CN110509047A - 机器人视觉螺丝锁付工作站及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于螺丝锁付技术领域，具体涉及一种机器人视觉螺丝锁付工作站及其工作方法。机器人视觉螺丝锁付工作站包括：协作机器人、位于协作机器人上的螺丝锁付机构和位于螺丝锁付机构上的视觉引导系统；其中所述视觉引导系统适于获取待锁付件的底孔位置；以及所述协作机器人适于带动螺丝锁付机构到达底孔位置的上方，以进行螺丝锁付作业。视觉对位准确，尤其是克服了塑胶工件的定位问题，解决了传统锁付机构无法实现各种空间角度锁螺丝的问题，克服了三轴运动平台只能锁付平面件的缺点，尤其适用于各种异形塑料件产品的锁付作业，提高了自动化程度。

Description

机器人视觉螺丝锁付工作站及其工作方法

技术领域

本发明属于螺丝锁付技术领域，具体涉及一种机器人视觉螺丝锁付工作站及其工作方法。

背景技术

目前异形塑料件装配使用盘头带介螺丝（带介的含义就是类似于平垫圈的结构，该平垫与螺丝盘头为一体成型结构）锁付时，主要采用人工手持电批锁付的作业方式，存在以下缺点：自动化程度低；人员作业劳动强度大；效率低；长时间作业易出现螺丝漏锁付现象等，不利于批量化作业，严重影响了生产效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种机器人视觉螺丝锁付工作站及其工作方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种机器人视觉螺丝锁付工作站，包括：协作机器人、位于协作机器人上的螺丝锁付机构和位于螺丝锁付机构上的视觉引导系统；其中所述视觉引导系统适于获取待锁付件的底孔位置；以及所述协作机器人适于带动螺丝锁付机构到达底孔位置的上方，以进行螺丝锁付作业。

进一步，所述视觉引导系统包括：位于螺丝锁付机构一侧的相机固定架、位于相机固定架上的工业相机和位于工业相机下方的环形光源；以及所述环形光源照亮待锁付件的底孔位置，以适于工业相机拍摄底孔位置照片，并通过图像处理模块进行图像处理，以获取待锁付件的底孔位置。

进一步，所述机器人视觉螺丝锁付工作站还包括位于协作机器人上的螺丝供给机构；所述螺丝供给机构包括：转位气缸、通过转轴安装在协作机器人上的螺丝储料仓；以及所述转位气缸适于带动螺丝储料仓转动，使螺丝储料仓的末端位于螺丝锁付机构和待锁付件之间，以向螺丝锁付机构供给螺钉。

进一步，所述螺丝储料仓为凹弧状，并形成向下倾斜面，其上的螺钉适于沿倾斜面依次排列，并使最下方的螺钉形成为待吸附螺钉。

进一步，所述螺丝供给机构还包括：位于螺丝储料仓末端的压料组件和位于压料组件一侧的螺丝到位感应器；当螺丝到位感应器检测待吸附螺钉抵达螺丝储料仓末端时，所述压料组件适于从螺丝表面压住待吸附螺钉，以使其对准螺丝锁付机构。

进一步，所述压料组件包括：位于视觉引导系统底部的压料支架、位于压料支架上的连接杆、位于连接杆端部的两个压条；两压条分离设置，以从待吸附螺钉的两侧边缘压住。

进一步，所述螺丝锁付机构包括：位于协作机器人上的取螺丝气缸、位于取螺丝气缸上的气吸螺丝锁付电批；所述取螺丝气缸适于带动气吸螺丝锁付电批向下运动至待吸附螺钉表面，此时压料组件打开，气吸螺丝锁付电批吸取待吸附螺钉，即向螺丝锁付机构供给螺钉。

进一步，所述螺丝锁付机构还包括：位于取螺丝气缸上方的锁螺丝气缸；当气吸螺丝锁付电批吸取待吸附螺钉后，所述转位气缸适于带动螺丝储料仓复位转动，此时锁螺丝气缸带动气吸螺丝锁付电批继续向下运动至待锁付件的底孔位置，以进行螺丝锁付作业。

