CN109879222A - 一种防盗盖压紧机器人系统及其自动生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防盗盖压紧机器人系统及其自动生产方法，用于解决现有技术中人工压紧防盗盖工作强度大、压紧效果不可控的技术问题，包括：视觉模块，视觉模块包括工业相机、照明光源和结构支架，结构支架支撑工业相机和照明光源；压盖机器人，压盖机器人包括工业机器人和自动压紧头，自动压紧头固定于工业机器人上；自动上料模块，自动上料模块包括上料盘；和电气控制柜，电气控制柜连接工业相机、照明光源、压盖机器人和上料盘；自动生产方法包括：上料、定位、抓取、安装、压紧；实施本发明的技术方案，设置视觉模块、压盖机器人和自动上料模块，可实现防盗盖压紧的自动化生产；使用自动压紧头压紧防盗盖，标准化压紧流程，优化压紧效果。

Description

一种防盗盖压紧机器人系统及其自动生产方法

本发明涉及化工桶防盗盖自动安装领域，特别涉及一种防盗盖压紧机器人系统及其自动生产方法。

背景技术

危险化学品的灌装所使用的铁桶对安全性和可靠性有极高的要求，桶口需要有内外两层桶盖进行密封。内层桶盖通常称为密封盖，通过螺纹与桶身固定，起到的作用是防止液体流出，外层桶盖通常称为防盗盖，通过压紧的方式与桶身固定，起到防止内盖受到损伤的作用。目前，内盖的安装已经完全实现了自动化，但是防盗盖的安装还仍然保持人工操作的方式。

全人工手动压紧防盗盖会带来两个主要问题：首先，由于手动压紧工具的重量在10KG左右，所以人工操作的劳动强度非常大；其次，由于是人工操作，压紧的质量不一致且不可控，这就造成了有些桶的防盗盖没有与桶身牢固的连接，在运输和装卸过程中容易脱落。

因此需要一种自动化生产、安全可靠的压紧机器人系统。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明中披露了一种防盗盖压紧机器人系统及其自动生产方法，本发明的技术方案是这样实施的：

一种防盗盖压紧机器人系统，包括：视觉模块，所述视觉模块包括工业相机、照明光源和结构支架，所述结构支架支撑所述工业相机和所述照明光源；压盖机器人，所述压盖机器人包括工业机器人和自动压紧头，所述自动压紧头固定于所述工业机器人上；自动上料模块，所述自动上料模块包括上料盘；和电气控制柜，所述电气控制柜连接所述工业相机、所述照明光源、所述压盖机器人和所述上料盘。

优选地，所述自动上料模块包括二个以上的上料盘。

优选地，所述防盗盖压紧机器人系统，还包括安全防护围栏。

优选地，所述安全防护围栏包括金属框架和亚克力面板，所述安全防护围栏设置于所述压盖机器人周围至少两侧。

优选地，所述电气控制柜包括单片机或PLC。

一种防盗盖压紧机器人自动生产方法，使用具有前述特征的一种防盗盖压紧机器人系统，包括：步骤一，上料：启动所述自动上料模块，将防盗盖输送至待取料位置；步骤二，定位：所述工业相机对待加工化工桶拍照，并发送图像数据至所述电气控制柜，计算所述待加工化工桶的位置，并发送至所述工业机器人；步骤三，抓取：所述工业机器人在待取料位置抓取防盗盖；步骤四，安装：移动防盗盖至所述待加工化工桶的桶口，并放置；步骤五，压紧：使用所述自动压紧头，压紧所述防盗盖。

优选地，所述防盗盖压紧机器人自动生产方法，还包括：步骤六，检验：所述工业相机拍摄所述代加工化工桶的桶口，发送图片至所述电气控制柜，确认是否存在安装误差。

优选地，步骤二还包括：启动所述照明光源，照亮所述待加工化工桶。

优选地，步骤一中，所述自动上料模块包括二个以上的上料盘，交替进行上料。

实施本发明的技术方案可解决现有技术中人工压紧防盗盖工作强度大、压紧效果不可控的技术问题；实施本发明的技术方案，设置视觉模块、压盖机器人和自动上料模块，可实现防盗盖压紧的自动化生产；使用自动压紧头压紧防盗盖，标准化压紧流程，优化压紧效果。

