CN111645237A - 一种合模机器人系统 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种合模机器人系统，模具包括依次设置的模具上模、模具中模、模具下模；作业支架设置有作业支架入口，作业支架入口设置有模具识别系统，模具识别系统扫描模具上的识别码，模具识别系统与控制系统电连接，由模具识别系统向控制系统传递模具上的识别码信息，控制系统调出对应此识别码对应模具的操作程序，合模机器人设置有模具定位系统定位模具，工作平台移动到合模位置后，合模机器人通过模具定位系统用于定位模具，并结合控制系统中模具的模型，准确抓取模具的中模部分，放到下模部分上，控制系统控制工作平台移出，在模具中放入材料，工作平台移动到合模位置，合模机器人抓取模具上模部分将模具合上。

Description

一种合模机器人系统
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种合模机器人系统。
背景技术
目前，中国工业机器人取得了长足的发展，尤其是20世纪90年代以来， 中国工业机器人行业的产量一直保持在年增长20％以上。自动化技术正在向 智能化、网络化和集成化方向发展，我国也己经成为世界最大的自动化设备 消费市场。
在中小型企业开始用机器人代替人工时，一个关键的制约因素出现了，目前 国内市面上的人才并不具备能够操作机器人的知识和实践能力，由中国机械工业 联合会统计数据表明，中国当前机器人应用人才缺口20万，并且以每年20％～30％ 的速度持续递增。
因此本发明提出一种机器人系统，来满足日益增长的工业市场的需求。
发明内容
为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种合模机器人系统。
一种合模机器人系统，包括模具、工作平台、作业支架、螺丝放置机构、模 具识别系统、合模机器人、控制系统；所述模具以及螺丝放置机构设置于工作平 台上方，所述工作平台下方设置有传输装置，所述工作平台位于合模机器人的前 方，所述控制系统位于合模机器人的后方靠近一侧处，所述模具包括依次设置的 模具上模、模具中模、模具下模；所述作业支架设置有作业支架入口，所述作业 支架入口设置有模具识别系统，所述模具识别系统扫描模具上的识别码，所述模 具识别系统与控制系统电连接，由模具识别系统向控制系统传递模具上的识别码 信息，所述控制系统调出对应此识别码对应模具的操作程序，所述合模机器人设 置有模具定位系统定位模具，所述工作平台移动到合模位置后，合模机器人通过 模具定位系统用于定位模具，并结合控制系统中模具的模型，准确抓取模具的中 模部分，放到下模部分上，控制系统控制工作平台移出，在模具中放入材料，工 作平台移动到合模位置，合模机器人抓取模具上模部分将模具合上。
优选地，在上述合模机器人系统中，所述模具定位系统包括合模机器人定位 系统和螺丝锁紧定位系统，所述螺丝锁紧定位用于从螺丝放置机构中抓取螺丝并 将其放入模具的螺丝孔位中。
优选地，在上述合模机器人系统中，所述模具识别系统安装在作业支架入口 上方处，当模具通过入口时，可以通过模具上的识别码快速识别模具的型号，将 标记信号提供给控制系统，由控制系统调出相对应的合模程序，并有机械臂去执 行搬运动作。
优选地，在上述合模机器人系统中，当模具识别系统扫描到模具的识别码后， 由合模机器人程序自行决定应选取何型号的螺丝紧固头，合模机器人程序中根据 控制系统发过来的不同模具型号指令去执行相应的螺丝抓取和锁螺丝。
优选地，在上述合模机器人系统中，所述模具定位系统安装于合模机器人的 机械臂前方，主要用于检查螺丝放置机构中是否有空料位和对模具上螺丝孔位进 行精确定位，最大程度上确保了螺丝漏抓和漏拧。
优选地，在上述合模机器人系统中，所述拧紧装置中的扭力检测系统会制定 一定的规则，将拧紧过程中产生的的异常扭力值视为错拧，避免了错拧情况的发 生。
优选地，在上述合模机器人系统中，所述合模机器人系统还设置有螺丝紧固 头放置平台，所述螺丝紧固头放置平台安装于合模机器人的左侧边。
优选地，在上述合模机器人系统中，所述模具定位系统的定位精度不大于 ±0.05mm，可以精确识别模具各组成部分的位置，形状，孔位，通过对取螺丝料 盘拍照实现不同型号螺丝的抓取以及规避料盘无料的可能性。
优选地，在上述合模机器人系统中，所述传输装置包括第一条传送轨道平台 和第二条传送轨道平台，在锁紧螺丝后，工作平台移动到吊装位置，将模具吊走， 第一条传送轨道平台上的作业完成，所述锁螺丝机器人和合模机器人转动到第二 条传动轨道平台，进行操作。
