CN111975389A - 一种基于视觉识别机器人的生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于视觉识别机器人的生产线，包括：视觉识别系统、沿导轨行走的机器人和上料输送机构、第一加工设备、第二加工设备、清洗设备、中转台、下料输送机构；视觉识别系统包括调整平台、粗定位视觉相机、精定位视觉相机和用于处理粗定位视觉相机、精定位视觉相机识别的信息并将处理结果反馈到机器人的处理模块；机器人设有用于夹取工件的夹取部；清洗设备设有清洗槽。本发明的基于视觉识别机器人的生产线，其采用机器人配合视觉识别自动进行工件的转移，减少人力成本，降低人为错误，设置了清洗装置，加工后的工件无碎屑粘附，保证加工的精度度。

Description

一种基于视觉识别机器人的生产线

技术领域

本发明属于节温器生产设备领域，具体涉及一种基于视觉识别机器人的生产线。

背景技术

目前，节温器的生产中需要经过两个不同的加工设备进行加工，这两个加工设备加工分别加工工件的两个不同的面，当前工件的加工取放都是由产线员工手动取放的，先将工件放入第一加工设备，加工完成后，手动取出工件，转移到第二加工设备，再将工件调整加工面后放入第二加工设备，第二加工设备加工完成后，手动取出工件再放到成品收纳处中。整个过程中都需要员工手动取放和转移工件，耗费人力较大，并且还经常出现搞乱顺序的情况。

此外，加工的过程中会产生切削碎屑并粘附在工件上，若直接在第一步加工后直接将工件放入第二加工设备进行加工，碎屑会影响该工件在第二加工设备中的装夹精度，最终导致工件加工精度变差，不符合产品需求。

因此，需要一种新的技术以解决现有技术中节温器生产过程中人力耗费较大、失误多，碎屑影响产品精度的问题。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种基于视觉识别机器人的生产线，其采用机器人配合视觉识别自动进行工件的转移，减少人力成本，降低人为错误，设置了清洗装置，加工后的工件无碎屑粘附，保证加工的精度度。

本发明采用了以下技术方案：

一种基于视觉识别机器人的生产线，包括：视觉识别系统、沿导轨行走的机器人和分别毗邻所述导轨布置的上料输送机构、第一加工设备、第二加工设备、清洗设备、中转台、下料输送机构；

所述机器人设有用于夹取工件的夹取部，所述夹取部对应所述第一加工设备、所述第二加工设备的加工面在所述工件上的夹取点位分别位于所述工件的相对两面；

所述视觉识别系统包括调整平台、粗定位视觉相机、精定位视觉相机和用于处理所述粗定位视觉相机、所述精定位视觉相机识别的信息并将处理结果反馈到机器人的处理模块；所述粗定位视觉相机位于所述上料输送机构上方用于对所述上料输送机构上的工件进行识别定位；所述精定位视觉相机位于所述导轨的一侧用于对所述机器人夹持着的工件进行识别定位，所述调整平台位于所述导轨的一侧用于供所述机器人在所述精定位视觉相机定位后放置所述工件；

所述清洗设备设有清洗槽，所述清洗槽开设有可供所述机器人将夹持的工件伸入清洗槽内进行清洗的槽口；

所述中转台上设有用于放置所述工件的承托部且所述工件放置在所述承托部上时所述夹取点位均暴露在所述承托部的上侧。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述上料输送机构具有可同时排列若干工件且将各所述工件同步平移的第一输送部和用于驱动所述第一输送部的第一驱动装置，所述第一输送部的末端毗邻所述导轨，所述粗定位视觉相机位于所述第一输送部的上方。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述上料输送机构还包括位于所述第一输送部的末端的用于检测所述第一输送部的末端有无工件的第一工件检测装置，所述第一工件检测装置与所述第一驱动装置电连接。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述下料输送机构具有可同时排列若干工件且将各所述工件同步平移的第二输送部和用于驱动所述第二输送部的第二驱动装置，所述第二输送部的末端毗邻所述导轨。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述下料输送机构还包括位于所述第二输送部的前端的用于检测所述第二输送部的前端是否摆满工件的第二工件检测装置，所述第二工件检测装置与所述第二驱动装置电连接。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述第二输送部为输送板链，所述下料输送机构还包括位于所述输送板链下方的集水槽，所述集水槽的开口向上设置，所述集水槽还连接有排水管。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述清洗设备还包括吹气系统，所述清洗槽的上侧靠近所述槽口的位置设有若干吹气喷嘴，所述吹气喷嘴与所述吹气系统连接。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述中转台的上端面设有定位块、定位销和仿形定位槽，所述仿形定位槽的形状与所述工件放置时的底端的形状相匹配，所述工件的底端还设有与所述定位块、定位销上下适配的定位凹槽和定位销孔。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述清洗设备设有两台并分别位于所述中转台的两侧，所述第一加工设备、第二加工设备分别位于两所述清洗设备的两侧。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述上料输送机构和所述下料输送机构沿同一直线布置且与所述导轨相垂直，整体呈T型。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明中，采用上料输送机构和下料输送机构来输送工件，机器人在视觉识别系统的辅助下可以夹取上料输送机构上的工件，并调整好位置放入到第一加工设备进行加工，加工后机器人取出工件并在清洗槽内清洗掉碎屑，保证后续加工的精度，再将工件放置在中转台上，机器人从另一面的夹取点夹取工件，实现工件的夹取位置的切换，再将工件放入到第二加工设备进行加工，加工完后，机器人将工件取出并再次清洗，清洗后将工件放到下料输送机构上。采用本生产线能够大大减少人力的使用，降低人力成本，并且可提高加工精度，降低人为错误，保证加工精度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术作进一步地详细说明：

