CN109649708B - 一种基于机器视觉的狙击弹吸取和装盒系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的狙击弹吸取和装盒系统及方法，本发明提高了生产效率，能够满足大批量生产要求，具有高精度，高效率，高适应性的优点。包括工作台，以及设置于工作台的：排弹装置，用于输出狙击弹并将狙击弹有序排列；链条传动装置，位于排弹装置的一侧，用于输送弹盒；六轴机器人，所述六轴机器人具有机器视觉系统，所述六轴机器人用于将排弹装置输出的狙击弹转运到链条传动装置输送的弹盒内，所述六轴机器人的末端设置真空吸盘，用于吸附固定狙击弹；正开盒气缸、反开盒气缸、关盒气缸，正开盒气缸、反开盒气缸用于正向开盒、反向开盒后供六轴机器人装弹，关盒气缸用于将满载的弹盒关闭。

Description

一种基于机器视觉的狙击弹吸取和装盒系统及方法

技术领域

本发明涉及枪械技术领域，特别是涉及一种基于机器视觉的狙击弹吸取和装盒系统及方法。

背景技术

狙击弹装盒为滑盖结构，目前均采用人工装盒的方式，工作效率低，灵活性及适应性差，且难以适应复杂多变的工作环境与任务。生产成本高，耗费了大量的人力物力，且装盒速度达不到实际需要。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于机器视觉的狙击弹吸取和装盒系统及方法，本发明提高了生产效率，能够满足大批量生产要求，具有高精度，高效率，高适应性的优点。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于机器视觉的狙击弹吸取和装盒系统，包括工作台，以及设置于工作台的：

排弹装置，用于输出狙击弹并将狙击弹有序排列；

链条传动装置，位于排弹装置的一侧，用于输送弹盒；

六轴机器人，所述六轴机器人具有机器视觉系统，所述六轴机器人用于将排弹装置输出的狙击弹转运到链条传动装置输送的弹盒内，所述六轴机器人的末端设置真空吸盘，用于吸附固定狙击弹；

正开盒气缸、反开盒气缸、关盒气缸，所述正开盒气缸、反开盒气缸、关盒气缸沿链条传动装置的传输方向依次设置在工作台上，所述正开盒气缸、反开盒气缸、关盒气缸的伸缩方向均垂直于链条传动装置的传输方向，所述正开盒气缸用于沿正向推开链条传动装置上的空载弹盒的盒盖，供六轴机器人装弹于空载弹盒的正向部分；所述反开盒气缸用于沿反向推开链条传动装置上的弹盒的盒盖，供六轴机器人装弹于弹盒的反向部分，所述关盒气缸用于将链条传动装置上的满载的弹盒关闭。

优选地，所述真空吸盘具有多对吸嘴，每对吸嘴对应一颗狙击弹。

优选地，所述链条传动装置的输送方向平行于所述排弹装置的输送方向，所述排弹装置的狙击弹排列方向垂直于所述排弹装置的输送方向，所述链条传动装置上弹盒的摆放方向垂直于所述链条传动装置的输送方向，所述六轴机器人位于排弹装置的输送方向上，其中，所述排弹装置的安装位置对应所述链条传动装置的输入端，所述六轴机器人的安装位置对应所述链条传动装置的输出端。

优选地，还包括设置在工作台上相对设置的分拣气缸、分拣台，所述分拣气缸、分拣台位于关盒气缸的后方，分拣气缸用于将未装满的弹盒推到分拣台上。

优选地，所述链条传动装置上沿传输方向依次为正向开盒工位、正向装弹工位、反向开盒装弹工位、关盒工位、分拣工位，所述正向开盒工位对应正开盒气缸，所述反向开盒装弹工位对应反开盒气缸，所述关盒工位对应关盒气缸，所述分拣工位对应分拣气缸、分拣台，所述正向装弹工位、反向开盒装弹工位均供六轴机器人装弹。

优选地，所述机器视觉系统包括机器视觉软件系统、工控机、第一工业相机、第二工业相机、第三工业相机，以及分别对应第一工业相机、第二工业相机、第三工业相机的三个光源，所述第一工业相机对应正向开盒工位设置，用于在正开盒气缸工作前检测弹盒状态；所述第二工业相机设置于正向装弹工位、反向开盒装弹工位之间，用于引导六轴机器人完成狙击弹的装盒；所述第三工业相机对应分拣工位设置，用于检测分拣工位的弹盒是否装满。

