CN110415598B - 一种视觉包装工作系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种视觉包装工作系统，包括工业机器人，所述工业机器人上设有夹爪；夹爪用以夹取工作台柜上的瓶体，工作台柜的台面上设有送瓶单元、视觉检测单元、压盖单元、瓶盖存储单元、存瓶仓、废品回收仓和气动控制单元；所述工作台柜的内部安装有机器人变压器、气源过滤处理单元和工业机器人控制柜。通过工业机器人视觉包装工作系统，使学生全面了解工业机器人，掌握工业机器人技术，提高动手操作能力，充分满足学校对学生开展工业机器人教育的需求。为了解决目前工业机器人人才教育需求，本发明使学生掌握工业机器人技术，提高动手操作能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种视觉包装用的装置系统，尤其涉及一种用于教学实践的视觉包装技术流程的工作系统，属于视觉教学装置技术领域。
背景技术
自工业革命以来，人力劳动已经逐渐被机械所取代，工业机器人的出现是人类在利用机械进行社会生产史上的一个里程碑。随着智能装备的发展，工业机器人在工业制造中的优势越来越显著，工业机器人企业也如雨后春笋般的出现。工业机器人的运用范围越来越广泛，即使在很多的传统工业领域中人们也在努力使机器人代替人类工作，已从汽车制造业推广到其他制造业，进而推广到诸如采矿、建筑业以及水电系统维护维修等各种非制造行业。
CN201810128596.1 公开了一种自动IC视觉包装机，包括工作台以及扣合在工作台上方的保护壳，所述工作台下表面底部的四角均安装有支撑座和万向轮，所述工作台上表面的前侧安装有分料机构，所述工作台的上表面安装有位于分料机构背面中部上方的封装机构。该自动IC视觉包装机，通过设置分料机构和封装机构，利用分料机构改变了现有的进料量，提高了效率，同时实现分料的定位与转运，提高了作业连续性，降低了成本，节省了劳动力，在封装机构内采用摇杆的方式移载产品比原有的轴向运动机械手的生产效率更高，达到了更高的产量，从而双方配合，达到提高效率，降低成本和劳动强度效果。
伴随着工业机器换人浪潮的到来，对于相关人才的需求日益扩大，目前高校的工业机器人专业也是刚起步，或者对机器人的教学还是停留在书本上，限制了学生的动手操作能力。
在现代工科机械实验教学中，为了满足现代机械创新教学/科研实验要求并培养具备创新性素质能力的学生，研发一款与实践相结合的视觉包装用的装置系统，通过视觉包装用的装置系统使使学生掌握机器人视觉原理以及常用传感器的使用方法，本发明对培养学生的创新设计能力、实践能力、科学研究能力等方面具有重要作用，是工科类专业学生培养必不可少的教学实验设备。
发明内容
本发明的目的为了解决目前工业机器人人才教育需求，设计一种视觉包装工作系统，通过基础实训使学生掌握工业机器人技术，提高动手操作能力。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种视觉包装工作系统，包括工业机器人（2），所述工业机器人（2）上设有夹爪（1）；夹爪（1）用以夹取工作台柜（13）上的瓶体，工作台柜（13）的台面上设有送瓶单元（3）、视觉检测单元（4）、压盖单元（5）、瓶盖存储单元（6）、存瓶仓（7）、废品回收仓（8）和气动控制单元（9）；所述工作台柜（13）的内部安装有机器人变压器（10）、气源过滤处理单元（11）和工业机器人控制柜（12）。
