CN109732604B - 一种通过电眼进行机械手移动对位的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过电眼进行机械手移动对位的方法，方法步骤如下，第一步，安装纵向电眼和侧向电眼；第二步，机械手定向抓取待放置物品；第三步，待放置物品抓取后，机械手与输送带同步运动；第四步，通过电眼追踪待包装物品；第五步，计算输送带上待包装物品的倾斜角；第六步，根据倾斜角旋转机械手；第七步，二次追踪定位待包装物品后边缘。第八步，将待放置物品放置于待包装物品的指定位置。与现有技术相比，本发明无需影像采集设备进行辅助，通过电眼对待包装物品横向和纵向识别，并通过计算调整，即使包装物品倾斜，也能通过调整机械手进行精准放置。能实现1分钟30‑40个待放置物品抓取放置。

Description

一种通过电眼进行机械手移动对位的方法

技术领域

本发明涉及一种机械自动化控制领域，尤其涉及一种通过电眼进行机械手移动对位的方法。

背景技术

在手机盒体包装过程中，需要在盒体横向和纵向位置精准的情况下，将盒体抓取放置到包装生产线上对应的包装纸皮中部的指定位置(纸皮上的指定位置以及后边缘和侧边缘，参见图2)，因为纸皮在输送皮带上是运动的，而且上料和运输过程中容易歪斜，因此要把抓取后的盒体精准的放置在输送带上纸皮的指定位置，需要极高精的准度与计算。在机械手自动化控制过程中，目前对纸皮的精准抓取都需要摄像头或矩阵相机辅助定位，以此实现纸皮的精准识别。成本较高，且计算复杂，效率较慢。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种解决上述问题，无需摄像辅助，通过电眼进行机械手移动对位的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种通过电眼进行机械手移动对位的方法，方法步骤如下

第一步，根据待包装物品的形状在机械手上设置支架，并在支架上安装纵向电眼和侧向电眼；

第二步，机械手从生产线上定向抓取待放置物品；

第三步，待放置物品抓取后，机械手移动至输送待包装物品的输送带，并与输送带同步运动；

第四步，纵向移动机械手并通过纵向电眼追踪待包装物品后边缘，在追踪定位后边缘后保持与输送带同步运动；

第五步，计算输送带上待包装物品的倾斜角；

第六步，根据倾斜角旋转机械手；

第七步，根据倾斜角度移动调整机械手，二次追踪校正并定位；

第八步，对齐后，将待放置物品放置于待包装物品的指定位置。

作为优选，步骤一中，安装的纵向电眼和侧向电眼为，一个纵向电眼S0、两个侧向电眼S1和S2，所述纵向电眼S0对待包装物品后边缘识别定位，所述侧向电眼S1和S2对待包装物品侧边缘识别定位。

作为优选，采用侧向电眼进行角度倾斜角的方法为：

在第四步中，纵向移动机械手并通过纵向电眼追踪待包装物品后边缘，在追踪定位后边缘后保持与输送带同步运动；

在第五步中，横向移动机械手，通过侧向电眼计算输送带上待包装物品的倾斜角；

在第六步中，根据倾斜角旋转机械手，通过侧向电眼追踪定位待包装物品侧边缘；

在第七步中，保持倾斜角度纵向移动机械手，通过纵向电眼二次追踪定位待包装物品后边缘。

作为优选，步骤一中，安装的纵向电眼和侧向电眼为，一个侧向电眼S2、两个纵向电眼S0和S1，所述纵向电眼S0和S1对待包装物品后边缘识别定位，所述侧向电眼S2对待包装物品侧边缘识别定位。