又一方面，本发明还提供了一种如前所述的机器人视觉螺丝锁付工作站的工作方法，所述机器人视觉螺丝锁付工作站适于通过视觉引导系统获取待锁付件的底孔位置，以进行螺丝锁付作业。

本发明的有益效果是，本发明的机器人视觉螺丝锁付工作站及其工作方法通过视觉引导系统对待锁付件的底孔位置进行定位，并通过协作机器人带动螺丝锁付机构进行螺丝锁付作业。视觉对位准确，尤其是克服了塑胶工件的定位问题，解决了传统锁付机构无法实现各种空间角度锁螺丝的问题，克服了三轴运动平台只能锁付平面件的缺点，尤其适用于各种异形塑料件产品的锁付作业提高了自动化程度。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。

图1是本发明的机器人视觉螺丝锁付工作站的原理框图；

图2是本发明的机器人视觉螺丝锁付工作站的结构示意图；

图3是本发明的视觉引导系统的结构示意图；

图4是本发明的螺丝供给机构的结构示意图；

图5是本发明的螺丝锁付机构的结构示意图；

图中：

协作机器人1；

螺丝锁付机构2，取螺丝气缸21，气吸螺丝锁付电批22，直流无刷电批221，真空吸气机构222，锁螺丝气缸23，弹簧缓冲结构24；

视觉引导系统3，相机固定架31，工业相机32，环形光源33；

机器人示教器4；

螺丝供给机构5，转位气缸51，转轴52，螺丝储料仓53，压料组件54，压料支架541，连接杆542，压条543，螺丝到位感应器55；

待吸附螺钉6。

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，下面将结合附图对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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

图1是本发明的机器人视觉螺丝锁付工作站的原理框图。

图2是本发明的机器人视觉螺丝锁付工作站的结构示意图。

如图1和图2所示，本实施例1的机器人视觉螺丝锁付工作站，包括：协作机器人1、位于协作机器人1上的螺丝锁付机构2和位于螺丝锁付机构2上的视觉引导系统3；其中所述视觉引导系统3适于获取待锁付件的底孔位置；以及所述协作机器人1适于带动螺丝锁付机构2到达底孔位置的上方，以进行螺丝锁付作业。

可选的，所述协作机器人适于通过处理器模块进行控制，并连接有机器人示教器4，方便操作。

图3是本发明的视觉引导系统的结构示意图。

作为视觉引导系统的一种可选的实施方式。

见图2和图3，所述视觉引导系统3包括：位于螺丝锁付机构2一侧的相机固定架31、位于相机固定架31上的工业相机32和位于工业相机32下方的环形光源33；以及所述环形光源33照亮待锁付件的底孔位置，以适于工业相机32拍摄底孔位置照片，并通过图像处理模块进行图像处理，以获取待锁付件的底孔位置。

可选的，所述环形光源的内部中空，以适于工业相机透过环形光源的内部中空处拍摄待锁付件的底孔位置照片。

本实施方式的视觉引导系统通过环形光源照明，可以补充并均匀化照明待锁付件的底孔位置，有利于工业相机拍照定位，尤其适于各种异形塑料件产品的螺丝锁付。

实施例2

图4是本发明的螺丝供给机构的结构示意图。

见图4，在实施例1的基础上，本实施例2的螺丝供给机构5包括：转位气缸51、通过转轴52安装在协作机器人1上的螺丝储料仓53；以及所述转位气缸51适于带动螺丝储料仓53转动（如图4中F1方向所示），使螺丝储料仓53的末端位于螺丝锁付机构2和待锁付件之间，以向螺丝锁付机构2供给螺钉。

可选的，见图2，所述螺丝储料仓53为凹弧状，并形成向下倾斜面；其上的螺钉适于沿倾斜面依次排列，并使最下方的螺钉形成为待吸附螺钉6。具体的，所述螺丝储料仓53内部设有适于放置螺钉滑动的凹槽，当最下端的螺钉被吸取后，各螺钉在重力作用下沿凹槽向下滑动，依次排列并进行补位。

