CN111007818A - 一种基于机器视觉与智能机器人的阀门生产系统 - Google Patents

一种基于机器视觉与智能机器人的阀门生产系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉与智能机器人的阀门生产系统，具体涉及阀门加工技术领域，包括底座、控制机器人、第一机床、第二机床和工件检测台，所述底座顶部固定安装有控制机器人，所述控制机器人顶端固定安装有夹持头，所述第一机床与第二机床相贴合，所述第一机床和第二机床外侧均放置有出料车，所述底座一侧设有固定箱，所述固定箱顶部固定连接有工件检测台。本发明通过设置控制机器人和工件检测台，与现有技术相比实现了针型阀关键零件生产过程中的自动化上下料与自动检测，实时、准确地在线检测识别，极大地提高生产效率与自动化程度，设备操作简单快捷，可通过生产系统对整个生产过程进行监控，保证安全生产。

Description

一种基于机器视觉与智能机器人的阀门生产系统
技术领域
本发明涉及阀门加工技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于机器视觉与智能机器人的阀门生产系统。
背景技术
制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。改革开放以来，我国制造业持续快速发展，然而，与世界先进水平相比，中国制造业仍然大而不强，在自主创新能力、资源利用效率、产业结构水平、信息化程度、质量效益等方面差距明显，转型升级和跨越发展的任务紧迫而艰巨。
随着全球化、动态化和用户驱动为显著特征的市场竞争的加剧，制造业面临着技术进步带来的机遇，加工系统正演变为智能制造系统，成为高端制造业的重要部分。
现有技术中阀门制造企业产品制造工艺相对落后，现以单工序周转式作业方式为主，过程人工检验，存在人工投入大、制造成本高，效率低等诸多弊端，无法提高产品质量在线检测与监控技术，成为发展高端装备制造的技术瓶颈。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于机器视觉与智能机器人的阀门生产系统，本发明所要解决的技术问题是：针型阀关键零件原料输送和加工检测等工序的自动化生产与质量检测，实现针型阀零部件在CNC数控加工时的自动化抓取、输送移载，机器视觉自动检测尺寸误差等功能。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于机器视觉与智能机器人的阀门生产系统，包括底座、控制机器人、第一机床、第二机床和工件检测台，所述底座顶部固定安装有控制机器人，所述控制机器人顶端固定安装有夹持头，所述第一机床与第二机床相贴合，所述第一机床和第二机床外侧均放置有出料车，所述底座一侧设有固定箱，所述固定箱顶部固定连接有工件检测台，所述底座一侧放置有废料车；
所述工件检测台包括固定座，所述固定座顶部固定连接有固定台头，所述固定台头一侧固定连接有第一摄像头，所述固定台头另一侧固定连接有第二摄像头，所述第一摄像头和第二摄像头处于同一水平位置，且固定座顶部位于第二摄像头另一侧固定连接有补光灯。
控制机器人通过与立体视觉系统间的通信，接收工件的位置数据，完成CNC数控加工时的自动上料，两侧第一机床和第二机床在对阀件加工后，控制机器人在控制系统的控制下带动夹持头吸取阀件扭转带动阀件置于固定台头顶部，机器人基于ROS机器人操作系统实现对机器人运动控制、视觉引导、算法、程序开发和动作规划等功能，解决机器人系统离线编程、高度可扩展和灵活部署等难点，ROS运行时由多个松耦合的节点(Node)构成，所有节点在一个处理器或多个处理器上运行，这种松耦合的结构设计可以开发者灵活添加各个功能模块，将CNC作为一个节点(node)实现加工，六轴机器人运行在另一个node中，用于实现抓取功能，CNC节点和六轴机器人节点之间采用topics方式通信，当新增一个3D定位摄像头模块时，仅需在现有结构里增加一个新的视觉节点，让其与其它节点采用topics方式通信即可，另外两个功能节点不需任何改动，此时第一摄像头和第二摄像头从两侧对阀体进行双向摄像并通过传感器传输至控制系统的视觉检测软件，控制系统通过预设置的图像对比对阀体进行定位监测后，达到对生产加工过程的精确控制与品质管控，如果阀体有误差，控制机器人带动阀体置于废料车顶部，废料车底部滚轮能够有效方便工作人员对未达标阀体进行转运处理，阀体没有误差时，控制机器人吸取阀体复位置入第一机床或第二机床内进行后续操作后通过内部送料机构送至出料车内，从而实现针型阀关键零件生产过程中的自动化上下料与自动检测，功能完善，做到实时、准确地在线检测识别，极大地提高生产效率与自动化程度，有利于产品质量的信息化管理，更好地适应现代化生产的需要。设备操作简单快捷，可通过生产系统对整个生产过程进行监控，保证安全生产。
在一个优选的实施方式中，所述补光灯为LED平行光源。
在一个优选的实施方式中，所述废料车为两侧横板式车体，且废料车底部四角处均固定连接有滚轮。
在一个优选的实施方式中，所述第一机床和第二机床均为CNC机床。
在一个优选的实施方式中，所述夹持头为电磁铁吸盘头。