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种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种具体实施方式的防盗盖压紧机器人自动生产系统结构示意图；

图2为本发明的一种具体实施方式的防盗盖压紧机器人自动生产系统控制柜侧结构示意图；

图3为本发明的一种具体实施方式的视觉模块结构示意图；

图4为本发明的一种具体实施方式的压盖机器人结构示意图；

图5为本发明的一种具体实施方式的自动上料模块结构示意图；

图6为本发明的一种具体实施方式的安全防护围栏结构示意图；

图7为本发明的防盗盖压紧机器人自动生产方法流程图；

图8为本发明的防盗盖压紧机器人系统结构示意图。

在上述附图中，各图号标记分别表示：

1-视觉模块；2-压盖机器人；3-自动上料模块；4-电气控制柜；401-主控制柜；402-机器人控制柜；5-工业相机；6-照明光源；7-结构支架；8-工业机器人；9-自动压紧头；10-上料盘；11-安全防护围栏。

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他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的一种具体实施方式中，一种防盗盖压紧机器人系统，如图1、图2、图3、图4、图5和图8所示，包括：视觉模块1，视觉模块1包括工业相机5、照明光源6和结构支架7，结构支架7支撑工业相机5和照明光源6；压盖机器人2，压盖机器人2包括工业机器人8和自动压紧头9，自动压紧头9固定于工业机器人8上；自动上料模块3，自动上料模块3包括上料盘10；和电气控制柜4，电气控制柜4连接工业相机5、照明光源6、压盖机器人2和上料盘10。

结构支架7可以设置为高度可调的，用户可以根据机器人系统用来压紧的化学品容器的高度选择合适的支撑高度，调整工业相机5的拍摄角度以获取最优效果的化学品容器及容器开口图片，以便给压盖机器人2提供准确的动作指导。照明光源6可以使用单点式光源，也可以使用条形光源、环形光源等类型；在该具体实施方式中，照明光源6使用圆形LED灯，可以减少图像上的阴影量，降低系统对化学品容器定位受到阴影的影响，提高系统定位的准确性，降低系统工作难度，提高系统自动化生产效率，并且能耗低，降低系统使用成本。

工业机器人8用于抓取和移动防盗盖，以及放置防盗盖并使用自动压紧头9压紧防盗盖。机器人可以使用四维度机器人，在空间的三维位置上移动防盗盖以及通过末端旋转以调整防盗盖角度，实现多角度、不同位置的防盗盖安装，以适用不同规格、不同大小、不同开口朝向的化学品容器，大大提高防盗盖压紧机器人系统的兼容性。自动压紧头9具有压力压紧防盗盖的功能，可以使用液压动力单元、压缩气体动力单元或其他动力单元，使用液压动力单元提供压力，容易达到较高压力，防盗盖的压紧效果好，提高系统可靠性；使用压缩气体动力单元，减少系统使用的机械传动组件，降低装置体积，同时降低机械零件摩擦产生火花的可能性，降低火花、静电等因素导致化学品爆炸的可能性，提高生产过程的安全性，降低生产风险。工业机器人8接触防盗盖的部分可以使用橡胶、树脂等类型的绝缘并且具有较大摩擦系数的材料，实现对防盗盖有效抓取的同时避免将机械中的静电传导至防盗盖，提系统安全性。自动压紧头9也可以设置为同时具有旋转压紧的功能，使系统适用多种类型的防盗盖，提高系统兼容性。

上料盘10上均匀放置多个防盗盖，用户在控制柜中预设上料盘10的规格、防盗盖位置、高度等参数，生产中控制柜根据预设的参数控制自动上料模块3依次抓取上料盘10上的防盗盖。自动压紧头9上可以设置压力传感器，控制柜根据压力传感器的检测结果判断自动压紧头9是否抓取防盗盖，并判断上料盘10上是否空缺防盗盖，若上料盘10某个位置缺失防盗盖，控制柜控制压盖机器人2重新抓取下一个防盗盖，以提高系统的可靠性。

在该具体实施方式中，电气控制柜4包括主控制柜401和机器人控制柜402，主控制柜401主要用于图像处理、图像识别、自动上料盘10控制，机器人控制柜402主要用于对工业机器人8姿态、移动方式以及自动压紧头9的工作压力的控制。