优选地，在上述合模机器人系统中，所述合模机器人机械臂外部自动运行状 态下，可实现自动回原点，避免手动移动机械臂可能会造成工装夹具的碰撞；视 觉系统可通过拍照定位，将位置偏移信息发送给机械臂，自动修正搬运位置、抓 取螺丝位置和拧紧螺丝位置。
1、与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明中工作平台移动到 合模位置，合模机器人抓取模具上模部分将模具合上；锁螺丝机器人工装夹具上 安装有模具定位系统，主要用于从螺丝放置机构中抓取螺丝并将其放入模具的螺 丝孔位中；当模具识别系统扫描到模具的识别码后，由机器人程序自行决定应选 取何型号的螺丝紧固头，机器人程序中根据控制系统发过来的不同模具型号指令 去执行相应的螺丝抓取和锁螺丝，进一步实现了机器人的智能化作业。2、本发 明中模具定位系统主要用于检查螺丝放置机构中是否有空料位和对模具上螺丝 孔位进行精确定位，最大程度上确保了螺丝漏抓和漏拧；另一方面，拧紧装置中 的扭力检测系统会制定一定的规则，将拧紧过程中产生的的异常扭力值视为错拧， 避免了错拧情况的发生。3、本发明模具定位系统安装在机器人头部，定位精度不大于±0.05mm，可以精确识别模具各组成部分的位置，形状，孔位，通过对取 螺丝料盘拍照实现不同型号螺丝的抓取以及规避料盘无料的可能性。4、本发明 通过对模具搬运位置的识别，由系统内置算法计算出实际搬运位置的坐标系和系 统内模具坐标系偏差信息，及时调整系统坐标系保持与实际位置坐标系一致，以 确保抓取位置的准确。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所 描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
如图1所示，实施例1：
如图1所示，一种合模机器人系统，包括模具1、螺丝放置机构4、工作平 台2、合模机器人5、控制系统、模具识别系统7和模具定位系统，所述模具以 及螺丝放置机构设置于工作平台上方，所述工作平台下方设置有传输装置6，所 述工作平台位于合模机器人的前方，所述控制系统位于合模机器人的后方靠近一 侧处，所述模具定位系统分成合模机器人定位系统和螺丝锁紧定位系统，所述模 具识别系统为视觉识别系统，合模机器人定位系统和螺丝锁紧定位系统均通过视 觉识别系统来具体实现；所述视觉系统主要有视觉硬件系统和视觉软件系统两部 分构成，所述视觉硬件系统包括相机、视觉光源、传感器，所述视觉硬件系统对 模具型号和孔位位置、形状的识别拍照，引导合模机器人的机械臂完成模具搬运、 螺丝抓取和螺丝拧紧动作；所述视觉软件系统包括机器人视觉处理软件和机器人 视觉应用软件两部分。
优选地，在上述合模机器人系统中，所述模具识别系统7安装在作业支架3 入口上方处，当模具通过入口时，可以通过模具上的识别码快速识别模具的型号， 将标记信号提供给控制系统，由控制系统调出相对应的合模程序，并有机械臂去 执行搬运动作。
优选地，在上述合模机器人系统中，所述模具定位系统安装于合模机器人的 机械臂前方，定位精度不大于±0.05mm，可以精确识别模具各组成部分的位置， 形状，孔位，通过对取螺丝料盘拍照实现不同型号螺丝的抓取以及规避料盘无料 的可能性。
优选地，在上述合模机器人系统中，所述相机包括3D相机和第一相机，所 述3D相机和第一相机设置于合模机器人上方，所述3D相机用于对识别物体的深 度，判断模具孔位是否有螺丝，螺丝是否锁紧到位。
优选地，在上述合模机器人系统中，所述第一相机用于校准，将合模机器人 和相坐标系关联；所述第一相机设置有分辨率、帧率以及曝光度等参数来调节相 机的拍照精度。
优选地，在上述合模机器人系统中，所述传感器设置于合模机器人的侧边， 所述传感器将模具的位置信息传输给合模机器人，所述合模机器人通过合模机器 人定位系统对模具搬运位置的识别，由系统内置算法计算出实际搬运位置的坐标 系和系统内模具坐标系偏差信息，及时调整系统坐标系保持与实际位置坐标系一 致，以确保抓取位置的准确。
优选地，在上述合模机器人系统中，所述合模机器人视觉应用软件作为上位 机视觉软件和机器人控制系统通信媒介，将位置信息转化成机器人能读写的程序 数据。
