CN111532789B - 一种基于视觉及力反馈的矩形玻璃件动态搬运装置及其操作方法 - Google Patents

一种基于视觉及力反馈的矩形玻璃件动态搬运装置及其操作方法 Download PDF

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CN111532789B CN202010420523.7A CN202010420523A CN111532789B CN 111532789 B CN111532789 B CN 111532789B CN 202010420523 A CN202010420523 A CN 202010420523A CN 111532789 B CN111532789 B CN 111532789B
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Abstract

本发明公开了一种基于视觉及力反馈的矩形玻璃件动态搬运装置及其操作方法，包括：主体框架、连接法兰、真空吸盘、真空发生器、六维力传感器、图像采集装置和控制系统；其中，控制系统，包括：上位机工控机，用于存储、分析、计算图像采集装置及六维力传感器反馈回的信号；下位机PLC，用于控制进给系统各个轴的运动，通讯接口PROFINET以太网接口，完成传感器与工控机之间的数据、指令传输，工控机与PLC之间的数据传输及PLC与进给系统各轴电机控制器的数据、指令传输。本发明能够实现矩形玻璃件动态搬运。

Description

一种基于视觉及力反馈的矩形玻璃件动态搬运装置及其操作 方法
技术领域
本发明属于工业自动化技术领域，涉及矩形玻璃件动态搬运技术领域，特别涉及一种基于视觉及力反馈的矩形玻璃件动态搬运装置及其操作方法。
背景技术
随着现代光电技术的发展，各国在高功率激光装置、航空与航天、天文观测和计量等领域对高精度大口径平面光学元件的需求越来越显著。目前的环形抛光技术仍停留在半机械化和半定量化的水平之上，加工过程仍然采用单一设备的生产模式，环抛加工、清洗、检测、修复等设备相互独立，无法实现数据及矩形玻璃件的自动化智能传输，抛光效率较低，且加工质量和产出效率低，稳定性差；因此，难以实现大口径、高精度平面光学元件的大规模市场化和产业化。面对大口径平面光学元件的巨大需求，只有大力提升环抛工艺水平，实现环抛加工机群的机械化、定量化、自动化控制，才能实现环抛工艺的确定性加工，建立矩形玻璃件环抛加工智能生产线迫在眉睫。
自动搬运设备是建立矩形玻璃件环抛加工智能生产线的基础，自动化搬运设备主要由进给系统和搬运装置组成，进给系统如关节机器人、直角机器人、并联机构及机床的伺服进给系统等，目前较为成熟和可靠；静态搬运装置较容易实现。在矩形玻璃件环抛加工过程中，矩形玻璃件始终处于低速旋转状态，搬运过程中停止和启动时间较长，影响加工效率，同时对同一台设备上的其他在加工矩形玻璃件的加工质量产生一定的影响。
综上所述，亟需一种新的基于视觉及力反馈的矩形玻璃件动态搬运装置及其操作方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于视觉及力反馈的矩形玻璃件动态搬运装置及其操作方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明能够实现矩形玻璃件动态搬运。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的一种基于视觉及力反馈的矩形玻璃件动态搬运装置，包括：
主体框架，所述主体框架包括：顶板、底板和侧板；其中，顶板、底板和侧板固定连接形成框式结构；
连接法兰，用于实现主体框架与进给系统相连接；所述连接法兰安装于所述主体框架的顶板中心处；
真空吸盘，用于吸附矩形玻璃件；所述真空吸盘的数量为若干个；若干个真空吸盘以所述六维力传感器为中心，呈阵列式排布；