存瓶仓（7）为送瓶单元（3）提供充足的瓶体；送瓶单元（3）为输送机构，通过送瓶单元（3）将存瓶仓（7）中的瓶体输送至压盖单元（5）中；视觉检测单元（4）安装在送瓶单元（3）的一侧，视觉检测单元（4）用以检测送瓶单元（3）中的瓶体是否合格；废品回收仓（8）放置在工作台柜（13）的一侧，废品回收仓（8）用以存放经视觉检测单元（4）不合格的瓶体；瓶盖存储单元（6）为压盖单元（5）提供瓶盖；工业机器人控制柜（12）是控制夹爪（1）、送瓶单元（3）和压盖单元（5）的核心控制单元。外接气源经过气源过滤处理单元（11）的调压过滤器后，过滤空气中的水分，最后再经气动控制单元（9）的电磁阀控制夹爪（1）、送瓶单元（3）和压盖单元（5）；机器人变压器（10）与工业机器人控制柜（12）连接。
视觉检测单元（4）为相机，通过相机对采集的瓶体图像进行对比判断。
压盖单元（5）由皮带线、推料气缸、检测瓶体缺料传感器、检测瓶体输送到位传感器和检测瓶体推到位传感器组成。检测瓶体输送到位传感器和检测瓶体推到位传感器分别布置在皮带线的一侧，推料气缸用以将瓶盖对皮带线上的瓶体进行压盖，检测瓶体缺料传感器安装在推料气缸上。
瓶盖存储单元（6）由料井、气缸、检测缺盖传感器、检测瓶盖落到位传感器和检测瓶盖推到位传感器组成。气缸设置在料井的底部，检测缺盖传感器、检测瓶盖落到位传感器和检测瓶盖推到位传感器均设置在气缸上。
与现有技术相比较，本发明工业机器人基础实训工作站的优点在于：
工业机器人视觉包装工作系统将工业机器人技术以及视觉检测技术集成于一体。
通过工业机器人视觉包装工作系统，使学生全面了解工业机器人，掌握工业机器人技术，提高动手操作能力，充分满足学校对学生开展工业机器人教育的需求。为了解决目前工业机器人人才教育需求，本发明提供一种视觉包装工作系统，通过基础实训使学生掌握工业机器人技术，提高动手操作能力。
附图说明
图1是本发明的三维示意图A。
图2是本发明的三维示意图B。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
如图1-2所示，一种视觉包装工作系统，包括具有工作台柜（13），所述工作台柜（13）的台面上安装有送瓶单元（3）、视觉检测单元（4）、压盖单元（5）、瓶盖存储单元（6）、存瓶仓（7）、废品回收仓（8）和气动控制单元（9）；
上述的工业机器人视觉包装工作系统，所述的工业机器人控制柜（13）与工业机器人（2）连接，由工业机器人控制柜（12）对工业机器人（2）进行控制；
机器人变压器（10）为机器人供合适的电压电流。
外接气源经过气源过滤处理单元（11）的调压过滤器过滤空气中的水分以及调压处理后，输出至气路控制单元，再经气路控制单元的电磁阀控制对应的执行机构；
所述的送瓶单元（3）安装有光电传感器，具有检测工位中是否存在瓶与缺瓶报警作用，由调速电机提供动力，用作对瓶体输送，及其侧面三轴气缸作为推出力来源；
该工作系统的实施过程如下，
教学演示：用于教学实践，通过基础实训使学生掌握工业机器人技术；
准备工作A：
人工把瓶体有序放在存瓶仓（7），人工有序把瓶盖放在压盖单元（5）；人工把一部分瓶体放在送瓶单元（3）上。
准备工作B：
工作系统设备进入开启状态，根于订单，瓶盖存储单元（6）推出瓶盖；
一般过程:
由工业机器人（2）上设置的夹爪（1）拾取送瓶单元（3）上的瓶体，放在压盖单元（5）对应的工位上。
上一个工位送到的瓶体、瓶盖由工业机器人（2）上设置的夹爪（1）拾取到视觉检测单元（4）检测，合格件放入压盖单元（5）中，不合格件放在废品回收仓（8）。
机器人（2）上设有夹爪（1）拾取瓶盖存储单元（6）推出的瓶盖，然后装在入压盖单元（5）瓶体中，压盖单元（5）进行压盖作业。
机器人（2）上设有夹爪（1）拾取装配好的瓶体放入上一个工位送出。
所述的夹爪（1）由两组不同尺寸的夹持单元组成，每组夹持单元能够夹取一种不同外径的物体，通过检查信号具有智能分选爪取瓶盖或瓶体功能；
