CN111940950A - 一种基于机器视觉的焊装自动线柔性上料系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种基于机器视觉的焊装自动线柔性上料系统。该系统包括料车、料车导向装置、料车定位装置、零件识别装置、第一、二视觉相机和支架；料车导向装置固定在料车的下端；料车定位装置固定在料车的一端、料车导向装置的后端；料车的一侧固定有零件识别装置；第一、二视觉相机固定在料口的上方。本发明采用了机器视觉引导机器人在料口料车取件的形式；料车推入料口后仅需要简单定位，就能够满足机器人取件的要求。因为不需要机械精确定位，料车的结构大大简化，制造精度要求降低，重量也得以减轻。同时，系统仅需对料车中轴线的前端进行定位，使得料口能够适应不同宽度和长度的料车，不同车型、不同类型零件可以在同一料口上件，实现柔性化。

Description

一种基于机器视觉的焊装自动线柔性上料系统

技术领域

本发明属于汽车技术领域，具体的说是一种基于机器视觉的焊装自动线柔性上料系统。

背景技术

料车上料口在自动化焊装车间的应用十分普遍，为实现机器人能够从料车自动取件，常采用精定位料车及精定位上料口的形式，通过保证精定位料车自身精度及其在料口的定位精度满足机器人固定轨迹取件的需要。这种上料形式存在三个方面的主要缺陷：1.车型柔性较差，为确保实现料车的精确定位，料车和料口需要有相配合的精定位机构，料车的尺寸大小等被限制，因此柔性有限；2.料车的制造和调试难度大，为保证生产持续进行，需要交替使用多个料车，这些料车的一致性要求较高，增加了制造和调试的难度；3.操作不变，为确保料车长期使用不出现变形，料车的框架设计需要较高的强度，造成料车质量增加，推动时较费力。

发明内容

本发明提供了一种简单的基于机器视觉的焊装自动线柔性上料系统，本发明采用了机器视觉引导机器人在料口料车取件的形式。料车推入料口后仅需要简单定位，就能够满足机器人取件的要求。因为不需要机械精确定位，料车的结构大大简化，制造精度要求降低，重量也得以减轻。同时，系统仅需对料车中轴线的前端进行定位，使得料口能够适应不同宽度和长度的料车，不同车型、不同类型零件可以在同一料口上件，实现柔性化，解决了现有料车存在的上述问题。

本发明技术方案结合附图说明如下：

一种基于机器视觉的焊装自动线柔性上料系统，该系统包括料车1-1、料车导向装置1-2、料车定位装置1-3、零件识别装置1-4、第一视觉相机1-5、第二视觉相机1-6和支架1-7；所述料车导向装置1-2固定在料车1-1的下端；所述料车定位装置1-3固定在料车1-1的一端、料车导向装置1-2的后端；所述料车1-1的一侧固定有零件识别装置1-4；所述第一视觉相机1-5和第二视觉相机1-6通过支架1-7固定在料口的上方。

所述料车1-1包括料车框架2-1、第一导向轮2-2、第二导向轮2-3和限位块2-4；所述料车框架2-1的底部安装有第一导向轮2-2和第二导向轮2-3；所述料车1-1底部最前端固定有限位块2-4。

所述第一导向轮2-2和第二导向轮2-3沿料车行驶方向分布，其轴线垂直于水平面。

所述料车定位装置1-3包括基架3-1、第一导轨3-2、第二导轨3-3、缓冲器3-4、检测开关3-5、定位块3-6、夹紧气缸3-7和夹紧块3-8；所述料车定位装置1-3通过基架3-1两端的基架底座设置在地面上；所述基架3-1上安装有第一导轨3-2和第二导轨3-3，二者中间是料车导向轮通道；所述基架3-1的末端固定有缓冲器3-4、检测开关3-5和夹紧气缸3-7；所述缓冲器3-4抵住料车1-1的前端；所述夹紧气缸3-7上设置有夹紧块3-8。

