CN111015367A - 一种基于视觉的法兰寻位系统及其寻位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于视觉的法兰寻位系统及其寻位方法，视觉捕捉装置，用于捕捉所述法兰的定位区域；驱动装置，用于支撑所述法兰并驱动所述法兰旋转；计算模块，与所述视觉捕捉装置信号连接，用于计算所述定位区域与预设基准定位区域的偏移角度，同时根据所述偏移角度计算所述驱动装置的旋转参数；控制模块，与所述驱动装置信号连接，用于控制所述驱动装置按照所述旋转参数带动所述法兰旋转后停止，本发明辨别度高，保证法兰取料时的角度同一性，提升产品质量，控制方便，运行稳定，定位精确，寻位时间短，有效满足法兰加工工艺生产中的定位要求，可作为推广应用。

Description

一种基于视觉的法兰寻位系统及其寻位方法

技术领域

本发明涉及法兰加工技术领域，具体的涉及一种基于视觉的法兰寻位系统及其寻位方法。

背景技术

压缩机作为空调的核心部件,其主要由五大部份组成:上下法兰、汽缸、曲轴、阀片和活塞等。其中封密式压缩机是装在一个不能拆开的密封机壳中，不易打开进行内部维修，进而对零件的可靠性要求比较高，法兰是一种铸造件进行机床加工而来的金属件，目前生产法兰的机加工工厂，渐渐使用自动化机械进行生产加工法兰，加工一个法兰需要经过车B面、车A面、钻中心孔、钻各孔、倒角、铣阀座几道工顺序，其中法兰钻孔工艺中，需要对法兰的孔位进行精确定位，机械手才能保证每次将法兰按同一角度抓取到机床卡盘上，夹紧加工，保证钻孔角度的精确性，确保法兰的加工精度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的问题，提供一种基于视觉的法兰寻位系统及其寻位方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种基于视觉的法兰寻位系统，包括：

视觉捕捉装置，用于捕捉所述法兰的定位区域；

驱动装置，用于支撑所述法兰并驱动所述法兰旋转；

计算模块，与所述视觉捕捉装置信号连接，用于计算所述定位区域与预设基准定位区域的偏移角度，同时根据所述偏移角度计算所述驱动装置的旋转参数；

控制模块，与所述驱动装置信号连接，用于控制所述驱动装置按照所述旋转参数带动所述法兰旋转后停止。

进一步的，驱动装置包括机架、固定座，所述固定座上固设有夹紧机构、驱动电机，所述夹紧机构用于夹紧或松开所述法兰，所述驱动电机用于驱动所述法兰旋转。

进一步的，所述夹紧机构包括三爪气缸。

进一步的，所述夹紧机构通过同步组件与所述驱动电机连接。

进一步的，所述同步组件包括同步带、第一同步轮、第二同步轮，所述同步带套设于第一同步轮、第二同步轮上，所述第一同步轮与所述驱动电机连接，所述第二同步轮与所述三爪气缸连接。

进一步的，还包括升降气缸、放置台，所述升降气缸固定于所述固定座上，在所述法兰停止旋转后带动所述法兰升降以将寻位后的法兰放置于所述放置台上。

进一步的，所述放置台上设有定位销钉。

进一步的，还包括捕捉台、第二升降气缸，所述第二升降气缸带动所述法兰在捕捉台和视觉捕捉装置之间移动。

进一步的，所述捕捉台上设置有一光电传感器。

进一步的，还包括移载机构，用于带动所述法兰在所述捕捉台和所述放置台之间移动。

进一步的，所述移载机构包括移载电机和丝杆，所述固定座通过螺母固定在所述丝杆上。

一种基于视觉的法兰寻位方法，所述方法包括：

捕捉所述法兰的定位区域；

计算所述定位区域与预设基准定位区域的偏移角度，

根据所述偏移角度计算驱动装置的旋转参数；

控制所述驱动装置按照所述旋转参数带动所述法兰旋转后停止。

进一步的，所述旋转参数包括旋转脉冲值。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明提供的一种基于视觉的法兰寻位系统及其寻位方法，捕捉所述法兰的定位区域；计算所述定位区域与预设基准定位区域的偏移角度，根据所述偏移角度计算驱动装置的旋转参数；控制所述驱动装置按照所述旋转参数带动所述法兰旋转后停止，辨别度高，保证法兰取料时的角度同一性，提升产品质量，控制方便，运行稳定，定位精确，寻位时间短，有效满足法兰加工工艺生产中的定位要求，可作为推广应用。