优选地，所述链条传动装置的传动链条上均匀设有若干用于对弹盒定位的挡块，所述链条传动装置的输入端设有挡块传感器，用于检测挡块是否对准挡块传感器，相邻挡块之间的距离等于相邻工位之间的距离。

优选地，所述工作台上设有空盒旋转装置，所述空盒旋转装置位于所述链条传动装置的输入端，所述空盒旋转装置包括旋转架，所述旋转架沿周向设置有多个装载腔，分别用于重叠装载空盒，其中一个装载腔朝向链条传动装置的输入端，用于向链条传动装置输入空载弹盒，所述装载腔的两侧壁的前端相向延伸，形成对空盒前端限位的前挡条，所述装载腔的两侧壁的底端相向延伸，形成对空盒下端限位的下挡条，所述前挡条的下端与下挡条之间留有供一个空盒脱离装载腔的间隙，所述下挡条之间留有供传动链条上的挡块通过并推出一个空盒的间隙。

优选地，所述工作台上设有下料用两轴机械手，所述两轴机械手设于链条传动装置的输出端，所述两轴机械手具有横向移动自由度、竖向移动自由度，两轴机械手的末端设置搬运吸盘，用于将链条传动装置输出的满载弹盒搬运到两轴机械手一侧设置的满盒摆放区。

一种基于机器视觉的狙击弹吸取和装盒方法，包括基于机器视觉的狙击弹吸取和装盒系统，方法包括以下步骤：

S1、排弹装置输出狙击弹并将狙击弹有序排列；

S2、链条传动装置输送弹盒至正开盒气缸处，所述正开盒气缸用于沿正向推开链条传动装置上的空载弹盒的盒盖，供六轴机器人装弹于空载弹盒的正向部分；

S3、所述反开盒气缸用于沿反向推开链条传动装置上的弹盒的盒盖，供六轴机器人装弹于弹盒的反向部分；

S4、所述关盒气缸将链条传动装置上的满载的弹盒关闭；

S5、所述两轴机械手将链条传动装置输出的满载弹盒搬运到两轴机械手一侧设置的满盒摆放区。

由于采用了上述技术方案，本发明能够自动完成产品进料，狙击弹装盒的过程，并且可以根据实际需要对生产参数进行调整。采用传感器和视觉反馈信号，引导、控制机构动作实现弹盒的上下料、传动、分拣以及对狙击弹位姿的定位、抓取、装盒，从而完成狙击弹的高速智能化装盒。在极大程度上降低了生产成本，增强了可控性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视示意图；

图3为链条传动装置的结构示意图；

图4为空盒旋转装置的结构示意图；

图5为固定板的结构示意图；

图6为弹盒的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

附图中，1为弹盒，2为缺口槽，3为滑盖，4为工作台，5为输弹仓，6为狙击弹运输皮带，7为排弹仓，8为链条传动装置，9为挡块，10为六轴机器人，11为真空吸盘，12为满盒摆放区，13为正开盒气缸，14为反开盒气缸，15为关盒气缸，16为分拣气缸，17为分拣台，18为第一工业相机，19为第二工业相机，20为第三工业相机，21为光源，22为旋转架，23为装载腔，24为检测板，25为两轴机械手，26为搬运吸盘，27为前挡条，28为下挡条，29为空盒传感器。

本实施例针对长58-71mm，直径10-12mm的狙击弹，滑盖式狙击弹的弹盒满盒为10颗。参见图6，弹盒的端部具有缺口槽，本实施例中，以弹盒具有缺口槽的一端为弹盒正向部分，以弹盒背向缺口槽的一端为弹盒反向；以弹盒设置滑盖的一面为正面，以弹盒背向滑盖的一面为反面。

参见图1-图5，一种基于机器视觉的狙击弹吸取和装盒系统，包括工作台，以及设置于工作台的排弹装置、链条传动装置、六轴机器人、正开盒气缸、反开盒气缸、关盒气缸。

所述排弹装置用于输出狙击弹并将狙击弹有序排列；所述排弹装置可以采用现有的各种排弹器，本实施例中，排弹装置包括倾斜设置的输弹仓，输弹仓的输入端连接狙击弹运输皮带，输弹仓的输出端连接排弹仓，输弹仓输出狙击弹后，将狙击弹整齐排列在排弹仓内，狙击弹运输皮带上狙击弹通过人工放置。

