CN110253560A - 视觉调整的多轴机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种视觉调整的多轴机械臂。所述多轴机械臂包括多轴位移机构、视觉调整机构及推送机构；所述多轴位移机构被构造有一用于安装器件的端部，以及驱动所述端部在水平方向和/或竖直方向位移；所述视觉调整机构被构造为安装有视觉检测装置，以及调整所述视觉检测装置的视域朝向；所述推送机构被构造为安装在所述多轴位移机构，以及使所述视觉调整机构靠近或远离所述端部。本实施例的多轴机械臂能够在配合加工用夹具等器件对工件进行处理时候，始终无阻碍的实时采集对工件的加工图像。

Description

视觉调整的多轴机械臂

技术领域

本发明涉及自动化领域，具体而言，涉及一种视觉调整的多轴机械臂。

背景技术

机械手臂是自动化技术领域中广泛应用的自动化装置。机械手臂通过两轴甚至多轴能够实现一端在水平方向、竖直方向及旋转平面内的位置变化。

现有的机械手臂主要应用在工业制造中，用于生产或加工某些产品。一般机械手臂在使用中，配合有具有图像采集功能的相机或简易镜头，能够采集被生产或加工产品的产品图像，用于对产品的生产或加工的效率、质量等进行检测。

但是，产品形状有异。机械手臂在对产品进行处理时，可能会对固定位置的相机进行遮挡，造成图像采集失败；以及，机械手臂在加工产品时，相机需要被人工的改变位置或视域角度，实现对产品具体加工位置的图像采集。

发明内容

本发明实施例至少公开一种视觉调整的多轴机械臂。本实施例的多轴机械臂能够在配合加工用夹具等器件对工件进行处理时候，始终无阻碍的实时采集对工件的加工图像。

所述多轴机械臂包括多轴位移机构、视觉调整机构及推送机构；

所述多轴位移机构被构造有一用于安装器件的端部，以及驱动所述端部在水平方向和/或竖直方向位移；

所述视觉调整机构被构造为安装有视觉检测装置，以及调整所述视觉检测装置的视域朝向；

所述推送机构被构造为安装在所述多轴位移机构，以及使所述视觉调整机构靠近或远离所述端部。

在本发明公开的一些实施例中，所述多轴位移机构包括机械臂底座、第一转动臂及第二转动臂；

所述机械臂底座被构造为安装有第一转动电机；

所述第二转动臂被构造为一端安装有第二转动电机，另一端为所述端部；

所述第一转动臂被构造为一端被所述第一转动电机驱动，另一端被所述第二转动电机驱动；

所述第一转动电机及所述第二转动电机的轴线平行；

所述推送机构被安装在所述第一转动臂或所述第二转动臂，以及沿所述第一转动臂或所述第二转动臂的长度方向推送所述视觉调整机构。

在本发明公开的一些实施例中，所述推送机构被构造为限位滑轨、限位块及直线驱动装置；

所述限位滑轨被构造为安装在所述第一转动臂或所述第二转动臂，并且所述限位滑轨的长度方向与所述第一转动臂或所述第二转动臂平行；

所述限位块被构造为被安装在所述限位滑轨，并且被限位的在所述所述限位滑轨的长度方向位移，以及所述限位块被构造为安装所述视觉调整机构。

在本发明公开的一些实施例中，所述直线驱动装置包括第三电机及传动丝杆；

所述限位块被构造为设置有与所述传动丝杆螺纹配合的传动孔；

所述传动孔的孔径与所述限位滑轨的长度方向平行。

在本发明公开的一些实施例中，所述直线驱动装置包括气缸及中间推杆；

所述气缸被构造为杠杆伸缩方向与所述限位滑轨的长度方向平行；

所述中间推杆被构造为被安装在所述气缸的杠杆及所述限位块之间。

在本发明公开的一些实施例中，所述视觉调整机构包括上圆形底座、下圆形底座及至少三组连接在所述上圆形底座及所述下圆形底座之间的万向臂组件；

所述下圆形底座被构造为安装所述限位块；

所述上圆形底座被构造为安装所述视觉检测装置；

所述万向臂组件包括组件电机、组件连杆及两个组件万向杆；

所述组件电机被构造为安装在所述下圆形底座，以及驱动所述组件连杆的一端转动，并且所述组件连杆的转动平面经过所述下圆形底座的中部；所述组件连杆相对所述驱动电机的另一端的两侧分别通过第一万向球轴与两个所述组件万向杆连接；两个所述组件万向杆相对所述组件万向杆的另一端分别通过第二万向球轴连接所述上圆形底座；