附图说明

图1为本发明基于视觉的法兰寻位系统框图；

图2为本发明视觉捕捉装置中法兰预设基准定位区域示意图；

图3为本发明待寻位法兰定位区域示意图；

图4为本发明基于视觉的法兰寻位系统中驱动机构结构示意图；

图5为本发明基于视觉的法兰寻位系统中驱动机构平面示意图；

图6为本发明基于激光的法兰寻位方法流程图。

具体实施方式

以下将结合本发明实施例中的附图对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1～图5所示，一种基于视觉的法兰寻位系统，包括视觉捕捉装置1、法兰2、驱动装置3、计算模块4、控制模块5，选取法兰的特征模块作为定位区域，视觉捕捉装置1用于捕捉所述法兰的定位区域，例如采用相机，建立相机和PLC的通讯，根据双方支持的通讯协议，编写通讯程序，按要求接线，实现相机和PLC之间的数据传输和交换，相机可以通过监控整个法兰，驱动装置3用于支撑所述法兰并驱动所述法兰旋转，本实施例采用驱动电机驱动法兰2旋转，驱动电机采用相对脉冲方式运行，采用视觉和伺服结合对法兰进行移动中精确寻位，保证法兰取料时的角度同一性，提升产品质量；

计算模块4与所述视觉捕捉装置1信号连接，计算所述定位区域与预设基准定位区域的偏移角度，同时根据所述偏移角度计算所述驱动装置的旋转参数，将待寻位法兰的定位区域和视觉捕捉装置中法兰预设基准定位区域进行比较，得出偏移角度，本实施例中，PLC设定100000个脉冲旋转一圈，驱动电机每旋转1℃则为需要100000/360个脉冲，电机旋转脉冲，可以通过公式：脉冲P＝偏转角度/360×100000，将脉冲值P传输到电机运行程序中，驱动电机按照该脉冲值旋转，例如图3中，偏移角度为90°，电机旋转脉冲值P＝偏差90℃/360℃×100000＝25000；

控制模块5与所述驱动装置3信号连接，控制所述驱动装置3按照所述旋转参数带动所述法兰旋转后停止；

驱动装置3包括机架41、固定座42、光电传感器43、移栽机构44、升降气缸45、第二升降气缸46，机架41上设有捕捉台411、放置台412，待寻位法兰放置于捕捉台411上，光电传感器43设置于捕捉台411上，感测捕捉台411上是否有放置法兰2，已寻位法兰放置于放置台412上，放置台412 上设有定位销钉4121，可以固定已寻位法兰，移载机构44用于带动所述法兰在所述捕捉台411和所述放置台422之间移动，所述固定座42上固设有夹紧机构47、驱动电机48，所述夹紧机构47用于夹紧或松开所述法兰，所述夹紧机构47采用三爪气缸以夹紧固定法兰2的中心孔，使用内撑方式固定法兰2的中心孔进行旋转，稳定性高，所述驱动电机48用于驱动所述法兰旋转，三爪气缸通过同步组件49与所述驱动电机48连接，所述同步组件49包括同步带491、第一同步轮492、第二同步轮493，所述同步带491套设于第一同步轮492、第二同步轮489上，所述第一同步轮492与所述驱动电机48连接，所述第二同步轮493与所述三爪气缸连接，驱动电机48与三爪气缸采用同步带1：1传动，负荷性高，所述升降气缸45固定于所述固定座42上，在所述法兰停止旋转后带动所述法兰升降以将寻位后的法兰放置于所述放置台412 上，所述第二升降气缸46带动所述法兰在捕捉台411和视觉捕捉装置1之间移动，所述移载机构44包括移载电机441和丝杆442，所述固定座42通过螺母固定在所述丝杆442上，可以设置一导杆443作为导向。

如图6所示，本实施例还提供一种基于视觉的法兰寻位方法，所述方法包括以下步骤：

S1：捕捉所述法兰的定位区域；

S2：计算所述定位区域与预设基准定位区域的偏移角度，

S3：根据所述偏移角度计算驱动装置的旋转参数，所述旋转参数包括旋转脉冲值；

S4：控制所述驱动装置按照所述旋转参数带动所述法兰旋转后停止。

工作原理如下：

第一步：在视觉捕捉装置中法兰预设基准定位区域，法兰流入捕捉台411 后，光电传感器43感测捕捉台411放置有法兰2时，第二升降气缸46将待寻位法兰顶升起来；

第二步：法兰顶升到位后，PLC触发相机开始进行捕捉法兰的定位区域，相机根据建立的程序模块进行比较和计算后，将该法兰相对于零基准的角度实时传输给PLC；

第三步：拍照完毕后，移载电机441启动，到达设定的法兰抓取点位置后，升降气缸45下降到下限位，三爪气缸关闭，夹紧法兰后，升降气缸45上升回到原位；

第四步：移载电机441再度启动，往下料安全点方向运行，同时运行驱动电机48进行转动寻位；

第五步：驱动电机48按照PLC和相机数据转换和电机运行程序，根据脉冲值执行电机旋转动作，脉冲发送完毕，驱动电机48停止运转，此时停止下来法兰角度则是寻位OK的角度；