真空发生器，用于驱动所述真空吸盘；
六维力传感器，用于识别矩形玻璃件旋转力的大小和方向；所述六维力传感器固定安装于所述主体框架的顶板的中心处；所述六维力传感器预设有安全阈值，检测到的旋转力大于安全阈值时，向进给系统发出控制信号；
图像采集装置，用于采集待搬运矩形玻璃件的图像；
控制系统，包括：
上位机工控机，用于存储、分析、计算图像采集装置及六维力传感器反馈回的信号；其中，在搬运装置靠近矩形玻璃件过程中，计算获得矩形玻璃件中心；持续计算矩形玻璃件方向，将信息发送给下位机PLC；在吸附矩形玻璃件过程中，持续接收力的大小及方向信息，判断力的大小是否在安全阈值内，同时将方向信息传递给下位机PLC；
下位机PLC，用于控制进给系统各个轴的运动，通讯接口PROFINET以太网接口，完成传感器与工控机之间的数据、指令传输，工控机与PLC之间的数据传输及PLC与进给系统各轴电机控制器的数据、指令传输。
本发明的进一步改进在于，还包括：
进给系统，所述进给系统的执行端与所述连接法兰相连接；所述进给系统接收六维力传感器发出的控制信号，根据控制信号控制主体框架旋转，实现主体框架与矩形玻璃件同步旋转。
本发明的进一步改进在于，所述主体框架的顶板，以其中心为圆心的圆周上均布有六个螺纹安装孔，所述六维力传感器通过螺纹安装孔固定安装在主体框架的顶板上。
本发明的进一步改进在于，所述真空吸盘的数量为四个；所述主体框架的底板，以六维力传感器为中心对称分布设置有四个通孔安装孔，四个真空吸盘通过通孔安装孔固定安装在主体框架的底板上；真空发生器固定安装在主体框架内部。
本发明的进一步改进在于，所述真空发生器的数量为两个；四个真空吸盘中，处于对角线上的两个真空吸盘归为一组，分为两组真空吸盘；两个真空发生器分别驱动两组真空吸盘。
本发明的进一步改进在于，还包括：气动保护装置，用于在搬运过程中起到机械保护作用；所述气动保护装置安装在所述主体框架上。
本发明的进一步改进在于，所述气动保护装置的数量为两个，分别安装于所述主体框架的两侧的侧板上。
本发明的进一步改进在于，所述气动保护装置包括：气缸、连杆和保护臂；
所述气缸的固定端安装于所述主体框架内，驱动端与所述保护臂的一端铰接；
所述连杆的一端铰接在所述主体框架上，另一端铰接在所述保护臂上；所述连杆用于将所述气缸的直线运动转换为保护臂的转动；
所述保护臂的另一端设置有托板，用于托载矩形玻璃件。
本发明的进一步改进在于，所述图像采集装置包括：工业相机和连接件；
连接件为L型安装板，一面安装工业相机，另一面安装在主体框架上，整体位于主体框架前方，用于实时检测矩形玻璃件动态位置；
工业相机用于持续拍照反馈图像(拍照频率20Hz)，采集矩形玻璃件8四个角点位置坐标信息。
本发明的一种基于视觉及力反馈的矩形玻璃件动态搬运装置的操作方法，包括以下步骤：
在动态搬运装置靠近矩形玻璃件过程中，图像采集装置采集矩形玻璃件图像并将采集的图像传给上位机工控机；上位机工控机处理数据，计算获得矩形玻璃件中心位置信息，将位置信息发送给下位机PLC；通过下位机PLC给进给系统各个轴发出运动指令，使动态搬运装置的真空吸盘中心与矩形玻璃件的中心重合；图像采集装置持续采集反馈图像，上位机工控机持续计算矩形玻璃件的方向信息，将方向信息发送给下位机PLC；下位机PLC给进给系统各个轴发出运动指令，使其末端轴旋转至与矩形玻璃件的方向重合；其中，动态搬运装置逐渐靠近待搬运矩形玻璃件，图像采集是连续的过程，运动指令连续发出，主动调整搬运装置姿态，直至完成真空吸附；
在动态搬运装置吸附矩形玻璃件过程中，六维力传感器实时检测矩形玻璃件的旋转力大小及方向，将检测到的力的大小及方向信息发送给上位机工控机；上位机工控机判断力的大小是否在安全阈值内，将方向信息传递给下位机PLC；下位机PLC给进给系统各个轴发出运动指令，使其末端轴跟随矩形玻璃件旋转；其中，力反馈是连续的过程，运动指令连续发出，被动调整搬运装置姿态，直至矩形玻璃件被抬起