至少三个所述组件连杆的转动平面不重合；

在本发明公开的一些实施例中，所有的所述万向臂组件被构造为均匀环绕的安装在所述下圆形底座。

在本发明公开的一些实施例中，所述多轴机械臂包括承接平台；

所述承接平台被构造为位于所述端部下方的承接台面，并且驱动所述承接平台的朝向。

在本发明公开的一些实施例中，所述端部被构造为安装有焊接头；

所述视觉调整机构被配置为跟踪所述焊接头在工件表面的焊缝位置。

本发明实施例至少公开一种视觉调整的多轴机械臂。

所述多轴机械臂包括多轴位移机构、视觉调整机构及推送机构；

所述多轴位移机构被构造有一用于安装器件的端部，以及驱动所述端部在水平方向和/或竖直方向位移；

所述视觉调整机构被构造为安装有视觉检测装置，以及调整所述视觉检测装置的视域朝向；

所述推送机构被构造为安装在所述多轴位移机构，以及使所述视觉调整机构靠近或远离所述端部，并且所述推送机构相对所述端部固定。

针对上述方案，本发明通过以下参照附图对公开的示例性实施例作详细描述，亦使本发明实施例的其它特征及其优点清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为实施例一的多轴位移机构及推送机构的结构图；

图2为实施例一推送机构的结构图；

图3为实施例一推送机构的另一实施方式结构图；

图4为实施例一视觉调整机构的结构图；

图5为实施例一承接平台的结构图；

图6为实施例二多轴位移机构及推送机构的结构图。

附图标注：

110、机械臂底座；121、第一机械臂；122、第二机械臂；131、第一转动电机；132、第二转动电机；200、推送机构；210、底板；220、前围板；230、后围板；240、传动丝杆；250、限位块；260、限位杆；271、加长块；272、支持杆；310、下圆形底座；320、上圆形底座；331、组件电机；332、组件连杆；333、万向杆；341、第一万向球轴；342、第二万向球轴；410、下平台；420、上平台；430、气缸臂；440、万向节。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中公开的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

实施例1

本实施例一种视觉调整的多轴机械臂；通过多轴机械臂能够配合不同的器件实现抓取、焊接、平压等不同对产品的自动化处理，以及在上述自动化处理中能够调整相机的视野，实现对产品不同角度，无遮挡的近景拍摄。

为了实现上述内容，本实施例多轴机械臂的部分结构如图1示出。

多轴机械臂由多轴位移机构、视觉调整机构及推送机构组成。多轴位移机构包括一个机械臂底座及一个第一转动臂。

机械臂底座在内部安装有第一转动电机，第一转动电机的电机轴从机械臂底座的上表面竖直向上的伸出。第一转动臂在在图1位于机械臂底座的竖直上方靠左的位置，第一转动臂在竖直方向上与机械臂底座重叠的部分设置有与第一转动电机的电机轴转动配合的第一转动轴，使第一转动臂能够在第一转动电机的驱动下相对机械臂底座转动。

为了进一步沿多轴位移机构的转动半径以及能够在已经的转动半径内到达的转动位置。本实施例的多轴位移机构包括有一个长度相对第一转动臂较短的第二转动臂。

第二转动臂在图1中位于第一转动臂的竖直上方靠左的位置，第二转动臂在与第一转动臂重叠的部分内部安装有第二转动电机，第二转动电机的电机轴从第二转动臂的下表面竖直向下的伸出。第一转动臂安装有与第二转动电机的电机轴转动配合的第二转动轴。

那么通过上述方案，本实施例将第二转动臂远离第一转动臂的一端设置为能够用于安装不同器件端部时，被安装在端部的器件能够在最大为第一转动杆及第二转动杆长度和的半径内位移。