所述的视觉检测单元（4）用于对夹持的工件进行视觉检查，通过视觉检查筛选出合格工件和不合格工件；不合格工件放入在废品回收仓（8）中，合格工件放在送瓶单元（3）工位上。
所述的送瓶单元（3）上安装检测瓶盖到位的光电传感器和1个气缸，光电传感器与光电开关连接，通过前端光电开关检查是否有工位，控制皮带进给，当皮带把瓶输送到指定位置时，光电开关给气缸信号，推出瓶子，工业机器人（2）夹取检测合格后工件放入料瓶中，送瓶单元（3）机构上气缸回位，工业机器人（2）上的夹爪（1）把瓶夹取到压盖单元（5）上，并由三轴气缸进行固定后，工业机器人（2）进行下一工序，压盖单元（5）的导向板由三轴气缸回位。
所述的送瓶盖存储单元（6）中安装有检测工位的瓶盖是否下到位的检测缺盖传感器、检测瓶盖落到位传感器、检测瓶盖推到位传感器和推出瓶盖气缸。当瓶盖下落到指定工位上，光电开关发给推出瓶盖气缸信号将瓶盖推出到相应工位，推出瓶盖气缸回位后，工业机器人（2）在指定工位上控制夹爪（1）夹取瓶盖放入压盖单元（5）相对应的工位上，工业机器人（2）的夹爪（1）离开并且给出信号。
所述的压盖单元（5）收到信号后标准气缸压到位（压盖气缸位置调试好后锁定），并且导向板由三轴气缸推出到位，工业机器人（2）上设置的夹爪（1）把成品放在相应工位上（倍速链托盘）输送到下一工位。
所述的存瓶仓（7）由人工预先存放，方便人工上瓶。
上述的工业机器人视觉包装工作系统，所述的夹爪（1）有气缸手指供为夹取力机器来源部件；
上述的工业机器人视觉包装工作系统，所述的视觉检测单元（4）是对产品进行外形尺寸检查是否合格功能；
上述的工业机器人视觉包装工作系统，所述的瓶盖存储单元（6）安装有光电传感器，具有检测工位中是否存在瓶盖与缺瓶盖报警作用；
上述的工业机器人视觉包装工作系统，所述的压盖单元（5）是由标准气缸提供下压动力，标准气缸提供对瓶子固定夹持力，导向板由气缸推拉到位。
检测瓶体缺料传感器(光电开关 品牌欧姆龙型号E3ZG-D81-S)、检测瓶体输送到位传感器(光电开关 品牌欧姆龙型号E3ZG-D81-S)和检测瓶体推到位传感器(光电开关 品牌欧姆龙型号E3ZG-D81-S)；检测缺盖传感器(光电开关 品牌欧姆龙型号E3ZG-D81-S)、检测瓶盖落到位传感器（光纤传感器 品牌欧姆龙 型号E32-ZD200E）和检测瓶盖推到位传感器（光纤传感器 品牌欧姆龙 型号E32-ZD200E）。
本实施例提出一种工业机器人视觉包装工作系统，可以模拟工业流水线工作、搬运包装作业以及视觉检测模块。上述的模拟工业流水线工作是由送瓶单元通过节拍有序把瓶子输送到指定工位上，由侧面三轴气缸推出，侧面三轴气缸回位后，给工业机械人发出指令。工业机器人收到指令后抓取不同工件，放在视觉检查单元进行智能检查与分析（通过对零件不同图像进行检测判断），工业机器人将不合格放置废品回收仓，合格产品放置在压盖单元，压盖单元中的光电传感器检测到瓶体到位，导向板由气缸推出到位，标准气缸下压到位，使得瓶盖与瓶体夹紧后，导向板由气缸、与标准气缸回位后，机器人将成品放置在下一工位（倍速链）送出。
区别于传统工业上的技术应用，本发明应该注重的是教学演示，结合相机视觉判断，完美把控工件包装后合格率，后续对工件包装，在教学理念上解决学生单一控制逻辑，实现了优秀的教学效果。
尽管本实用机型的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新机型领域。对于熟悉本领域的人而言，可容易的实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用机型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (5)