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的装置应用真空吸盘完成矩形玻璃件吸附，在搬运装置接近矩形玻璃件过程中，通过图像采集装置实现搬运装置的位置及姿态主动调整过程；在搬运装置真空吸附过程中，通过力传感器实现搬运装置的位置及姿态被动调整过程；可实现矩形玻璃件的高效、安全、智能搬运过程。本发明的基于视觉及力反馈技术的矩形玻璃件动态搬运装置有效解决了矩形玻璃件动态搬运过程存在的问题，能够高效、安全、智能的实现矩形玻璃件动态搬运，可提升矩形玻璃件加工过程中的自动化以及智能化水平。具体的，本发明中，在接近矩形玻璃件过程中，通过图像采集装置和控制系统对矩形玻璃件的位置感知，反馈给进给系统做出实时调整，实现进给系统和搬运装置之间的协调性，保证吸附矩形玻璃件前，搬运装置位置及姿态的正确性。本发明中，在搬运装置吸附矩形玻璃件过程中，通过六维力传感器对矩形玻璃件的旋转力大小及方向感知，反馈给进给系统做出实时调整，实现进给系统和搬运装置之间的协调性，保证吸附矩形玻璃件过程中，搬运装置位置及姿态的正确性。
本发明中，在矩形玻璃件抬起过程中，通过保护装置实现矩形玻璃件的机械防护；在整个搬运过程中力传感器设置安全阈值，起到安全作用，可进一步实现矩形玻璃件的高效、安全、智能搬运过程。具体的，本发明中，当矩形玻璃件被抬起一定高度后，保护装置对矩形玻璃件两侧产生夹持力保护矩形玻璃件，同时在矩形玻璃件下方形成托板，可避免矩形玻璃件在竖直方向脱落，保证搬运过程的安全性。本发明中，六维力传感器在搬运装置接近矩形玻璃件、真空吸附、矩形玻璃件抬起过程中分别设置不同的安全阈值，整个搬运过程中防止干涉、碰撞、脱落等情况的放生，提高设备整体安全性。
本发明中，真空发生器集成真空度检测传感器，在工控机中设置真空安全阈值，在搬运过程中，真空度检测传感器实时将真空度信息反馈给工控机，真空度低于安全阈值，判断真空系统故障，设备报警；其中，两套两个真空发生器独立控制，提高设备安全性。
本发明的操作方法，基于本发明的装置，能够实现矩形玻璃件的高效、安全、智能搬运。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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是本发明实施例的一种基于视觉及力反馈的矩形玻璃件动态搬运装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中，搬运装置接近矩形玻璃件时的状态示意图；
图3是本发明实施例中，搬运装置吸附矩形玻璃件时的状态示意图；
图4是本发明实施例中，搬运装置抬起矩形玻璃件时的状态示意图；
图1至图4中，1、连接法兰；2、六维力传感器；3、主体框架；4、气动保护装置；401、气缸；402、保护臂；403、连杆；5、真空吸盘；6、工业视觉组件；7、真空发生器；8、矩形玻璃件。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面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。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例的一种基于视觉及力反馈的矩形玻璃件动态搬运装置，包括：六维力传感器2、主体框架3、真空吸盘5、真空发生器7、气动保护装置4和工业视觉组件(图像采集装置)6。
本发明实施例中的装置，应用真空吸盘5完成矩形玻璃件8吸附，在搬运装置接近矩形玻璃件过程中，通过工业视觉组件6实现搬运装置的位置及姿态主动调整过程；在搬运装置真空吸附过程中，通过六维力传感器2实现搬运装置的位置及姿态被动调整过程；在矩形玻璃件8抬起及转运过程中，通过气动保护装置4实现矩形玻璃件8的机械防护；其中，在整个过程中六维力传感器2设置安全阈值，起到安全作用，实现矩形玻璃件的高效、安全、智能搬运过程。