推送机构如图1及图2的被安装在第一转动臂的下方。推送机构包括限位滑轨、限位块及直线驱动装置。限位滑轨包括底板、前围板及后围板。底板用于通过螺栓安装在第一转动臂的下方，并且其长度方向与第一转动臂平行。前围板及后围板的长度方向与底板的长度方向垂直，并且前围板及后围板分别的被安装在底板的前侧及后侧。在前围板及后围板之间布置有两根与底板长度方向平行的限位杆以及一个与两个限位杆平行的传动丝杆。传动丝杆的一端通过轴承与前围板连接，另一端通过联轴器被一个从后围板伸入的第三电机的电机轴驱动。

限位块的中部开设有与传动丝杆配合的传动螺孔。同时，限位块同时套设在限位杆。那么传动丝杆被驱动的发生旋转时，限位块被传动杆限位，仅能够沿传动丝杆的长度方向行径，实现限位杆沿第一传动臂的长度方向位移。那么在限位块安装有相机或简易镜头后，相机或简易镜头能够随着限位块的位移，靠近或远离端部安装的器件。

在一些实施例中，限位块如图3的安装一朝端部延伸并且能够安装相机或简易镜头的加长块，加长块相对限位块的另一端部的两侧分别支撑杆与限位杆套接，实现对加长块的固定。

进一步的，本实施例在如图1或2的限位块，又或如图3的加长块安装有视觉调整机构。相机或简易镜头被安装在视觉调整机构，那么视觉调整机构能够通过结构实现对相机或简易镜头的朝向调整，即是视域朝向。

那么视觉调整机构能够在多轴机械臂处理一些特殊的工件时，能够使相机或简易镜头采集工件特定部位的图像，降低因为工件异构、光源等问题，造成相机或简易镜头被遮挡，或采集图像不够清晰的问题。

视觉调整机构如图4的包括上圆形底座、下圆形底座及三组均匀环绕上圆形底座，并且安装在上圆形底座及所述下圆形底座之间的万向臂组件。

下圆形底座通过螺栓或多种方式安装在如图1或图2的限位块；上圆形底座通过螺栓或其他夹具安装相机。上圆形底座在一般相机未被改变朝向前，与下圆形底座保持平行。

请参考图4，每个万向臂组件均包括组件电机、组件连杆及两个组件万向杆；组件电机安装在下圆形底座，以及驱动组件连杆的一端转动，并且组件连杆的转动平面经过下圆形底座的中部；组件连杆相对驱动电机的另一端的两侧分别通过第一万向球轴与两个组件万向杆连接；两个组件万向杆相对组件万向杆的另一端分别通过第二万向球轴连接上圆形底座。

那么上圆形底座能够被三个组件电机驱动的发生相对下圆形底座的倾斜，实现对安装在上圆形底座的相机或简易镜头的朝向调整。

请参考图6，本实施例在端部的下方设置有承接平台。承接平台包括上平台及下平台。在上平台及下平台之间连接有至少三对气缸臂，气缸臂的两端分别通过万向节与上平台及下平台连接。那么在气缸臂的杠杆被外部气源控制的伸缩时，上平台能够相对下平台发生倾斜，用于调整放置在上平台的工件朝向端部或相机的方法。

那么，本实施例的端部安装如图1的焊接头能够对放置在上平台的工件进行焊缝。相机或简易镜头能够被视觉调整机构调整朝向，使相机或简易镜头能够始终的跟踪焊接头在工件的实时焊缝位置。

实施例二

请参考图本实施例在第二转动臂安装有如图2的推送机构。本实施例中推送机构的限位块竖直向下的延时后用于安装视觉调整机构，使视觉调整机构与端部安装的器件，如焊接头，保持在同一水平线。那么推送机构能够在第二转动臂发生位移时，使视觉调整机构相对端部保持平行。

实施例三

本实施例的在第一转动臂安装的推送机构为XY轴平移机构。XY轴平移机构使视觉调整机构沿所述第一转动臂长度方向的平行方向或垂直方向位移。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种视觉调整的多轴机械臂，其特征在于，