所述六轴机器人具有机器视觉系统，所述六轴机器人用于将排弹装置输出的狙击弹转运到链条传动装置输送的弹盒内，所述六轴机器人的末端设置真空吸盘，用于吸附固定狙击弹，所述真空吸盘具有多对吸嘴，每对吸嘴对应一颗狙击弹。

所述链条传动装置的输送方向平行于所述排弹装置的输送方向，所述排弹装置的狙击弹排列方向垂直于所述排弹装置的输送方向，所述链条传动装置上弹盒的摆放方向垂直于所述链条传动装置的输送方向，所述六轴机器人位于排弹装置的输送方向上，其中，所述排弹装置的安装位置对应所述链条传动装置的输入端，所述六轴机器人的安装位置对应所述链条传动装置的输出端。

所述正开盒气缸、反开盒气缸、关盒气缸沿链条传动装置的传输方向依次设置在工作台上，所述正开盒气缸、反开盒气缸、关盒气缸的伸缩方向均垂直于链条传动装置的传输方向，所述正开盒气缸用于沿正向推开链条传动装置上的空载弹盒的盒盖，供六轴机器人装弹于空载弹盒的正向部分；所述反开盒气缸用于沿反向推开链条传动装置上的弹盒的盒盖，供六轴机器人装弹于弹盒的反向部分，所述关盒气缸用于将链条传动装置上的满载的弹盒关闭。还包括设置在工作台上相对设置的分拣气缸、分拣台，所述分拣气缸、分拣台位于关盒气缸的后方，分拣气缸用于将未装满的弹盒推到分拣台上。

所述链条传动装置上沿传输方向依次为正向开盒工位、正向装弹工位、反向开盒装弹工位、关盒工位、分拣工位，所述正向开盒工位对应正开盒气缸，所述反向开盒装弹工位对应反开盒气缸，所述关盒工位对应关盒气缸，所述分拣工位对应分拣气缸、分拣台，所述正向装弹工位、反向开盒装弹工位均供六轴机器人装弹。开盒、装弹工位分开，是因为开盒位置，六轴机器人放子弹入盒时会有相机干涉；反开盒位置没有干涉，为节约一个周期时间，所以采用反开盒、装弹公用的一个工位。

所述链条传动装置位于排弹装置的一侧，用于输送弹盒；所述链条传动装置的传动链条上均匀设有若干用于对弹盒沿传输方向定位的挡块，所述链条传动装置的输入端设有挡块传感器(未示出)，用于检测挡块是否对准挡块传感器，相邻挡块之间的距离等于相邻工位之间的距离。

所述机器视觉系统包括机器视觉软件系统、工控机、第一工业相机、第二工业相机、第三工业相机，以及分别对应第一工业相机、第二工业相机、第三工业相机的三个光源，所述第一工业相机对应正向开盒工位设置，用于在正开盒气缸工作前检测弹盒状态，在实际生产中，第一工业相机前面两侧部位设置有挡板(未示出)，刚好挡住滑盖，不让碰到相机；所述第二工业相机设置于正向装弹工位、反向开盒装弹工位之间，第二工业相机用于定位引导，第二工业相机不断检测两个工位的弹盒之间的位置，在六轴机器人吸弹运动过程中补偿机器人装弹入盒的位置精度，用于引导六轴机器人完成狙击弹的装盒；所述第三工业相机对应分拣工位设置，用于检测分拣工位的弹盒是否装满。

所述工作台上设有空盒旋转装置，所述空盒旋转装置位于所述链条传动装置的输入端，所述空盒旋转装置包括旋转架，旋转架通过下端转轴连接电机驱动旋转，所述旋转架沿周向设置有多个装载腔，分别用于重叠装载空盒，其中一个装载腔朝向链条传动装置的输入端，用于向链条传动装置输入空载弹盒，所述装载腔的两侧壁的前端相向延伸，形成对空盒前端限位的前挡条，所述装载腔的两侧壁的底端相向延伸，形成对空盒下端限位的下挡条，所述前挡条的下端与下挡条之间留有供一个空盒脱离装载腔的间隙，所述下挡条之间留有供传动链条上的挡块通过并推出一个空盒的间隙。所述旋转架的底部固定一检测板随旋转架转动，所述检测板具有多个凸板对应各装载腔，所述工作台上固定安装有空盒传感器，所述空盒传感器对应朝向链条传动装置输入端的装载腔最下方的空盒安装位置设置，用于检测该装载腔是否空载，所述空盒传感器还可以通过检测所述检测板的凸板确定旋转角度。