作为优选，采用纵向电眼进行角度倾斜角的方法为：

在第四步中，纵向移动机械手并通过纵向电眼追踪待包装物品后边缘，在追踪定位后边缘后保持与输送带同步运动；

在第五步中，纵向移动机械手，通过纵向电眼计算输送带上待包装物品的倾斜角；

在第六步中，根据倾斜角旋转机械手，然后横向移动机械手，通过侧向电眼追踪定位待包装物品侧边缘；

在第七步中，保持倾斜角度纵向移动机械手，通过纵向电眼二次追踪定位待包装物品后边缘。

作为优选，步骤二中，定向抓取待放置物品时，通过机械手对待放置物品指定位置进行精准抓取。

作为优选，步骤三中，输送带平行于机械手的X轴或Y轴。

作为优选，步骤三中，所述机械手与输送带同步公式,

加速距离Lp1＝Lbelt*P1减速距离Lp2＝Lbelt*P2

同步距Lp3＝Lbelt-Lp1-Lp2

加速度acc＝1.0/Lp1减速度dec＝1.0/Lp2

其中，输送带速度V1、同步总行程Lbelt、加速占比P1、减速占比P2、输送带当前行程Lcurbelt、机械手行程Lrobot，

加速区间Lrbacc＝0.5*acc*Lcurbelt*Lcurbelt

匀速区间Lrbcon＝Lcurbelt-0.5*acc

减速区间Lrbdec＝0.5*Lp1+Lp3+0.5*Lp2-0.5*dec*(Lbelt-Lcurbelt)*(Lbelt-Lcurbelt)。

作为优选，所述机械手跟踪同步过程中，采用增量式PID对机械手偏差校正。

作为优选，所述纵向电眼和侧向电眼采用激光色标电眼，所述激光色标电眼的光斑大小为0.5mm-1mm。

作为优选，所述输送带采用动态均匀传送或间歇式传送。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明无需影像采集设备进行辅助，通过电眼对待包装物品横向和纵向识别，并通过计算调整，即使包装物品倾斜，也能通过调整机械手进行精准放置。计算方便快捷，准确度极高，动态定位精准度在0.5-1mm以内，静态定位精准度在0.5-0.7mm以内，能实现1分钟30-40个待放置物品抓取放置。

附图说明

图1为本发明工艺流程图；

图2为待加工产品纸皮与盒体的安装示意图。

具体实施方式

下面将对本发明作进一步说明。

实施例1：参见图1、图2，一种通过电眼进行机械手移动对位的方法，以手机盒体包装为例，方法步骤如下

第一步，根据包装纸皮的形状在机械手上设置支架，并在支架上安装纵向电眼和侧向电眼；

安装的纵向电眼和侧向电眼为：一个纵向电眼S0、两个侧向电眼S1和S2，所述纵向电眼S0对纸皮后边缘识别定位，所述侧向电眼S1和S2对纸皮侧边缘识别定位。侧向电眼S1和S2安装距离根据纸皮横向宽度进行调整，采用两个侧向电眼便于确定纸皮横向边缘位置以及角度计算。支架的长度根据纸皮的外轮廓的长度设计，使纵向电眼S0、两个侧向电眼S1和S2的色标垂直于输送带，并对纸皮外轮廓进行精准识别。

第二步，机械手从生产线上定向抓取盒体，盒体整齐盛放在生产线的盛方区域内，静止不动，等待抓取；定向抓取盒体时，通过机械手参数设置，对盒体指定位置进行精准抓取，待纸皮定位后，盒体能准确的放置于纸皮的指定位置，抓取的位置根据纵向电眼和侧向电眼的位置，以及盒体在纸皮上的指定安装位置而定；

