓取机构用于从所述供料位抓取物料，所述机械臂按照所述控制指令将物料调整至调整基准角度后放置于所述冲压模具中；
获取所述标定物料信息和所述标定放料角度具体包括：
将标定物料按照所述标准放置角度置于所述供料位；
将所述机械臂位于等位状态的位置确定为标准调整位；
控制所述机械臂运动至所述供料位取料至所述标准调整位，记录此时的所述标定物料在所述机械臂中的角度为调整基准角度；
控制所述机械臂从所述标准调整位运动至所述冲压模具，并将所述标定物料放置于所述冲压模具中，记录所述标定物料在所述冲压模具中的角度为标定放料角度；
在调整物料角度时，在标准调整位按照所述角度差调整待冲压物料在机械臂中的角度至调整基准角度；所述按照所述角度差调整已抓取所述待冲压物料的机械臂的角度具体是在所述标准调整位按照所述角度差调整所述待冲压物料在所述机械臂中的角度至调整基准角度；
所述图像采集装置为工业相机。
2.根据权利要求1所述的基于视觉识别的冲压件上料机器人，其特征在于，所述机器人还包括物料感应器，所述物料感应器设于所述传送带上，用于感应物料；所述物料感应器与所述控制器连接，所述控制器根据所述物料感应器的感应信号触发所述图像采集装置进行图像采集。
3.根据权利要求1所述的基于视觉识别的冲压件上料机器人，其特征在于，所述工业相机的焦平面与所述传送带所在平面重合。
4.根据权利要求1所述的基于视觉识别的冲压件上料机器人，其特征在于，所述机械臂包括多节臂体，相邻两节所述臂体之间设有肘关节，所述肘关节内设有角度控制器，所述角度控制器与所述控制器连接，所述角度控制器控制所述臂体沿所述肘关节旋转调整角度。
5.一种基于视觉识别的冲压件上料方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-4任一项所述的基于视觉识别的冲压件上料机器人，所述方法包括：
获取标定物料信息和标定放料角度，所述标定物料信息包括物料在供料位的标准放置角度，所述标定放料角度为物料放置于冲压模具中的标准角度；
所述获取标定物料信息和标定放料角度具体包括：
将标定物料按照所述标准放置角度置于所述供料位；
将所述机械臂位于等位状态的位置确定为标准调整位；
控制所述机械臂运动至所述供料位取料至所述标准调整位，记录此时的所述标定物料在所述机械臂中的角度为调整基准角度；
控制所述机械臂从所述标准调整位运动至所述冲压模具，并将所述标定物料放置于所述冲压模具中，记录所述标定物料在所述冲压模具中的角度为标定放料角度；
获取待冲压物料在所述供料位的物料状态信息，所述物料状态信息包括物料角度；
根据所述物料状态信息和所述标定物料信息确定所述待冲压物料的物料角度与所述标准放置角度的角度差；确定所述标定放料角度；
按照所述角度差调整已抓取所述待冲压物料的机械臂的角度，使所述机械臂将所述待冲压物料按照所述标定放料角度放置于冲压模具中；所述按照所述角度差调整已抓取所述待冲压物料的机械臂的角度具体是在所述标准调整位按照所述角度差调整所述待冲压物料在所述机械臂中的角度至调整基准角度。
6.根据权利要求5所述的基于视觉识别的冲压件上料方法，其特征在于，在所述获取标定物料信息和标定放料角度之前，所述方法还包括：
对所述工业相机进行畸变处理，确定机械臂世界坐标系与工业相机世界坐标系之间的转换关系。
7.根据权利要求5所述的基于视觉识别的冲压件上料方法，其特征在于，在所述机械臂将所述待冲压物料按照所述标定放料角度放置于冲压模具中之后，所述方法还包括：
控制所述机械臂运动至所述标准调整位。
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