在一个优选的实施方式中，所述控制机器人安装有ROS机器人操作系统。
在一个优选的实施方式中，所述固定座顶部固定安装有保护壳，且保护壳与固定台头对应位置开设有开口。
在一个优选的实施方式中，所述第一摄像头和第二摄像头均通过传感器与外部控制系统通讯连接，且第一摄像头和第二摄像头均为高分辨率工业相机成像。
1、本发明通过设置控制机器人和工件检测台，控制机器人接收工件的位置数据自动上料，两侧第一机床和第二机床在对阀件加工后，控制机器人带动夹持头吸取阀件置于固定台头顶部，此时第一摄像头和第二摄像头从两侧对阀体进行双向摄像并通过传感器传输至控制系统的视觉检测软件，控制系统通过预设置的图像对比对阀体进行定位监测后，与现有技术相比实现了针型阀关键零件生产过程中的自动化上下料与自动检测，实时、准确地在线检测识别，极大地提高生产效率与自动化程度，设备操作简单快捷，可通过生产系统对整个生产过程进行监控，保证安全生产；
2、本发明通过设置第一摄像头和第二摄像以及保护壳，第一摄像头和第二摄像头在对阀体进行拍照检测时，并且保护壳能够对两侧第一摄像头和第二摄像头进行保护，避免外部冲击导致第一摄像头和第二摄像头发生损坏，并且两侧第一摄像头和第二摄像头，采用高分辨率工业相机成像，通过亚像素等算法可以达到um级的精度，每次测量时间1秒以内，实现工件的定位、检测、数据采集功能，满足使用需要。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为本发明的剖面立体结构示意图。
图3为本发明的工作检测台剖面立体结构示意图
图4为本发明的正视剖面结构示意图。
图5为本发明的工作检测台正视结构示意图。
图6为本发明另一视角的立体结构示意图。
图7为本发明的俯视结构示意图。
附图标记为：1底座、2控制机器人、3夹持头、4固定箱、5工件检测台、51第一摄像头、52固定台头、53第二摄像头、54补光灯、55固定座、56保护壳、6第一机床、7出料车、8第二机床、9废料车。
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。
本发明提供了一种基于机器视觉与智能机器人的阀门生产系统，包括底座1、控制机器人2、第一机床6、第二机床8和工件检测台5，所述底座1顶部固定安装有控制机器人2，所述控制机器人2顶端固定安装有夹持头3，所述第一机床6与第二机床8相贴合，所述第一机床6和第二机床8外侧均放置有出料车7，所述底座1一侧设有固定箱4，所述固定箱4顶部固定连接有工件检测台5，所述底座1一侧放置有废料车9；
所述工件检测台5包括固定座55，所述固定座55顶部固定连接有固定台头52，所述固定台头52一侧固定连接有第一摄像头51，所述固定台头52另一侧固定连接有第二摄像头53，所述第一摄像头51和第二摄像头53处于同一水平位置，且固定座55顶部位于第二摄像头53另一侧固定连接有补光灯54。
所述废料车9为两侧横板式车体，且废料车9底部四角处均固定连接有滚轮。
所述第一机床6和第二机床8均为CNC机床。
所述夹持头3为电磁铁吸盘头。
所述控制机器人2安装有ROS机器人操作系统。
如图1-7所示，实施方式具体为：控制机器人2通过与立体视觉系统间的通信，接收工件的位置数据，完成CNC数控加工时的自动上料，两侧第一机床6和第二机床8在对阀件加工后，控制机器人2在控制系统的控制下带动夹持头3吸取阀件扭转带动阀件置于固定台头52顶部，机器人基于ROS机器人操作系统实现对机器人运动控制、视觉引导、算法、程序开发和动作规划等功能，解决机器人系统离线编程、高度可扩展和灵活部署等难点，ROS运行时由多个松耦合的节点Node构成，所有节点在一个处理器或多个处理器上运行，这种松耦合的结构设计可以开发者灵活添加各个功能模块，将CNC作为一个节点node实现加工，六轴机器人运行在另一个node中，用于实现抓取功能，CNC节点和六轴机器人节点之间采用topics方式通信，当新增一个3D定位摄像头模块时，仅需在现有结构里增加一个新的视觉节点，让其与其它节点采用topics方式通信即可，另外两个功能节点不需任何改动，此时第一摄像头51和第二摄像头53从两侧对阀体进行双向摄像并通过传感器传输至控制系统的视觉检测软件，控制系统通过预设置的图像对比对阀体进行定位监测后，达到对生产加工过程的精确控制与品质管控，如果阀体有误差，控制机器人2带动阀体置于废料车9顶部，废料车9底部滚轮能够有效方便工作人员对未达标阀体进行转运处理，阀体没有误差时，控制机器人2吸取阀体复位置入第一机床6或第二机床8内进行后续操作后通过内部送料机构送至出料车7内，从而实现针型阀关键零件生产过程中的自动化上下料与自动检测，功能完善，做到实时、准确地在线检测识别，极大地提高生产效率与自动化程度，有利于产品质量的信息化管理，更好地适应现代化生产的需要。设备操作简单快捷，可通过生产系统对整个生产过程进行监控，保证安全生产。
所述固定座55顶部位于第二摄像头53另一侧固定连接有补光灯54；
所述补光灯54为LED平行光源；
所述固定座55顶部固定安装有保护壳56，且保护壳56与固定台头52对应位置开设有开口；
所述第一摄像头51和第二摄像头53均通过传感器与外部控制系统通讯连接，且第一摄像头51和第二摄像头53均为高分辨率工业相机成像。