第三步，盒体抓取后，机械手移动至输送纸皮的输送带，并与输送带同步运动，以同步运动为基准，便于机械手进行位置调整，实现精准抓取；

安装时输送带平行于机械手的X轴或Y轴，本实施例子以输送带平行于X轴为例，

所述机械手与输送带同步公式,

加速距离Lp1＝Lbelt*P1减速距离Lp2＝Lbelt*P2

同步距Lp3＝Lbelt-Lp1-Lp2

加速度acc＝1.0/Lp1减速度dec＝1.0/Lp2

其中，输送带速度V1、同步总行程Lbelt、加速占比P1、减速占比P2、输送带当前行程Lcurbelt、机械手行程Lrobot，

加速区间Lrbacc＝0.5*acc*Lcurbelt*Lcurbelt

匀速区间Lrbcon＝Lcurbelt-0.5*acc

减速区间Lrbdec＝0.5*Lp1+Lp3+0.5*Lp2-0.5*dec*(Lbelt-Lcurbelt)*(Lbelt-Lcurbelt)。

第四步，纵向移动机械手并通过纵向电眼追踪纸皮后边缘，在追踪定位后边缘后保持与输送带同步运动；

第五步，横向移动机械手，通过侧向电眼计算输送带上纸皮的倾斜角；

第六步，根据倾斜角旋转机械手，通过侧向电眼追踪定位纸皮侧边缘；

第七步，保持倾斜角度纵向移动机械手，通过纵向电眼二次追踪定位纸皮后边缘。

第八步，对齐后，将盒体准确的放置于纸皮的指定位置，最终实现盒体精准的放置于纸皮的指定位置。

步骤四到八中，进行机械手与输送带一直保持同步，进行机械手放置调整的计算方法为，

其中纵向电眼S0侧向电眼S1,S2电眼S1,S2安装距离Ls1s2 X向对位速度Vx Y向对位速度Vy

(1)、纵向对齐，X向移动机械手直到S0亮

纵向电眼对齐Lx1＝+ΣVx

(2)、测量输送带上来料倾斜角,

S1电眼亮上升沿锁定机械手XY坐标Ps1 S2电眼上升沿锁定机械手坐标XY坐标Ps2，此时S1,S2亮

Ly1＝+ΣVy

输送带上纸板偏转角△Th＝atanf((Ps1.y-Ps2.y)/Ls1s2)

(3)、旋转机械手

机械手旋转△Th

(4)、侧向对齐，移动机械手直到S1,S2灭

侧向电眼对齐Lx2＝+ΣVy*sinf(△Th)

Ly2＝+ΣVy*cosf(△Th)

(5)、再次纵向对齐，由于有旋转和侧向移动可能导致纵向偏移

纵向电眼二次对齐Lx3＝+ΣVx*cosf(△Th)

Ly3＝-ΣVx*sinf(△Th)

对齐X，Y总行程Lx＝Lx1+Lx2+Lx3

Ly＝Ly1+Ly2+Ly3

在机械手与输送带跟踪同步过程中，采用增量式PID对机械手偏差校正，解决由于伺服响应和负载问题会导致机械手的给定位置和实际位置有偏差。

所述输送带采用动态均匀传送或间歇式传送，经过实现测试，动态均匀传送时，机械手定位精准度在0.5-1mm以内，能实现1分钟30-40个盒体抓取放置；间歇式传送时，机械手定位精准度在0.5-0.7mm以内。

所述纵向电眼和侧向电眼采用激光色标电眼，色标电眼能对纸皮与输送带的颜色进行区分，以此识别纸皮的边缘，所述激光色标电眼的光斑大小为0.5mm-1mm，光斑越小，定位精准度越高。

所述激光色标电眼采用德国劳易测KRT 3B色标传感器

劳易测色标传感器的特性：

1、三色光和绿光色标传感器可选。

2、通过动态调节，可以检测细微的灰度差。

3、多种示教输入功能，可优化生产流程。

4、通过按键可实现特殊功能。

5、温度补偿，确保传感器长期稳定工作。

实施例2，一种通过电眼进行机械手移动对位的方法，方法步骤如下

第一步，根据包装纸皮的形状在机械手上设置支架，并在支架上安装纵向电眼和侧向电眼；

安装的纵向电眼和侧向电眼为，一个侧向电眼S2、两个纵向电眼S0和S1，所述纵向电眼S0和S1对纸皮后边缘识别定位，所述侧向电眼S2对纸皮侧边缘识别定位，纵向电眼S0和S1安装距离根据纸皮纵向宽度进行调整，采用两个纵向电眼便于确定纸皮纵向边缘位置以及角度计算。支架的长度根据纸皮的外轮廓的长度设计，使侧向电眼S2、两个纵向电眼S0和S1的色标垂直于输送带，并对纸皮外轮廓进行精准识别。