本发明实施例中，主体框架3包括：顶板、底板和两个侧板，四者固定连接形成框式结构；顶板开设六个螺纹连接孔，均匀分布在顶板中心的圆周上，六维力传感器2通过六个螺纹连接孔固定于主体框架3的顶板中心；主体框架3的底板开设四个通孔(作为真空吸盘的安装孔)，以六维力传感器2为中心对称分布，四个通孔分别固定四个真空吸盘5，真空发生器7固定在主体框架3的内部。
工业视觉组件6包括工业相机及连接件，安装在主体框架前方，用于实时检测矩形玻璃件动态位置，主动调整搬运装置姿态，直至完成真空吸附过程。
请参阅图2，本发明实施例中，气动保护装置4主要包括气缸401、连杆403和保护臂402，安装在主体框架3的两侧，搬运装置完成真空吸附后，在搬运过程中起到机械保护的作用；连杆403将气缸401的直线运动转变为保护臂402的旋转运动。其中，在搬运装置接近矩形玻璃件8直至吸附过程中，保护臂402扬起，保证保护臂402整体在吸盘平面以上避免干涉。在搬运装置接近矩形玻璃件8至一定的预设距离，工业视觉组件6中的工业相机开始采集矩形玻璃件8四个角点位置坐标信息，四点坐标依次连接为矩形，矩形四个端点依次为A(x1，y1)、B(x2，y2)、C(x3，y3)、D(x4，y4)，对角线相连的交点即为矩形玻璃件中心O(x1/2+x2/2+x3/2+x4/2，y1/2+y2/2+y3/2+y4/2)。计算矩形玻璃件方向，以O点为原点，规定矩形玻璃件0度角方向为a＝(x1，y1)，当工件旋转时，矩形A’点坐标为A’(x1’，y1’)方向为a’＝(x1’，y1’)。在搬运系统靠近矩形玻璃件过程中，工业相机拍照将采集的图像传给工控机，工控机处理数据计算出矩形玻璃件中心，将位置信息发送给下位机PLC，PLC给进给系统各个轴发出运动指令，使搬运系统的四个真空吸盘对角线交点为真空吸盘中心，与矩形玻璃件的中心重合。工业相机持续拍照反馈图像(拍照频率20Hz)，计算机持续计算矩形玻璃件方向，将方向信息发送给下位机PLC，PLC给进给系统各个轴发出运动指令，使搬运系统的末端轴旋转至与矩形玻璃件的方向重合，同时搬运装置逐渐靠近工件，图像采集是连续的过程，运动指令连续发出，实时主动调整搬运装置姿态，直至完成真空吸附过程。在搬运装置接近矩形玻璃件直至完成吸附过程中，矩形玻璃件始终处于转动状态，工业视觉组件起到主动调整搬运装置位置的作用，且此调整为实时。
请参阅图3，本发明实施例中，在完成真空吸附过程中，矩形玻璃件8与其放置平台产生接触力，真空吸盘5与矩形玻璃件8产生吸附力，此时矩形玻璃件8仍处于转动状态。六维力传感器2实时(50Hz)检测矩形玻璃件8旋转力的大小及方向，将力的大小及方向信息发送给工控机，工控机判断力的大小在安全阈值内，同时将方向信息传递给下位机PLC，PLC给进给系统各个轴发出运动指令，使搬运系统的末端轴跟随玻璃工件旋转，同时搬运装置缓慢提起工件，力反馈是连续的过程，运动指令连续发出，实时被动调整搬运装置姿态，直至完工件被抬起。在此过程中，六维力传感器2起到被动调整搬运装置位置的作用，且此调整为实时。真空发生器的安装位置距所控制的吸盘较近，减少真空管路长度，有利于真空度的控制。四个真空吸盘在吸附矩形玻璃件时与四个真空吸盘的中心与矩形玻璃件的中心重合，保证受力均匀。
本发明实施例中，进给系统可以是六轴关节机器人，五轴关节机器人，直角坐标机器人(端部增加旋转轴)，专用搬运设备等。
请参阅图4，本发明实施例中，当矩形玻璃件8被抬起一定预设高度后，保护臂402扣下，此时气缸401行程尚未走尽，对矩形玻璃件8两侧产生夹持力保护矩形玻璃件，同时保护臂402在矩形玻璃件下方形成托板，避免矩形玻璃件8在竖直方向下脱落。
本发明实施例提供装置的工作原理为：