进一步，见图4，所述螺丝供给机构5还包括：位于螺丝储料仓53末端的压料组件54和位于压料组件54一侧的螺丝到位感应器55；当螺丝到位感应器55检测待吸附螺钉抵达螺丝储料仓53末端时，所述压料组件54适于从螺丝表面压住待吸附螺钉，以使其对准螺丝锁付机构2。

可选的，所述螺丝到位感应器例如但不限于采用光电开关，当待吸附螺钉位于螺丝储料仓末端时，光电开关不通。当然，也可以用来检测螺丝锁付机构是否吸取螺钉，以避免空吸附，造成工件出现漏锁付的现象。

可选的，见图4，所述压料组件54包括：位于视觉引导系统3底部的压料支架541，即所述压料支架541位于环形光源33的下方，位于压料支架541上的连接杆542、位于连接杆542端部的两个压条543；两压条543分离设置，以从待吸附螺钉的两侧边缘压住。具体的，所述连接杆可以通过直线电机或气缸带动，以实现压条伸出至螺丝储料仓53末端（压料组件关闭），压住待吸附螺钉，或压条收缩（压料组件打开），使螺丝锁付机构吸取待吸附螺钉。

本实施例2的螺丝供给机构通过转位气缸带动螺丝储料仓水平转动，使螺丝储料仓的末端位于螺丝锁付机构和待锁付件之间，以向螺丝锁付机构供给螺钉，即螺丝锁付机构在吸取和锁付螺钉时不需要做水平运动或转动；既克服了带介自攻螺丝无法采用气吹螺丝供料的问题，又解决了气吸式螺丝锁付在往复取螺丝过程中的空行程问题，提高了生产效率。

图5是本发明的螺丝锁付机构的结构示意图。

作为螺丝锁付机构的一种可选的实施方式。

见图5，所述螺丝锁付机构2包括：位于协作机器人1上的取螺丝气缸21、位于取螺丝气缸21上的气吸螺丝锁付电批22；所述取螺丝气缸21适于带动气吸螺丝锁付电批22向下运动至待吸附螺钉表面，此时压料组件54打开，气吸螺丝锁付电批22吸取待吸附螺钉，即向螺丝锁付机构2供给螺钉。

可选的，见图5，所述气吸螺丝锁付电批22包括：直流无刷电批221和位于直流无刷电批221内部的真空吸气机构222。

进一步，所述螺丝锁付机构2还包括：位于取螺丝气缸21上方的锁螺丝气缸23；当气吸螺丝锁付电批22吸取待吸附螺钉后，所述转位气缸适于带动螺丝储料仓复位转动（与图4中F1方向相反），此时锁螺丝气缸带动气吸螺丝锁付电批继续向下运动至待锁付件的底孔位置，以进行螺丝锁付作业。

可选的，所述锁螺丝气缸23与取螺丝气缸21之间还设有弹簧缓冲结构24，以减小两气缸产生的撞击力，提高稳定性。

本实施方式的螺丝锁付机构通过取螺丝气缸、锁螺丝气缸相结合，控制气吸螺丝锁付电批的向下运动位移，以控制气吸螺丝锁付电批的吸取螺丝和锁付动作，不需要电批往返吸取螺钉，提高了生产效率。

实施例3

在实施例1和2的基础上，本实施例3还提供了一种如前所述的机器人视觉螺丝锁付工作站的工作方法，所述机器人视觉螺丝锁付工作站适于通过视觉引导系统获取待锁付件的底孔位置，以进行螺丝锁付作业。