所述多轴机械臂包括多轴位移机构、视觉调整机构及推送机构；

所述多轴位移机构被构造有一用于安装器件的端部，以及驱动所述端部在水平方向和/或竖直方向位移；

所述视觉调整机构被构造为安装有视觉检测装置，以及调整所述视觉检测装置的视域朝向；

所述推送机构被构造为安装在所述多轴位移机构，以及使所述视觉调整机构靠近或远离所述端部。

2.如权利要求1所述的视觉调整的多轴机械臂，其特征在于，

所述多轴位移机构包括机械臂底座、第一转动臂及第二转动臂；

所述机械臂底座被构造为安装有第一转动电机；

所述第二转动臂被构造为一端安装有第二转动电机，另一端为所述端部；

所述第一转动臂被构造为一端被所述第一转动电机驱动，另一端被所述第二转动电机驱动；

所述第一转动电机及所述第二转动电机的轴线平行；

所述推送机构被安装在所述第一转动臂或所述第二转动臂，以及沿所述第一转动臂或所述第二转动臂的长度方向推送所述视觉调整机构。

3.如权利要求2所述的视觉调整的多轴机械臂，其特征在于，

所述推送机构被构造为限位滑轨、限位块及直线驱动装置；

所述限位滑轨被构造为安装在所述第一转动臂或所述第二转动臂，并且所述限位滑轨的长度方向与所述第一转动臂或所述第二转动臂平行；

所述限位块被构造为被安装在所述限位滑轨，并且被限位的在所述所述限位滑轨的长度方向位移，以及所述限位块被构造为安装所述视觉调整机构。

4.如权利要求3所述的视觉调整的多轴机械臂，其特征在于，

所述直线驱动装置包括第三电机及传动丝杆；

所述限位块被构造为设置有与所述传动丝杆螺纹配合的传动孔；

所述传动孔的孔径与所述限位滑轨的长度方向平行。

5.如权利要求3所述的视觉调整的多轴机械臂，其特征在于，

所述直线驱动装置包括气缸及中间推杆；

所述气缸被构造为杠杆伸缩方向与所述限位滑轨的长度方向平行；

所述中间推杆被构造为被安装在所述气缸的杠杆及所述限位块之间。

6.如权利要求3所述的视觉调整的多轴机械臂，其特征在于，

所述视觉调整机构包括上圆形底座、下圆形底座及至少三组连接在所述上圆形底座及所述下圆形底座之间的万向臂组件；

所述下圆形底座被构造为安装所述限位块；

所述上圆形底座被构造为安装所述视觉检测装置；

所述万向臂组件包括组件电机、组件连杆及两个组件万向杆；

所述组件电机被构造为安装在所述下圆形底座，以及驱动所述组件连杆的一端转动，并且所述组件连杆的转动平面经过所述下圆形底座的中部；所述组件连杆相对所述驱动电机的另一端的两侧分别通过第一万向球轴与两个所述组件万向杆连接；两个所述组件万向杆相对所述组件万向杆的另一端分别通过第二万向球轴连接所述上圆形底座；

至少三个所述组件连杆的转动平面不重合。

7.如权利要求6所述的视觉调整的多轴机械臂，其特征在于，

所有的所述万向臂组件被构造为均匀环绕的安装在所述下圆形底座。

8.如权利要求1所述的视觉调整的多轴机械臂，其特征在于，

所述多轴机械臂包括承接平台；

所述承接平台被构造为位于所述端部下方的承接台面，并且驱动所述承接平台的朝向。

9.如权利要求8所述的视觉调整的多轴机械臂，其特征在于，

所述端部被构造为安装有焊接头；

所述视觉调整机构被配置为跟踪所述焊接头在工件表面的焊缝位置。

10.一种视觉调整的多轴机械臂，其特征在于，

所述多轴机械臂包括多轴位移机构、视觉调整机构及推送机构；

所述多轴位移机构被构造有一用于安装器件的端部，以及驱动所述端部在水平方向和/或竖直方向位移；

所述视觉调整机构被构造为安装有视觉检测装置，以及调整所述视觉检测装置的视域朝向；

所述推送机构被构造为安装在所述多轴位移机构，以及使所述视觉调整机构靠近或远离所述端部，并且所述推送机构相对所述端部固定。