本发明所述的基于视觉及力反馈技术的矩形玻璃件动态搬运装置安装在进给系统(如关节机器人等)末端，四个真空吸盘5以装置中心对称分布，对角两个吸盘为一组，两个真空发生器7分别控制一组真空吸盘5，真空发生器7启动时实时检测真空度，在吸附过程中保证每个吸盘均完成吸附动作。在搬运过程中真空度低于安全阈值，判断真空系统故障，设备报警。两套两个真空发生器独立控制，提高设备安全性。
工业视觉组件6包括：工业相机及连接件，在搬运装置接近玻璃8至一定预设距离，工业相机开始采集矩形玻璃件8四个角点位置坐标信息，四点坐标依次连接为矩形，计算得到矩形中心位置坐标，矩形中心位置坐标与四个真空吸盘组成的矩形中心位置坐标作比对，计算位移量及方向，控制搬运装置移动使两坐标重合；同时计算矩形玻璃件矩形长边与吸盘矩形长边的角度偏差，控制搬运装置转动使角度偏差为零。在搬运装置接近矩形玻璃件直至完成吸附过程中，矩形玻璃件始终处于转动状态，工业视觉组件起到主动调整搬运装置位置的作用，且此调整为实时。根据工业相机控制系统实时处理矩形玻璃件的位置信息，控制进给系统跟随矩形玻璃件位置，主动调整搬运装置姿态，直至完成真空吸附过程。
本发明实施例中，真空发生器集成真空度检测传感器，在搬运过程中真空度低于安全阈值，将传感器信号反馈给控制系统，判断真空系统故障，设备报警。工业相机识别矩形玻璃件轮廓，对角线相连，计算交点位置，得到矩形玻璃件中心，四个真空吸盘对角线交点为真空吸盘中心，在吸附矩形玻璃件时，与矩形玻璃件的中心重合，保证受力均匀。
在完成真空吸附过程中，矩形玻璃件与其放置平台产生接触力，吸盘与矩形玻璃件产生吸附力，此时矩形玻璃件仍处于转动状态。所述六维力传感器此时识别矩形玻璃件旋转力的大小及方向，当旋转力大于六维力传感器设定的安全阈值，控制搬运装置沿着旋转力的方向运动，直至矩形玻璃件从其放置平台抬起。在此过程中，六维力传感器起到被动调整搬运装置位置的作用，且此调整为实时。
本发明实施例中，六维力传感器在搬运装置接近矩形玻璃件、真空吸附、矩形玻璃件抬起过程中分别设置不同的安全阈值，整个搬运过程中防止干涉、碰撞、脱落等情况的放生，起到安全保证作用。
综上所述，本发明公开了一种基于视觉及力反馈技术的矩形玻璃件动态搬运装置，属于工业自动化设备技术领域。本发明的搬运装置包括六维力传感器、主体框架、真空吸盘、真空发生器、气动保护装置和工业视觉组件；主体框架上方开设六个螺纹，均匀分布在框架中心的圆周上，六维力传感器固定于主体框架中心；主体框架下方开设四个通孔，以六维力传感器为中心对称分布，四个通孔分别固定四个真空吸盘；真空发生器固定于主体框架内部；所述气动保护装置主要包括气缸、连杆、保护臂，安装在主体框架两侧，搬运装置完成真空吸附后，在搬运过程中起到机械保护的作用；所述工业视觉组件包括工业相机及连接件，安装在主体框架前方，用于实时检测矩形玻璃件动态位置，主动调整搬运装置姿态，直至完成真空吸附过程。本发明为矩形玻璃件搬运提供了高效、安全、智能的一种基于视觉及力反馈技术的动态自动化搬运装置，提升矩形玻璃件加工过程中的自动化、智能化水平。具体的，本发明具备的有益效果包括：(1)本发明所述的基于视觉及力反馈技术的矩形玻璃件动态搬运装置，在搬运装置接近矩形玻璃件过程中，通过视觉组件对矩形玻璃件的位置感知，反馈给进给系统做出实时调整，保证进给系统和搬运装置之间的协调性，保证吸附矩形玻璃件前，搬运装置位置及姿态的正确性。(2)本发明所述的基于视觉及力反馈技术的矩形玻璃件动态搬运装置，在搬运装置吸附矩形玻璃件过程中，通过六维力传感器对矩形玻璃件的旋转力大小及方向感知，反馈给进给系统做出实时调整，保证进给系统和搬运装置之间的协调性，保证吸附矩形玻璃件过程中，搬运装置位置及姿态的正确性。(3)本发明所述的基于视觉及力反馈技术的矩形玻璃件动态搬运装置，当矩形玻璃件被抬起一定高度后，保护装置对矩形玻璃件两侧产生夹持力保护矩形玻璃件，同时在矩形玻璃件下方形成托板，避免矩形玻璃件在竖直方向脱落，保证搬运过程的安全性。(4)本发明所述的基于视觉及力反馈技术的矩形玻璃件动态搬运装置，六维力传感器在搬运装置接近矩形玻璃件、真空吸附、矩形玻璃件抬起过程中分别设置不同的安全阈值，整个搬运过程中防止干涉、碰撞、脱落等情况的放生，提高设备整体安全性。