1.一种视觉包装工作系统，其特征在于：包括工业机器人（2），所述工业机器人（2）上设有夹爪（1）；夹爪（1）用以夹取工作台柜（13）上的瓶体，工作台柜（13）的台面上设有送瓶单元（3）、视觉检测单元（4）、压盖单元（5）、瓶盖存储单元（6）、存瓶仓（7）、废品回收仓（8）和气动控制单元（9）；所述工作台柜（13）的内部安装有机器人变压器（10）、气源过滤处理单元（11）和工业机器人控制柜（12）；
存瓶仓（7）为送瓶单元（3）提供充足的瓶体；送瓶单元（3）为输送机构，通过送瓶单元（3）将存瓶仓（7）中的瓶体输送至压盖单元（5）中；视觉检测单元（4）安装在送瓶单元（3）的一侧，视觉检测单元（4）用以检测送瓶单元（3）中的瓶体是否合格；废品回收仓（8）放置在工作台柜（13）的一侧，废品回收仓（8）用以存放经视觉检测单元（4）不合格的瓶体；瓶盖存储单元（6）为压盖单元（5）提供瓶盖；工业机器人控制柜（12）是控制夹爪（1）、送瓶单元（3）和压盖单元（5）的核心控制单元；外接气源经过气源过滤处理单元（11）的调压过滤器后，过滤空气中的水分，最后再经气动控制单元（9）的电磁阀控制夹爪（1）、送瓶单元（3）和压盖单元（5）；机器人变压器（10）与工业机器人控制柜（12）连接；
压盖单元（5）由皮带线、推料气缸、检测瓶体缺料传感器、检测瓶体输送到位传感器和检测瓶体推到位传感器组成；检测瓶体输送到位传感器和检测瓶体推到位传感器分别布置在皮带线的一侧，推料气缸用以将瓶盖对皮带线上的瓶体进行压盖，检测瓶体缺料传感器安装在推料气缸上；
瓶盖存储单元（6）由料井、气缸、检测缺盖传感器、检测瓶盖落到位传感器和检测瓶盖推到位传感器组成；气缸设置在料井的底部，检测缺盖传感器、检测瓶盖落到位传感器和检测瓶盖推到位传感器均设置在气缸上；
所述的送瓶单元（3）安装有光电传感器，具有检测工位中是否存在瓶与缺瓶报警作用，由调速电机提供动力，用作输送瓶体，侧面三轴气缸作为推动瓶体的推出力来源；
工作系统的实施过程如下，
教学演示：用于教学实践，通过基础实训使学生掌握工业机器人技术；
准备工作A：
人工把瓶体有序放在存瓶仓（7），人工有序把瓶盖放在压盖单元（5）；人工把一部分瓶体放在送瓶单元（3）上；
准备工作B：
工作系统进入开启状态，瓶盖存储单元（6）推出瓶盖；
一般过程:
由工业机器人（2）上设置的夹爪（1）拾取送瓶单元（3）上的瓶体，放在压盖单元（5）对应的工位上；
上一个工位送到的瓶体、瓶盖由工业机器人（2）上设置的夹爪（1）拾取到视觉检测单元（4）检测，合格件放入压盖单元（5）中，不合格件放在废品回收仓（8）；
当瓶盖下落到指定工位上，光电开关发给推出瓶盖气缸信号将瓶盖推出到相应工位，推出瓶盖气缸回位后，工业机器人（2）在指定工位上控制夹爪（1）夹取瓶盖放入压盖单元（5）相对应的工位上，工业机器人（2）的夹爪（1）离开并且给出信号。
2.根据权利要求1所述的一种视觉包装工作系统，其特征在于：视觉检测单元（4）为相机，通过相机对采集的瓶体图像进行对比判断。
3.根据权利要求1所述的一种视觉包装工作系统，其特征在于：机器人变压器（10）为工业机器人（2）供电压。
4.根据权利要求1所述的一种视觉包装工作系统，其特征在于：所述的压盖单元（5）收到信号后标准气缸压到位，并且导向板由三轴气缸推出到位，工业机器人（2）上设置的夹爪（1）把成品放在相应工位上输送到下一工位。
5.根据权利要求1所述的一种视觉包装工作系统，其特征在于：所述的压盖单元（5）是由标准气缸提供下压动力，标准气缸对瓶子提供固定夹持力，导向板由气缸推拉到位。
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