第六步：寻位完毕后，移载电机441到达安全点后，若收到放置台412允许放料信号后，继续运行至放料点；

第七步：移载电机441到达放料点后，升降气缸45下降到下限位，三爪气缸打开，将寻位完毕的法兰套在放置台412上的定位销钉上上；

第八步：升降气缸45上升回到原位，移载电机441启动返回取料等候点，等待下一个执行动作。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明提供的一种基于视觉的法兰寻位系统及其寻位方法，捕捉所述法兰的定位区域；计算所述定位区域与预设基准定位区域的偏移角度，根据所述偏移角度计算驱动装置的旋转参数；控制所述驱动装置按照所述旋转参数带动所述法兰旋转后停止，辨别度高，保证法兰取料时的角度同一性，提升产品质量，控制方便，运行稳定，定位精确，寻位时间短，有效满足法兰加工工艺生产中的定位要求，可作为推广应用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.一种基于视觉的法兰寻位系统，其特征在于，包括：

视觉捕捉装置，用于捕捉所述法兰的定位区域；

驱动装置，用于支撑所述法兰并驱动所述法兰旋转；

计算模块，与所述视觉捕捉装置信号连接，用于计算所述定位区域与预设基准定位区域的偏移角度，同时根据所述偏移角度计算所述驱动装置的旋转参数；

控制模块，与所述驱动装置信号连接，用于控制所述驱动装置按照所述旋转参数带动所述法兰旋转后停止。

2.根据权利要求1所述的基于视觉的法兰寻位系统，其特征在于：驱动装置包括机架、固定座，所述固定座上固设有夹紧机构、驱动电机，所述夹紧机构用于夹紧或松开所述法兰，所述驱动电机用于驱动所述法兰旋转。

3.根据权利要求2所述的基于视觉的法兰寻位系统，其特征在于：所述夹紧机构包括三爪气缸。

4.根据权利要求2或3所述的基于视觉的法兰寻位系统，其特征在于：所述夹紧机构通过同步组件与所述驱动电机连接。

5.根据权利要求4所述的基于视觉的法兰寻位系统，其特征在于：所述同步组件包括同步带、第一同步轮、第二同步轮，所述同步带套设于第一同步轮、第二同步轮上，所述第一同步轮与所述驱动电机连接，所述第二同步轮与所述三爪气缸连接。

6.根据权利要求2所述的基于视觉的法兰寻位系统，其特征在于：还包括升降气缸、放置台，所述升降气缸固定于所述固定座上，在所述法兰停止旋转后带动所述法兰升降以将寻位后的法兰放置于所述放置台上。

7.根据权利要求6所述的基于视觉的法兰寻位系统，其特征在于：所述放置台上设有定位销钉。

8.根据权利要求2或6所述的基于视觉的法兰寻位系统，其特征在于：还包括捕捉台、第二升降气缸，所述第二升降气缸带动所述法兰在捕捉台和视觉捕捉装置之间移动。

9.根据权利要求8所述的基于视觉的法兰寻位系统，其特征在于：所述捕捉台上设置有一光电传感器。

10.根据权利要求8所述的基于视觉的法兰寻位系统，其特征在于：还包括移载机构，用于带动所述法兰在所述捕捉台和所述放置台之间移动。

11.根据权利要求10所述的基于视觉的法兰寻位系统，其特征在于：所述移载机构包括移载电机和丝杆，所述固定座通过螺母固定在所述丝杆上。

12.一种基于视觉的法兰寻位方法，其特征在于，所述方法包括：

捕捉所述法兰的定位区域；

计算所述定位区域与预设基准定位区域的偏移角度，

根据所述偏移角度计算驱动装置的旋转参数；

控制所述驱动装置按照所述旋转参数带动所述法兰旋转后停止。

13.根据权利要求12所述的基于视觉的法兰寻位方法，其特征在于：所述旋转参数包括旋转脉冲值。

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