本发明实施例一种基于视觉及力反馈技术的矩形玻璃件动态搬运装置的操作方法，包括：上位机工控机用于存储、分析、计算工业相机及力传感器反馈回的信号，计算矩形玻璃件中心，在搬运系统靠近矩形玻璃件过程中，工业相机采集矩形玻璃件轮廓，矩形四个端点依次为A(x1，y1)、B(x2，y2)、C(x3，y3)、D(x4，y4)，对角线相连的交点即为矩形玻璃件中心O(x1/2+x2/2+x3/2+x4/2，y1/2+y2/2+y3/2+y4/2)。计算矩形玻璃件方向，以O点为原点，规定矩形玻璃件0度角方向为a＝(x1，y1)，当工件旋转时，矩形A’点坐标为A’(x1’，y1’)方向为a’＝(x1’，y1’)。在搬运系统吸附矩形玻璃件过程中，六维力传感器实时(50Hz)检测矩形玻璃件的旋转力大小及方向，将力的大小及方向信息发送给工控机，工控机判断力的大小在安全阈值内，同时将方向信息传递给下位机PLC。下位机PLC，用于控制进给系统各个轴的运动，通讯接口PROFINET以太网接口，主要完成传感器与工控机之间的数据、指令传输，工控机与PLC之间的数据传输及PLC与进给系统各轴电机控制器的数据、指令传输。
在搬运系统靠近矩形玻璃件过程中，工业相机拍照将采集的图像传给工控机，工控机处理数据计算出矩形玻璃件中心，将位置信息发送给下位机PLC，PLC给进给系统各个轴发出运动指令，使搬运系统的四个真空吸盘对角线交点为真空吸盘中心，与矩形玻璃件的中心重合。工业相机持续拍照反馈图像(拍照频率20Hz)，计算机持续计算矩形玻璃件方向，将方向信息发送给下位机PLC，PLC给进给系统各个轴发出运动指令，使搬运系统的末端轴旋转至与矩形玻璃件的方向重合，同时搬运装置逐渐靠近工件，图像采集是连续的过程，运动指令连续发出，实时主动调整搬运装置姿态，直至完成真空吸附过程。
在搬运系统吸附矩形玻璃件过程中，六维力传感器实时(50Hz)检测矩形玻璃件的旋转力大小及方向，将力的大小及方向信息发送给工控机，工控机判断力的大小在安全阈值内，同时将方向信息传递给下位机PLC，PLC给进给系统各个轴发出运动指令，使搬运系统的末端轴跟随玻璃工件旋转，同时搬运装置缓慢提起工件，力反馈是连续的过程，运动指令连续发出，实时被动调整搬运装置姿态，直至完工件被抬起。
当矩形玻璃件被抬起一定高度后，保护装置对矩形玻璃件两侧产生夹持力保护矩形玻璃件，同时在矩形玻璃件下方形成托板，可避免矩形玻璃件在竖直方向脱落，保证搬运过程的安全性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于视觉及力反馈的矩形玻璃件动态搬运装置，其特征在于，包括：
主体框架（3），所述主体框架（3）包括：顶板、底板和侧板；其中，顶板、底板和侧板固定连接形成框式结构；
连接法兰（1），用于实现主体框架（3）与进给系统相连接；所述连接法兰（1）安装于所述主体框架（3）的顶板中心处；
六维力传感器（2），用于识别矩形玻璃件旋转力的大小和方向；所述六维力传感器（2）固定安装于所述主体框架（3）的顶板的中心处；所述六维力传感器（2）预设有安全阈值，检测到的旋转力大于安全阈值时，向进给系统发出控制信号；所述矩形玻璃件始终处于低速旋转状态；
真空吸盘（5），用于吸附矩形玻璃件；所述真空吸盘（5）的数量为若干个；若干个真空吸盘（5）以所述六维力传感器（2）为中心，呈阵列式排布；
真空发生器（7），用于驱动所述真空吸盘（5）；
图像采集装置，用于采集待搬运矩形玻璃件的图像；
控制系统，包括：