所述工作台上设有下料用两轴机械手，所述两轴机械手设于链条传动装置的输出端，所述两轴机械手具有横向移动自由度、竖向移动自由度，两轴机械手的末端设置搬运吸盘，用于将链条传动装置输出的满载弹盒搬运到两轴机械手一侧设置的满盒摆放区。

一种基于机器视觉的狙击弹吸取和装盒方法，包括：

第一步，初始化阶段

空盒传感器检测朝向链条传动装置输入端的装载腔有无弹盒，如无，则启动空盒旋转装置，旋转检测下一个装载腔内是否有弹盒；检测到弹盒后，挡块传感器检测链条上是否有挡块对准挡块传感器，如无挡块对准，则启动链条传动，直至一个挡块对准挡块传感器。

第二步，开盒

第一工业相机检测弹盒位置情况，根据弹盒位置情况，启动气缸开弹盒盖至弹盒2/3处或不开盒(当弹盒反面朝上时)，并将弹盒状态传递到下一步。

第三步，六轴机器人装弹前5颗

六轴机器人在排弹仓吸取5颗狙击弹，在第二工业相机视觉引导下不断调整机器人运动路径，完成前5颗狙击弹的装盒，并将弹盒状态传递到下一步。

第四步，反开盒

根据上一步传递弹盒状态，启动气缸动作反开弹盒盖至弹盒2/3处或不开盒(当弹盒反面朝上时)，并将弹盒状态传递到下一步。

第五步，六轴机器人装弹后5颗

六轴机器人在排弹装置的排弹仓吸取5颗狙击弹，在第二工业相机视觉引导下不断调整机器人运动路径，完成后5颗狙击弹的装盒，并将弹盒状态传递到下一步。

第六步，分拣

第三工业相机检测弹盒装弹情况，如装盒10颗，将弹盒状态传递到下一步；如未装弹10颗，启动分拣气缸，将弹盒剔出。

第七步，下料

两轴机械手采用吸盘吸附弹盒，将其运送至满盒摆放区。

本发明具有如下有益效果：

高效：装盒时间为10s/10颗，能够快速、高效的完成狙击弹装盒。

装置化：各个功能装置之间相互独立，有利于各个装置的单独调试和维护，限制了功能装置之间由于联系紧密而引起的修改副作用。

智能化：能够自动判断弹盒状态，根据弹盒摆放情况，调用子程序完成弹盒装弹。

视觉测量引导：同时支持不同狙击弹数目的吸附装盒，实现高精度装盒，装盒精度可达0.02mm，保证成功率。

安全：狙击弹装盒系统可以整体外设防护罩，狙击弹装盒系统位于防护罩内，系统部件均能防尘、防潮、耐高温，在复杂环境系统保证系统正常运行。同时设有报警停止运行装置，如在狙击弹装盒过程中发现异常，立即停止运行并报警。

利用机器视觉系统，保证机器人吸弹放盒的准确性、精度达到0.02mm，运用六轴机器人及下料机械手代替人工，达到无人或少人保证的目的，大大提高了狙击弹装盒的效率，满足未来狙击弹生产线智能化、安全性和可靠性的要求，

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种基于机器视觉的狙击弹吸取和装盒系统，其特征在于，包括工作台，以及设置于工作台的：

排弹装置，用于输出狙击弹并将狙击弹有序排列；

链条传动装置，位于排弹装置的一侧，用于输送弹盒；

六轴机器人，所述六轴机器人具有机器视觉系统，所述六轴机器人用于将排弹装置输出的狙击弹转运到链条传动装置输送的弹盒内，所述六轴机器人的末端设置真空吸盘，用于吸附固定狙击弹；

正开盒气缸、反开盒气缸、关盒气缸，所述正开盒气缸、反开盒气缸、关盒气缸沿链条传动装置的传输方向依次设置在工作台上，所述正开盒气缸、反开盒气缸、关盒气缸的伸缩方向均垂直于链条传动装置的传输方向，所述正开盒气缸用于沿正向推开链条传动装置上的空载弹盒的盒盖，供六轴机器人装弹于空载弹盒的正向部分；所述反开盒气缸用于沿反向推开链条传动装置上的弹盒的盒盖，供六轴机器人装弹于弹盒的反向部分，所述关盒气缸用于将链条传动装置上的满载的弹盒关闭；