优选地，在上述合模机器人系统中，所述上位机视觉处理软件包括用于数据 分析处理的处理器、采集模块、信号输入模块、摄像头信号输入模块、图像采集 模块、电机驱动模块、马达驱动模块、以及通讯模块；所述采集模块采集电机转 动特征信号并传输至处理器，所述信号输入模块以及相机位置信号输入模块接收 模具位置信号以及摄像头位置信号并传输至处理器，所述图像采集模块采集相机 拍摄图像信号并传输至处理器，所述处理器将信号分析处理后发送指令给电机驱 动模块以及马达驱动模块，使电机驱动模块以及马达驱动模块分别控制电机以及 马达运作。
优选地，在上述合模机器人系统中，所述螺丝锁紧定位系统用于从螺丝放置 机构中抓取螺丝并将其放入模具的螺丝孔位中。
优选地，在上述合模机器人系统中，当模具识别系统扫描到模具的识别码后， 由机器人程序自行决定应选取何型号的螺丝紧固头，机器人程序中根据控制系统 发过来的不同模具型号指令去执行相应的螺丝抓取和锁螺丝，模具定位系统主要 用于检查螺丝放置机构中是否有空料位和对模具上螺丝孔位进行精确定位，最大 程度上确保了螺丝漏抓和漏拧。
实施例二：
一种合模机器人系统，所述模具包括依次设置的模具上模、模具中模、模具 下模；所述作业支架设置有作业支架入口，所述作业支架入口设置有模具识别系 统，所述模具识别系统扫描模具上的识别码，所述模具识别系统与控制系统电连 接，由模具识别系统向控制系统传递模具上的识别码信息，所述控制系统调出对 应此识别码对应模具的操作程序，所述合模机器人设置有模具定位系统定位模具， 所述工作平台移动到合模位置后，合模机器人通过模具定位系统用于定位模具， 并结合控制系统中模具的模型，准确抓取模具的中模部分，放到下模部分上，控 制系统控制工作平台移出，在模具中放入材料，工作平台移动到合模位置，合模 机器人抓取模具上模部分将模具合上。
优选地，所述模具定位系统包括合模机器人定位系统和螺丝锁紧定位系统， 所述螺丝锁紧定位用于从螺丝放置机构中抓取螺丝并将其放入模具的螺丝孔位 中。
优选地，所述模具识别系统安装在作业支架入口上方处，当模具通过入口时， 可以通过模具上的识别码快速识别模具的型号，将标记信号提供给控制系统，由 控制系统调出相对应的合模程序，并有机械臂去执行搬运动作。
优选地，当模具识别系统扫描到模具的识别码后，由合模机器人程序自行决 定应选取何型号的螺丝紧固头，合模机器人程序中根据控制系统发过来的不同模 具型号指令去执行相应的螺丝抓取和锁螺丝。
优选地，所述模具定位系统安装于合模机器人的机械臂前方，主要用于检查 螺丝放置机构中是否有空料位和对模具上螺丝孔位进行精确定位，最大程度上确 保了螺丝漏抓和漏拧。
优选地，所述拧紧装置中的扭力检测系统会制定一定的规则，将拧紧过程中 产生的的异常扭力值视为错拧，避免了错拧情况的发生。
优选地，所述合模机器人系统还设置有螺丝紧固头放置平台8，所述螺丝紧 固头放置平台安装于合模机器人的左侧边。
优选地，所述模具定位系统的定位精度不大于±0.05mm，可以精确识别模具 各组成部分的位置，形状，孔位，通过对取螺丝料盘拍照实现不同型号螺丝的抓 取以及规避料盘无料的可能性。
优选地，所述传输装置包括第一条传送轨道平台和第二条传送轨道平台，在 锁紧螺丝后，工作平台移动到吊装位置，将模具吊走，第一条传送轨道平台上的 作业完成，所述锁螺丝机器人和合模机器人转动到第二条传动轨道平台，进行操 作。
优选地，所述合模机器人机械臂外部自动运行状态下，可实现自动回原点， 避免手动移动机械臂可能会造成工装夹具的碰撞；视觉系统可通过拍照定位，将 位置偏移信息发送给机械臂，自动修正搬运位置、抓取螺丝位置和拧紧螺丝位置。
至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域 技术人员应当对本申请有了清楚的认识。
需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为 所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各 元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式。