上位机工控机，用于存储、分析、计算图像采集装置及六维力传感器（2）反馈回的信号；其中，在搬运装置靠近矩形玻璃件过程中，计算获得矩形玻璃件中心；持续计算矩形玻璃件方向，将信息发送给下位机PLC；在吸附矩形玻璃件过程中，持续接收力的大小及方向信息，判断力的大小是否在安全阈值内，同时将方向信息传递给下位机PLC；
下位机PLC，用于控制进给系统各个轴的运动，通讯接口PROFINET以太网接口，完成传感器与工控机之间的数据、指令传输，工控机与PLC之间的数据传输及PLC与进给系统各轴电机控制器的数据、指令传输；
还包括：气动保护装置（4），用于在搬运过程中起到机械保护作用；所述气动保护装置（4）安装在所述主体框架（3）上；所述气动保护装置（4）的数量为两个，分别安装于所述主体框架（3）的两侧的侧板上；所述气动保护装置（4）包括：气缸（401）、连杆（403）和保护臂（402）；所述气缸（401）的固定端安装于所述主体框架（3）内，驱动端与所述保护臂（402）的一端铰接；所述连杆（403）的一端铰接在所述主体框架（3）上，另一端铰接在所述保护臂（402）上；所述连杆（403）用于将所述气缸（401）的直线运动转换为保护臂（402）的转动；所述保护臂（402）的另一端设置有托板，用于托载矩形玻璃件；
所述图像采集装置包括：工业相机和连接件；连接件为L型安装板，一面安装工业相机，另一面安装在主体框架（3）上，整体位于主体框架（3）前方，用于实时检测矩形玻璃件动态位置；工业相机用于持续拍照反馈图像；其中，包括：采集获取矩形玻璃件8四个角点位置坐标信息；
还包括：进给系统，所述进给系统的执行端与所述连接法兰（1）相连接；所述进给系统接收六维力传感器（2）发出的控制信号，根据控制信号控制主体框架（3）旋转，实现主体框架（3）与矩形玻璃件同步旋转；
所述主体框架（3）的顶板，以其中心为圆心的圆周上均布有六个螺纹安装孔，所述六维力传感器（2）通过螺纹安装孔固定安装在主体框架（3）的顶板上；
所述真空吸盘（5）的数量为四个；
所述主体框架（3）的底板，以六维力传感器（2）为中心对称分布设置有四个通孔安装孔，四个真空吸盘（5）通过通孔安装孔固定安装在主体框架（3）的底板上；真空发生器（7）固定安装在主体框架（3）内部；
所述真空发生器（7）的数量为两个；
四个真空吸盘（5）中，处于对角线上的两个真空吸盘（5）归为一组，分为两组真空吸盘（5）；
两个真空发生器（7）分别驱动两组真空吸盘（5）。
2.一种权利要求1所述的基于视觉及力反馈的矩形玻璃件动态搬运装置的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
在动态搬运装置靠近矩形玻璃件过程中，图像采集装置采集矩形玻璃件图像并将采集的图像传给上位机工控机；上位机工控机处理数据，计算获得矩形玻璃件中心位置信息，将位置信息发送给下位机PLC；通过下位机PLC给进给系统各个轴发出运动指令，使动态搬运装置的真空吸盘中心与矩形玻璃件的中心重合；图像采集装置持续采集反馈图像，上位机工控机持续计算矩形玻璃件的方向信息，将方向信息发送给下位机PLC；下位机PLC给进给系统各个轴发出运动指令，使其末端轴旋转至与矩形玻璃件的方向重合；其中，动态搬运装置逐渐靠近待搬运矩形玻璃件，图像采集是连续的过程，运动指令连续发出，主动调整搬运装置姿态，直至完成真空吸附；
在动态搬运装置吸附矩形玻璃件过程中，六维力传感器实时检测矩形玻璃件的旋转力大小及方向，将检测到的力的大小及方向信息发送给上位机工控机；上位机工控机判断力的大小是否在安全阈值内，将方向信息传递给下位机PLC；下位机PLC给进给系统各个轴发出运动指令，使其末端轴跟随矩形玻璃件旋转；其中，力反馈是连续的过程，运动指令连续发出，被动调整搬运装置姿态，直至矩形玻璃件被抬起。
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