所述第一导轨3-2和第二导轨3-3的到像面的距离大于第一导向轮2-2和第二导向轮2-3的直径。

所述零件识别装置1-4由若干个光电传感器构成。

所述零件识别装置1-4与中控系统连接。

所述第一视觉相机1-5和第二视觉相机1-6与中控系统连接。

所述料车导向装置1-2的两个导向面外扩呈60度角。

所述零件识别装置1-4至少有两个。

本发明的有益效果：

1)料车推入料口后仅需要简单定位，就能够满足机器人取件的要求；

2)因为不需要机械精确定位，料车的结构大大简化，制造精度要求降低，重量也得以减轻；

3)本发明仅需对料车中轴线的前端进行定位，使得料口能够适应不同宽度和长度的料车，不同车型、不同类型零件可以在同一料口上件，实现柔性化。

4)本发明能够满足不同车身零件的柔性化上件需求，便于工人操作，且降低料车制造和调试难度，工艺性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中料车的结构示意图；

图3为本发明中料车定位装置的结构示意图；

图4为料车定位原理图。

图中：1-1、料车；1-2、料车导向装置；1-3、料车定位装置；1-4、零件识别装置；1-5、第一视觉相机；1-6、第二视觉相机；1-7、支架；2-1、料车框架；2-2、第一导向轮；2-3、第二导向轮；2-4、限位块；3-1、基架；3-2、第一导轨；3-3、第二导轨；3-4、缓冲器；3-5、检测开关；3-6、定位块；3-7、夹紧气缸；3-8、夹紧块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

一种基于机器视觉的焊装自动线柔性上料系统，用于汽车车身自动化焊装线的料口上件，有助于提高上料口的柔性，降低上料器具的调试难度，减轻操作者的劳动强度。

参阅图1，该系统包括料车1-1、料车导向装置1-2、料车定位装置1-3、零件识别装置1-4、第一视觉相机1-5、第二视觉相机1-6和支架1-7。

所述料车导向装置1-2固定在料车1-1的下端；所述料车定位装置1-3固定在料车1-1的一端、料车导向装置1-2的后端；所述料车1-1的一侧固定有零件识别装置1-4；所述第一视觉相机1-5和第二视觉相机1-6通过支架1-7固定在料口的上方。

所述料车1-1用来装载车身零件，可在人工推动下行走。

所述料车导向装置1-2固定在料车1-1的最外侧，其两个导向面外扩呈60度角。

所述料车定位装置1-3可以用来给料车定位。

所述零件识别装置1-4由若干个光电传感器构成，用来识别车型，根据车型区分的需要。

所述零件识别装置1-4可以有多个。

参阅图2，所述料车1-1包括料车框架2-1、第一导向轮2-2、第二导向轮2-3、限位块2-4和若干定位部件；所述料车框架2-1的底部安装有第一导向轮2-2和第二导向轮2-3；所述料车1-1底部最前端固定有限位块2-4。

所述第一导向轮2-2和第二导向轮2-3沿料车行驶方向分布，其轴线垂直于水平面。

参阅图3，所述料车定位装置1-3包括基架3-1、第一导轨3-2、第二导轨3-3、缓冲器3-4、检测开关3-5、定位块3-6、夹紧气缸3-7和夹紧块3-8；所述料车定位装置1-3通过基架3-1两端的基架底座设置在地面上；所述基架3-1上安装有第一导轨3-2和第二导轨3-3，二者中间是料车导向轮通道；所述基架3-1的末端固定有缓冲器3-4、检测开关3-5和夹紧气缸3-7；所述缓冲器3-4抵住料车1-1的前端；所述夹紧气缸3-7上设置有夹紧块3-8。