如图1-5所示，实施方式具体为：第一摄像头51和第二摄像头53在对阀体进行拍照检测时，补光灯54能够对固定台头52顶部放置的阀体进行补光，光源采用LED平行光源，并且保护壳56能够对两侧第一摄像头51和第二摄像头53进行保护，避免外部冲击导致第一摄像头51和第二摄像头53发生损坏，并且两侧第一摄像头51和第二摄像头53，采用高分辨率工业相机成像，60mm*40mm的视野能够做到0.015mm的物理分辨率，且通过DG5000信号发送传感器与控制系统通讯连接，通过亚像素等算法可以达到um级的精度，每次测量时间1秒以内，实现工件的定位、检测、数据采集功能，满足使用需要。
本发明工作原理：
参照说明书附图1-7，控制机器人2通过与立体视觉系统间的通信，接收工件的位置数据自动上料，两侧第一机床6和第二机床8在对阀件加工后，控制机器人2在控制系统的控制下带动夹持头3吸取阀件扭转带动阀件置于固定台头52顶部，此时第一摄像头51和第二摄像头53从两侧对阀体进行双向摄像并通过传感器传输至控制系统的视觉检测软件，控制系统通过预设置的图像对比对阀体进行定位监测后，达到对生产加工过程的精确控制与品质管控，从而实现针型阀关键零件生产过程中的自动化上下料与自动检测，功能完善，做到实时、准确地在线检测识别，极大地提高生产效率与自动化程度，有利于产品质量的信息化管理，更好地适应现代化生产的需要，设备操作简单快捷，可通过生产系统对整个生产过程进行监控，保证安全生产；
参照说明书附图1-5，第一摄像头51和第二摄像头53在对阀体进行拍照检测时，并且保护壳56能够对两侧第一摄像头51和第二摄像头53进行保护，避免外部冲击导致第一摄像头51和第二摄像头53发生损坏，并且两侧第一摄像头51和第二摄像头53，采用高分辨率工业相机成像，通过亚像素等算法可以达到um级的精度，每次测量时间1秒以内，实现工件的定位、检测、数据采集功能，满足使用需要。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：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，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 (8)

1.一种基于机器视觉与智能机器人的阀门生产系统，包括底座(1)、控制机器人(2)、第一机床(6)、第二机床(8)和工件检测台(5)，其特征在于：所述底座(1)顶部固定安装有控制机器人(2)，所述控制机器人(2)顶端固定安装有夹持头(3)，所述第一机床(6)与第二机床(8)相贴合，所述第一机床(6)和第二机床(8)外侧均放置有出料车(7)，所述底座(1)一侧设有固定箱(4)，所述固定箱(4)顶部固定连接有工件检测台(5)，所述底座(1)一侧放置有废料车(9)；
所述工件检测台(5)包括固定座(55)，所述固定座(55)顶部固定连接有固定台头(52)，所述固定台头(52)一侧固定连接有第一摄像头(51)，所述固定台头(52)另一侧固定连接有第二摄像头(53)，所述第一摄像头(51)和第二摄像头(53)处于同一水平位置，且固定座(55)顶部位于第二摄像头(53)另一侧固定连接有补光灯(54)。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉与智能机器人的阀门生产系统，其特征在于：所述补光灯(54)为LED平行光源。
3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉与智能机器人的阀门生产系统，其特征在于：所述废料车(9)为两侧横板式车体，且废料车(9)底部四角处均固定连接有滚轮。
4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉与智能机器人的阀门生产系统，其特征在于：所述第一机床(6)和第二机床(8)均为CNC机床。
5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉与智能机器人的阀门生产系统，其特征在于：所述夹持头(3)为电磁铁吸盘头。
6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉与智能机器人的阀门生产系统，其特征在于：所述控制机器人(2)安装有ROS机器人操作系统。
7.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉与智能机器人的阀门生产系统，其特征在于：所述固定座(55)顶部固定安装有保护壳(56)，且保护壳(56)与固定台头(52)对应位置开设有开口。
8.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉与智能机器人的阀门生产系统，其特征在于：所述第一摄像头(51)和第二摄像头(53)均通过传感器与外部控制系统通讯连接，且第一摄像头(51)和第二摄像头(53)均为高分辨率工业相机成像。
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