关于机器人视觉螺丝锁付工作站的结构和具体实施过程参见实施例1和2中的相关论述，在此不再赘述。

综上所述，本发明的机器人视觉螺丝锁付工作站及其工作方法通过视觉引导系统对待锁付件的底孔位置进行定位，通过环形光源照明，可以补充并均匀化照明待锁付件的底孔位置，有利于工业相机拍照定位；螺丝供给机构通过转位气缸带动螺丝储料仓水平转动，使螺丝储料仓的末端位于螺丝锁付机构和待锁付件之间，螺丝锁付机构通过取螺丝气缸、锁螺丝气缸相结合，控制气吸螺丝锁付电批的向下运动位移，以控制气吸螺丝锁付电批的吸取螺丝和锁付动作，不需要电批往返吸取螺钉，既克服了带介自攻螺丝无法采用气吹螺丝供料的问题，又解决了气吸式螺丝锁付在往复取螺丝过程中的空行程问题，提高了生产效率。

本申请中选用的各个器件（未说明具体结构的部件）均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种机器人视觉螺丝锁付工作站，其特征在于，包括：

协作机器人、位于协作机器人上的螺丝锁付机构和位于螺丝锁付机构上的视觉引导系统；其中

所述视觉引导系统适于获取待锁付件的底孔位置；以及

所述协作机器人适于带动螺丝锁付机构到达底孔位置的上方，以进行螺丝锁付作业。

2.根据权利要求1所述的机器人视觉螺丝锁付工作站，其特征在于，

所述视觉引导系统包括：位于螺丝锁付机构一侧的相机固定架、位于相机固定架上的工业相机和位于工业相机下方的环形光源；以及

所述环形光源照亮待锁付件的底孔位置，以适于工业相机拍摄底孔位置照片，并通过图像处理模块进行图像处理，以获取待锁付件的底孔位置。

3.根据权利要求1所述的机器人视觉螺丝锁付工作站，其特征在于，

所述机器人视觉螺丝锁付工作站还包括位于协作机器人上的螺丝供给机构；

所述螺丝供给机构包括：转位气缸、通过转轴安装在协作机器人上的螺丝储料仓；以及

所述转位气缸适于带动螺丝储料仓转动，使螺丝储料仓的末端位于螺丝锁付机构和待锁付件之间，以向螺丝锁付机构供给螺钉。

4.根据权利要求3所述的机器人视觉螺丝锁付工作站，其特征在于，

所述螺丝储料仓为凹弧状，并形成向下倾斜面，其上的螺钉适于沿倾斜面依次排列，并使最下方的螺钉形成为待吸附螺钉。

5.根据权利要求4所述的机器人视觉螺丝锁付工作站，其特征在于，

所述螺丝供给机构还包括：位于螺丝储料仓末端的压料组件和位于压料组件一侧的螺丝到位感应器；

当螺丝到位感应器检测待吸附螺钉抵达螺丝储料仓末端时，所述压料组件适于从螺丝表面压住待吸附螺钉，以使其对准螺丝锁付机构。

6.根据权利要求5所述的机器人视觉螺丝锁付工作站，其特征在于，

所述压料组件包括：位于视觉引导系统底部的压料支架、位于压料支架上的连接杆、位于连接杆端部的两个压条；

两压条分离设置，以从待吸附螺钉的两侧边缘压住。

7.根据权利要求5所述的机器人视觉螺丝锁付工作站，其特征在于，

所述螺丝锁付机构包括：位于协作机器人上的取螺丝气缸、位于取螺丝气缸上的气吸螺丝锁付电批；

所述取螺丝气缸适于带动气吸螺丝锁付电批向下运动至待吸附螺钉表面，此时

压料组件打开，气吸螺丝锁付电批吸取待吸附螺钉，即向螺丝锁付机构供给螺钉。

8.根据权利要求7所述的机器人视觉螺丝锁付工作站，其特征在于，

所述螺丝锁付机构还包括：位于取螺丝气缸上方的锁螺丝气缸；

当气吸螺丝锁付电批吸取待吸附螺钉后，所述转位气缸适于带动螺丝储料仓复位转动，此时

锁螺丝气缸带动气吸螺丝锁付电批继续向下运动至待锁付件的底孔位置，以进行螺丝锁付作业。

9.一种如权利要求1所述的机器人视觉螺丝锁付工作站的工作方法，其特征在于，

所述机器人视觉螺丝锁付工作站适于通过视觉引导系统获取待锁付件的底孔位置，以进行螺丝锁付作业。