在一种优选的实施方式中，如图1、图2、图4、图5和图8所示，自动上料模块3包括二个以上的上料盘10。压盖机器人2轮流抓取多个上料盘10上的防盗盖，自动上料模块3控制上料盘10补料的同时压盖机器人2抓取无需补料的上料盘10上的防盗盖，补料与生产并行进行，互不干预，提高系统的生产效率；并且用户可以在控制柜中设置，当压盖机器人2开始抓取下一个上料盘10上的防盗盖时，提示用户观察，用户无需长期实时监控防盗盖是否充足，降低用户工作强度，并且降低工厂生产所需的人力成本以及操作员工作强度。

在一种优选的实施方式中，防盗盖压紧机器人系统，如图1、图2、图6所示，还包括安全防护围栏11。安全防护围栏11可以设置为不锈钢、陶瓷等高强度主体，配备钢化玻璃、高硼硅玻璃、特种有机玻璃等高强度玻璃，实现对生产区域的有效隔离同时便于用户实时观察生产情况。该系统主要用于化学品容器加装防盗盖，由于装有化学品的容器本身有爆炸、自燃的危险，并且容器中的挥发性物质可能挥发至空气中并具有被器械上的静电、电流点燃后发生爆炸的危险，设置高强度玻璃可以有效降低爆炸的破坏程度，减少损失，提高系统的安全性。高硼硅玻璃等材质的高强度玻璃在破裂后容易断裂成较大的单元，不易粉碎，降低玻璃破碎后对生产环境的影响，并且易于清理，对人员危险性小，提高系统安全性。

在一种优选的实施方式中，如图1、图2、图4和图6所示，安全防护围栏11包括金属框架和亚克力面板，安全防护围栏11设置于压盖机器人2周围至少两侧。金属框架可以作接地处理，避免金属框架上积累静电。亚克力面板为经过特殊处理的有机玻璃板，具有较好的耐腐蚀性，化学品不易腐蚀亚克力面板，延长安全防护围栏11的寿命；亚克力板耐冲击性能好，耐冲击能力为普通玻璃的10-20倍，防爆保护效果好，提高安全防护围栏11的可靠性。用户可以根据需要设置亚克力板的颜色，例如设置为棕黄色，为生产线屏蔽特殊波段的光，以防止某些化学品在特定波段的光照下发生分解、聚合等反应，提高生产线的可靠性和安全性。

在一种优选的实施方式中，如图1、图2、图4和图8所示，电气控制柜4包括单片机或PLC。用户可以通过电气控制柜4手动操控系统各部分的工作，也可以选择在单片机或PLC中预设控制程序，使系统各部分自动运行。电气控制柜4上还可以设置蜂鸣器、警报灯等报警装置，当物料不足、工业机器人8移动故障等情况时，单片机或PLC可以控制报警装置报警，提示用户进行补料或维修，提高系统的可靠性。

一种防盗盖压紧机器人自动生产方法，如图1、图2、图3、图4、图5、图7和图8所示，使用具有前述特征的一种防盗盖压紧机器人系统，包括：步骤一，上料：启动自动上料模块3，将防盗盖输送至待取料位置；步骤二，定位：工业相机5对待加工化工桶拍照，并发送图像数据至电气控制柜4，计算待加工化工桶的位置，并发送至工业机器人8；步骤三，抓取：工业机器人8在待取料位置抓取防盗盖；步骤四，安装：移动防盗盖至待加工化工桶的桶口，并放置；步骤五，压紧：使用自动压紧头9，压紧防盗盖。

步骤一中，用户在电气控制柜4中预设防盗盖位置、规格、大小，自动生产过程中，电气控制柜4控制上料模块将防盗盖运输到预定位置，并控制压盖机器人2依次抓取防盗盖，无需视觉模块1在生产中确定防盗盖的位置，简化生产流程。步骤二中，工业相机5拍摄化工桶照片，电气控制柜4可以根据颜色、形状或化工桶上的特殊标记判断化工桶的位置以及化工桶上的桶口位置，并将桶口位置的三维空间坐标以及桶口的宽度、高度、内盖的类型等信息发送给工业机器人8。步骤三与步骤四中，工业机器人8可以根据预设的防盗盖位置抓取防盗盖，根据电气控制柜4传输来的化工桶桶口的空间位置、桶口的朝向等信息，选择合适的移动路径，将防盗盖放置在化工桶桶盖上。步骤五中，用户根据防盗盖类型、规格、大小等参数选择合适的压力，实现压紧效果的统一化。