还需要说明的是，本文可提供包含特定值的参数的示范，但这些参数无需确 切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应值。实施 例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右” 等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本申请的保护范围。此外，除非特别描 述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需 设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合 搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组 合形成更多的实施例。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并 非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其 他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关 领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的 精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种合模机器人系统，其特征在于：包括模具(1)、工作平台(2)、作业支架(3)、螺丝放置机构(4)、模具识别系统、合模机器人(5)、控制系统；所述模具以及螺丝放置机构设置于工作平台上方，所述工作平台下方设置有传输装置(6)，所述工作平台位于合模机器人的前方，所述控制系统位于合模机器人的后方靠近一侧处，所述模具包括依次设置的模具上模、模具中模、模具下模；所述作业支架设置有作业支架入口，所述作业支架入口设置有模具识别系统(7)，所述模具识别系统扫描模具上的识别码，所述模具识别系统与控制系统电连接，由模具识别系统向控制系统传递模具上的识别码信息，所述控制系统调出对应此识别码对应模具的操作程序，所述合模机器人设置有模具定位系统定位模具，所述工作平台移动到合模位置后，合模机器人通过模具定位系统用于定位模具，并结合控制系统中模具的模型，准确抓取模具的中模部分，放到下模部分上，控制系统控制工作平台移出，在模具中放入材料，工作平台移动到合模位置，合模机器人抓取模具上模部分将模具合上。
2.根据权利要求1所述一种合模机器人系统，其特征在于：所述模具定位系统包括合模机器人定位系统和螺丝锁紧定位系统，所述螺丝锁紧定位用于从螺丝放置机构中抓取螺丝并将其放入模具的螺丝孔位中。
3.根据权利要求1所述一种合模机器人系统，其特征在于：所述模具识别系统安装在作业支架入口上方处，当模具通过入口时，可以通过模具上的识别码快速识别模具的型号，将标记信号提供给控制系统，由控制系统调出相对应的合模程序，并有机械臂去执行搬运动作。
4.根据权利要求3所述一种合模机器人系统，其特征在于：当模具识别系统扫描到模具的识别码后，由合模机器人程序自行决定应选取何型号的螺丝紧固头，合模机器人程序中根据控制系统发过来的不同模具型号指令去执行相应的螺丝抓取和锁螺丝。
5.根据权利要求1所述一种合模机器人系统，其特征在于：所述模具定位系统安装于合模机器人的机械臂前方，主要用于检查螺丝放置机构中是否有空料位和对模具上螺丝孔位进行精确定位，最大程度上确保了螺丝漏抓和漏拧。
6.根据权利要求1所述一种合模机器人系统，其特征在于：所述拧紧装置中的扭力检测系统会制定一定的规则，将拧紧过程中产生的的异常扭力值视为错拧，避免了错拧情况的发生。
7.根据权利要求1所述一种合模机器人系统，其特征在于：所述合模机器人系统还设置有螺丝紧固头放置平台(8)，所述螺丝紧固头放置平台安装于合模机器人的左侧边。
8.根据权利要求1所述一种合模机器人系统，其特征在于：所述模具定位系统的定位精度不大于±0.05mm，可以精确识别模具各组成部分的位置，形状，孔位，通过对取螺丝料盘拍照实现不同型号螺丝的抓取以及规避料盘无料的可能性。
9.根据权利要求1所述一种合模机器人系统，其特征在于：所述传输装置包括第一条传送轨道平台和第二条传送轨道平台，在锁紧螺丝后，工作平台移动到吊装位置，将模具吊走，第一条传送轨道平台上的作业完成，所述锁螺丝机器人和合模机器人转动到第二条传动轨道平台，进行操作。
10.根据权利要求1所述一种合模机器人系统，其特征在于：所述合模机器人机械臂外部自动运行状态下，可实现自动回原点，避免手动移动机械臂可能会造成工装夹具的碰撞；视觉系统可通过拍照定位，将位置偏移信息发送给机械臂，自动修正搬运位置、抓取螺丝位置和拧紧螺丝位置。
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