第二步，机械手从生产线上定向抓取盒体，盒体整齐盛放在生产线的盛方区域内，静止不动，等待抓取；定向抓取盒体时，通过机械手参数设置，对盒体指定位置进行精准抓取，待纸皮定位后，盒体能准确的放置于纸皮的指定位置，抓取的位置根据纵向电眼和侧向电眼的位置，以及盒体在纸皮上的指定安装位置而定；

第三步，盒体抓取后，机械手移动至输送纸皮的输送带，并与输送带同步运动，以同步运动为基准，便于机械手进行位置调整，实现精准抓取；

安装时输送带平行于机械手的X轴或Y轴，本实施例子以输送带平行于X轴为例，

所述机械手与输送带同步公式,

加速距离Lp1＝Lbelt*P1减速距离Lp2＝Lbelt*P2

同步距Lp3＝Lbelt-Lp1-Lp2

加速度acc＝1.0/Lp1减速度dec＝1.0/Lp2

其中，输送带速度V1、同步总行程Lbelt、加速占比P1、减速占比P2、输送带当前行程Lcurbelt、机械手行程Lrobot，

加速区间Lrbacc＝0.5*acc*Lcurbelt*Lcurbelt

匀速区间Lrbcon＝Lcurbelt-0.5*acc

减速区间Lrbdec＝0.5*Lp1+Lp3+0.5*Lp2-0.5*dec*(Lbelt-Lcurbelt)*(Lbelt-Lcurbelt)。

第四步，纵向移动机械手并通过纵向电眼追踪纸皮后边缘，在追踪定位后边缘后保持与输送带同步运动；

第五步，纵向移动机械手，通过纵向电眼计算输送带上纸皮的倾斜角；

第六步，根据倾斜角旋转机械手，然后横向移动机械手，通过侧向电眼追踪定位纸皮侧边缘；

第七步，保持倾斜角度纵向移动机械手，通过纵向电眼二次追踪定位纸皮后边缘；

第八步，对齐后，将盒体准确的放置于纸皮的指定位置，最终实现盒体精准的放置于纸皮的指定位置。

步骤四到八中，进行机械手与输送带一直保持同步，进行机械手放置调整的计算方法为，

其中，纵向电眼S0,S1，侧向电眼S2，电眼S0、S1安装距离Ls0s1

X向对位速度Vx Y向对位速度Vy

(1)测量皮带上来料倾斜角，X向移动机械手直到S0,S1都亮

S0电眼上升沿锁定机械手XY坐标Ps0,皮带位置Lbp0

S1电眼上升沿锁定机械手XY坐标Ps1,皮带位置Lbp1

Lx1＝+ΣVx

皮带上物料偏转角△Th＝atanf((Ps1.x-Ps0.x-(Lbp1-Lbp0))/Ls0s1)

(2)、旋转机械手

机械手旋转△Th

(3)、纵向对齐，移动机械手直到S0,S1灭

侧向电眼对齐Lx2＝-ΣVx*cosf(△Th)

Ly2＝-ΣVx*sinf(△Th)

(4)、侧向对齐，移动机械手直到S2亮

(5)、纵向电眼二次对齐Lx3＝-ΣVy*sinf(△Th)

Ly3＝+ΣVy*cosf(△Th)

对齐X，Y总行程Lx＝Lx1+Lx2+Lx3

Ly＝Ly1+Ly2+Ly3

其余与实施例1相同。

以上对本发明所提供的一种通过电眼进行机械手移动对位的方法进行了详尽介绍，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，对本发明的变更和改进将是可能的，而不会超出附加权利要求所规定的构思和范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种通过电眼进行机械手移动对位的方法，其特征在于：方法步骤如下