在一种优选的实施方式中，防盗盖压紧机器人自动生产方法，如图1、图2、图3、图7和图8所示，还包括：步骤六，检验：工业相机5拍摄代加工化工桶的桶口，发送图片至电气控制柜4，确认是否存在安装误差。电气控制柜4接收加工桶的图像后，图像处理器可以根据颜色、形状或防盗盖安装前的加工桶桶口位置信息判断图像中防盗盖的位置，并截取防盗盖图像，其后图像分析器根据防盗盖图像判断防盗盖的形态、位置等信息是否符合安装要求。若安装不合格，则电气控制柜4可以提示用户，也可以在防盗盖压紧机器人系统中设置旁路传送带用于将安装不合格的化工桶运送至复检区域，进行后续处理，提高系统可靠性，降低化工桶在运输过程中防盗盖脱落的可能性。

在一种优选的实施方式中，如图1、图2、图3、图7和图8所示，步骤二还包括：启动照明光源6，照亮待加工化工桶。电气控制柜4根据化工桶图像的亮度、阴影数量等参数判断图像是否合格，若图像不合格，电气控制柜4可以控制照明光源6调整亮度，优化图像识别效果，使电气控制柜4获取精准的化工桶及桶口位置。

在一种优选的实施方式中，如图1、图5、图7和图8所示，步骤一中，自动上料模块3包括二个以上的上料盘10，交替进行上料。上料盘10补料与自动上料互不影响，有效提高生产效率。

需要指出的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种防盗盖压紧机器人系统，其特征在于，包括：

视觉模块，所述视觉模块包括工业相机、照明光源和结构支架，所述结构支架支撑所述工业相机和所述照明光源；

压盖机器人，所述压盖机器人包括工业机器人和自动压紧头，所述自动压紧头固定于所述工业机器人上；

自动上料模块，所述自动上料模块包括上料盘；和

电气控制柜，所述电气控制柜连接所述工业相机、所述照明光源、所述压盖机器人和所述上料盘。

2.根据权利要求1所述的一种防盗盖压紧机器人系统，其特征在于，所述自动上料模块包括二个以上的上料盘。

3.根据权利要求2所述的一种防盗盖压紧机器人系统，其特征在于，还包括安全防护围栏。

4.根据权利要求3所述的一种防盗盖压紧机器人系统，其特征在于，所述安全防护围栏包括金属框架和亚克力面板，所述安全防护围栏设置于所述压盖机器人周围至少两侧。

5.根据权利要求4所述的一种防盗盖压紧机器人系统，其特征在于，所述电气控制柜包括单片机或PLC。

6.一种防盗盖压紧机器人自动生产方法，其特征在于，使用根据权利要求1-5所述的一种防盗盖压紧机器人系统，包括：

步骤一，上料：启动所述自动上料模块，将防盗盖输送至待取料位置；

步骤二，定位：所述工业相机对待加工化工桶拍照，并发送图像数据至所述电气控制柜，计算所述待加工化工桶的位置，并发送至所述工业机器人；

步骤三，抓取：所述工业机器人在待取料位置抓取防盗盖；

步骤四，安装：移动防盗盖至所述待加工化工桶的桶口，并放置；

步骤五，压紧：使用所述自动压紧头，压紧所述防盗盖。

7.根据权利要求6所述的一种防盗盖压紧机器人自动生产方法，其特征在于，还包括：

步骤六，检验：所述工业相机拍摄所述代加工化工桶的桶口，发送图片至所述电气控制柜，确认是否存在安装误差。

8.根据权利要求7所述的一种防盗盖压紧机器人自动生产方法，其特征在于，步骤二还包括：启动所述照明光源，照亮所述待加工化工桶。

9.根据权利要求8所述的一种防盗盖压紧机器人自动生产方法，其特征在于，步骤一中，所述自动上料模块包括二个以上的上料盘，交替进行上料。