所述第一导轨3-2和第二导轨3-3的导向面的距离大于第一导向轮2-2和第二导向轮2-3的直径，既能使导向轮在其中间运动又起到限制导向轮位置的作用。

所述检测开关3-5用来检测料口内的料车是否到位。

所述缓冲器3-4抵住料车前端，减轻其进入料口时对定位装置的冲击，夹紧气缸夹紧时，限位块和安装在夹紧气缸3-7上的夹紧3-8块将料车的限位块2-4紧紧夹在中间。

本发明仅通过限制料车1-1前后和左右方向的移动对料车定位，即可保证机器人顺利从料口取件。

本发明料车的定位和导向机构都集中在其中轴线靠近前端的部分，不同宽度、长度尺寸的料车可在同一料口上件，使得料口对于不同车型、种类零件的柔性化。

本发明的工作过程为：

参阅图4，工人推动料车1-1进入料口时，料车1-1前端的第一导向轮2-2首先与料车导向装置1-2接触，引导料车1-1进入料车定位装置1-3，随着料车1-1前进，料车1-1的第二导向轮2-3也通过料车导向装置1-2进入料车定位装置1-3，由于料车定位装置1-3的第一导轨3-2和第二导轨3-3间距仅比导向轮直径稍大，两导向轮均被限制，无法左右移动，料车1-1左右的移动或转动也因此被限制，料车1-1继续向前，直至其前端接触料车定位装置1-3的缓冲器3-4，运动速度减慢直至与定位块3-6接触，料车定位装置1-3上检测开关3-5检测到料车到位，工人将料车1-1推入料口后拍按钮，夹紧气缸3-7夹紧，限位块和安装在夹紧气缸上的夹紧块3-8将料车的限位块2-4夹紧，料车前后方向的运动也被限制，从而完成料车的定位，料车定位后，零件识别装置1-4对料车上的车身零件加以识别，并反馈给中控系统，系统判断车身零件是否与需求匹配，若匹配，第一视觉相机1-5和第二视觉相机1-6对车身零件的特征点进行拍照，视觉控制系统根据图像识别出车身零件类型及其位置、姿态等信息并将其反馈上料口中控系统，中控系统修正机器人取件轨迹，完成取件动作。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于机器视觉的焊装自动线柔性上料系统，其特征在于，该系统包括料车(1-1)、料车导向装置(1-2)、料车定位装置(1-3)、零件识别装置(1-4)、第一视觉相机(1-5)、第二视觉相机(1-6)和支架(1-7)；所述料车导向装置(1-2)固定在料车(1-1)的下端；所述料车定位装置(1-3)固定在料车(1-1)的一端、料车导向装置(1-2)的后端；所述料车(1-1)的一侧固定有零件识别装置(1-4)；所述第一视觉相机(1-5)和第二视觉相机(1-6)通过支架(1-7)固定在料口的上方。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的焊装自动线柔性上料系统，其特征在于，所述料车(1-1)包括料车框架(2-1)、第一导向轮(2-2)、第二导向轮(2-3)和限位块(2-4)；所述料车框架(2-1)的底部安装有第一导向轮(2-2)和第二导向轮(2-3)；所述料车(1-1)底部最前端固定有限位块(2-4)。

3.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的焊装自动线柔性上料系统，其特征在于，所述第一导向轮(2-2)和第二导向轮(2-3)沿料车行驶方向分布，其轴线垂直于水平面。

4.根据权利要求3所述的一种基于机器视觉的焊装自动线柔性上料系统，其特征在于，所述料车定位装置(1-3)包括基架(3-1)、第一导轨(3-2)、第二导轨(3-3)、缓冲器(3-4)、检测开关(3-5)、定位块(3-6)、夹紧气缸(3-7)和夹紧块(3-8)；所述料车定位装置(1-3)通过基架(3-1)两端的基架底座设置在地面上；所述基架(3-1)上安装有第一导轨(3-2)和第二导轨(3-3)，二者中间是料车导向轮通道；所述基架(3-1)的末端固定有缓冲器(3-4)、检测开关(3-5)和夹紧气缸(3-7)；所述缓冲器(3-4)抵住料车(1-1)的前端；所述夹紧气缸(3-7)上设置有夹紧块(3-8)。

5.根据权利要求4所述的一种基于机器视觉的焊装自动线柔性上料系统，其特征在于，所述第一导轨(3-2)和第二导轨(3-3)的导向面距离大于第一导向轮(2-2)和第二导向轮(2-3)的直径。

6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的焊装自动线柔性上料系统，其特征在于，所述零件识别装置(1-4)由若干个光电传感器构成。

7.根据权利要求6所述的一种基于机器视觉的焊装自动线柔性上料系统，其特征在于，所述零件识别装置(1-4)与中控系统连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的焊装自动线柔性上料系统，其特征在于，所述第一视觉相机(1-5)和第二视觉相机(1-6)与中控系统连接。

9.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的焊装自动线柔性上料系统，其特征在于，所述料车导向装置(1-2)的两个导向面外扩呈60度角。

10.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的焊装自动线柔性上料系统，其特征在于，所述零件识别装置(1-4)至少有两个。

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