第一步，根据待包装物品的形状在机械手上设置支架，并在支架上安装纵向电眼和侧向电眼；

第二步，机械手从生产线上定向抓取待放置物品；

第三步，待放置物品抓取后，机械手移动至输送待包装物品的输送带，并与输送带同步运动；

第四步，纵向移动机械手并通过纵向电眼追踪待包装物品后边缘，在追踪定位后边缘后保持与输送带同步运动；

第五步，计算输送带上待包装物品的倾斜角；

第六步，根据倾斜角旋转机械手；

第七步，根据倾斜角度移动调整机械手，二次追踪校正并定位；

第八步，对齐后，将待放置物品放置于待包装物品的指定位置。

2.根据权利要求1所述的一种通过电眼进行机械手移动对位的方法，其特征在于：步骤一中，安装的纵向电眼和侧向电眼为，一个纵向电眼S0、两个侧向电眼S1和S2，所述纵向电眼S0对待包装物品后边缘识别定位，所述侧向电眼S1和S2对待包装物品侧边缘识别定位。

3.根据权利要求2所述的一种通过电眼进行机械手移动对位的方法，其特征在于，采用侧向电眼进行角度倾斜角的方法为，

在第四步中，纵向移动机械手并通过纵向电眼追踪待包装物品后边缘，在追踪定位后边缘后保持与输送带同步运动；

在第五步中，横向移动机械手，通过侧向电眼计算输送带上待包装物品的倾斜角；

在第六步中，根据倾斜角旋转机械手，通过侧向电眼追踪定位待包装物品侧边缘；

在第七步中，保持倾斜角度纵向移动机械手，通过纵向电眼二次追踪定位待包装物品后边缘。

4.根据权利要求1所述的一种通过电眼进行机械手移动对位的方法，其特征在于：步骤一中，安装的纵向电眼和侧向电眼为，一个侧向电眼S2、两个纵向电眼S0和S1，所述纵向电眼S0和S1对待包装物品后边缘识别定位，所述侧向电眼S2对待包装物品侧边缘识别定位。

5.根据权利要求4所述的一种通过电眼进行机械手移动对位的方法，其特征在于：采用纵向电眼进行角度倾斜角的方法为，

在第四步中，纵向移动机械手并通过纵向电眼追踪待包装物品后边缘，在追踪定位后边缘后保持与输送带同步运动；

在第五步中，纵向移动机械手，通过纵向电眼计算输送带上待包装物品的倾斜角；

在第六步中，根据倾斜角旋转机械手，然后横向移动机械手，通过侧向电眼追踪定位待包装物品侧边缘；

在第七步中，保持倾斜角度纵向移动机械手，通过纵向电眼二次追踪定位待包装物品后边缘。

6.根据权利要求1所述的一种通过电眼进行机械手移动对位的方法，其特征在于：步骤二中，定向抓取待放置物品时，通过机械手对待放置物品指定位置进行精准抓取。

7.根据权利要求1所述的一种通过电眼进行机械手移动对位的方法，其特征在于：步骤三中，输送带平行于机械手的X轴或Y轴。

8.根据权利要求1所述的一种通过电眼进行机械手移动对位的方法，其特征在于：步骤三中，所述机械手与输送带同步公式,

加速距离Lp1＝Lbelt*P1减速距离Lp2＝Lbelt*P2

同步距Lp3＝Lbelt-Lp1-Lp2

加速度acc＝1.0/Lp1减速度dec＝1.0/Lp2

其中，输送带速度V1、同步总行程Lbelt、加速占比P1、减速占比P2、输送带当前行程Lcurbelt、机械手行程Lrobot，

加速区间Lrbacc＝0.5*acc*Lcurbelt*Lcurbelt

匀速区间Lrbcon＝Lcurbelt-0.5*acc

减速区间Lrbdec＝0.5*Lp1+Lp3+0.5*Lp2-0.5*dec*(Lbelt-Lcurbelt)*(Lbelt-Lcurbelt)。

9.根据权利要求1所述的一种通过电眼进行机械手移动对位的方法，其特征在于：所述机械手跟踪同步过程中，采用增量式PID对机械手偏差校正。

10.根据权利要求1所述的一种通过电眼进行机械手移动对位的方法，其特征在于：所述纵向电眼和侧向电眼采用激光色标电眼，所述激光色标电眼的光斑大小为0.5mm-1mm。

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