所述真空吸盘具有多对吸嘴，每对吸嘴对应一颗狙击弹；

所述链条传动装置的输送方向平行于所述排弹装置的输送方向，所述排弹装置的狙击弹排列方向垂直于所述排弹装置的输送方向，所述链条传动装置上弹盒的摆放方向垂直于所述链条传动装置的输送方向，所述六轴机器人位于排弹装置的输送方向上，其中，所述排弹装置的安装位置对应所述链条传动装置的输入端，所述六轴机器人的安装位置对应所述链条传动装置的输出端。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的狙击弹吸取和装盒系统，其特征在于，还包括设置在工作台上相对设置的分拣气缸、分拣台，所述分拣气缸、分拣台位于关盒气缸的后方，分拣气缸用于将未装满的弹盒推到分拣台上。

3.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的狙击弹吸取和装盒系统，其特征在于，所述链条传动装置上沿传输方向依次为正向开盒工位、正向装弹工位、反向开盒装弹工位、关盒工位、分拣工位，所述正向开盒工位对应正开盒气缸，所述反向开盒装弹工位对应反开盒气缸，所述关盒工位对应关盒气缸，所述分拣工位对应分拣气缸、分拣台，所述正向装弹工位、反向开盒装弹工位均供六轴机器人装弹。

4.根据权利要求3所述的一种基于机器视觉的狙击弹吸取和装盒系统，其特征在于，所述机器视觉系统包括机器视觉软件系统、工控机、第一工业相机、第二工业相机、第三工业相机，以及分别对应第一工业相机、第二工业相机、第三工业相机的三个光源，所述第一工业相机对应正向开盒工位设置，用于在正开盒气缸工作前检测弹盒状态；所述第二工业相机设置于正向装弹工位、反向开盒装弹工位之间，用于引导六轴机器人完成狙击弹的装盒；所述第三工业相机对应分拣工位设置，用于检测分拣工位的弹盒是否装满。

5.根据权利要求3所述的一种基于机器视觉的狙击弹吸取和装盒系统，其特征在于，所述链条传动装置的传动链条上均匀设有若干用于对弹盒定位的挡块，所述链条传动装置的输入端设有挡块传感器，用于检测挡块是否对准挡块传感器，相邻挡块之间的距离等于相邻工位之间的距离。

6.根据权利要求5所述的一种基于机器视觉的狙击弹吸取和装盒系统，其特征在于，所述工作台上设有空盒旋转装置，所述空盒旋转装置位于所述链条传动装置的输入端，所述空盒旋转装置包括旋转架，所述旋转架沿周向设置有多个装载腔，分别用于重叠装载空载弹盒，其中一个装载腔朝向链条传动装置的输入端，用于向链条传动装置输入空载弹盒，所述装载腔的两侧壁的前端相向延伸，形成对空载弹盒前端限位的前挡条，所述装载腔的两侧壁的底端相向延伸，形成对空载弹盒下端限位的下挡条，所述前挡条的下端与下挡条之间留有供一个空载弹盒脱离装载腔的间隙，所述下挡条之间留有供传动链条上的挡块通过并推出一个空载弹盒的间隙。

7.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的狙击弹吸取和装盒系统，其特征在于，所述工作台上设有下料用两轴机械手，所述两轴机械手设于链条传动装置的输出端，所述两轴机械手具有横向移动自由度、竖向移动自由度，两轴机械手的末端设置搬运吸盘，用于将链条传动装置输出的满载弹盒搬运到两轴机械手一侧设置的满盒摆放区。

8.一种基于机器视觉的狙击弹吸取和装盒方法，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的基于机器视觉的狙击弹吸取和装盒系统，方法包括以下步骤：

S1、排弹装置输出狙击弹并将狙击弹有序排列；

S2、链条传动装置输送弹盒至正开盒气缸处，所述正开盒气缸用于沿正向推开链条传动装置上的空载弹盒的盒盖，供六轴机器人装弹于空载弹盒的正向部分；

S3、所述反开盒气缸用于沿反向推开链条传动装置上的弹盒的盒盖，供六轴机器人装弹于弹盒的反向部分；

S4、所述关盒气缸将链条传动装置上的满载的弹盒关闭；

S5、两轴机械手将链条传动装置输出的满载弹盒搬运到两轴机械手一侧设置的满盒摆放区。

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