图1是本发明的基于视觉识别机器人的生产线的布局图；

图2是本发明的上料输送机构和视觉识别系统的示意图；

图3是本发明的清洗设备的示意图；

图4是本发明的下料输送机构的示意图；

图5是本发明的视觉识别系统与机器人的连接示意图。

附图标记：

10-视觉识别系统；101-调整平台；102-粗定位视觉相机；103-精定位视觉相机；104-处理模块；

20-导轨；

30-机器人；301-夹取部；

40-上料输送机构；401-第一输送部；402-第一工件检测装置；

50-第一加工设备；

60-第二加工设备；

70-清洗设备；701-清洗槽；702-吹气喷嘴；

80-中转台；

90-下料输送机构；901-第二输送部；902-第二工件检测装置；903-集水槽；904-排水管；

100-地板；

110-工件。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。

参照图1至图5，一种基于视觉识别机器人的生产线，包括：视觉识别系统10、沿导轨20行走的机器人30和分别毗邻所述导轨20布置的上料输送机构40、第一加工设备50、第二加工设备60、清洗设备70、中转台80、下料输送机构90，都布置在机器人30的操作范围内，保证机器人30能够进行夹取、转移等操作。

这这里，第一加工设备50和第二加工设备60都是克迈特MT52A加工中心，两者采用不同的夹具夹紧工件的不同的面，以加工工件不同的部位，这部分采用的工件方式与常规的方式相同，在此不做赘述。

所述视觉识别系统10包括调整平台101、粗定位视觉相机102、精定位视觉相机103和用于处理所述粗定位视觉相机102、所述精定位视觉相机103识别的信息并将处理结果反馈到机器人30的处理模块104；所述粗定位视觉相机102位于所述上料输送机构40上方用于对所述上料输送机构40上的工件110进行识别定位；所述精定位视觉相机103位于所述导轨20的一侧用于对所述机器人30夹持着的工件110进行识别定位，所述调整平台101位于所述导轨20的一侧用于供所述机器人30在所述精定位视觉相机103定位后放置所述工件110。多个工件110摆放在上料输送机构40上，粗定位视觉相机102从上方对上料输送机构40上的工件110进行拍照，拍照后经处理获得各个工件110的位置坐标，然后机器人30根据坐标夹取一个工件110，移动到精定位视觉相机103前，精定位相机对该工件110进行拍照，识别出夹取的偏差值，机器人30将该工件110转移到调整平台101的上方，竖直放下并松开，机器人30再根据偏差值调整夹取部301的位置，再竖直下降，夹取起该工件110。到了这一步，工件110的位置已经调整好，后续机器人30只需要按照预定的动作转移工件110即可，无需再做精度调整。视觉识别系统10中，粗定位视觉相机102和精定位视觉相机103像素分别为500万像素和1200万像素。

其中，由于粗定位视觉相机102的拍照范围有限，不能够完全覆盖整个上料输送机构40，只覆盖一部分，因此机器人30夹取工件110时也仅夹取该范围内的工件110，当该范围内的工件110夹取完后，上料输送机构40可将工件110输送到该拍照范围内并停下，以使机器人30能够继续夹取工件110。

其中，机器人30能够在导轨20的任一位置停止和移动，机器人30包括底部的行走车和行走车上的六轴机械臂，行走车由伺服电机控制行走的位置，可随时停下。所述机器人30设有用于夹取工件110的夹取部301，该夹取部301就设置在六轴机械臂的末端。具体地，夹取部301为气动三爪夹具，夹取牢固，上面还装有喷气头，可对机床工装及工件110上的残留屑做吹气清理，防止出现垫渣。更具体地，该行走机器人30为发那科的工业机器人30。

所述夹取部301对应所述第一加工设备50、所述第二加工设备60的加工面在所述工件110上的夹取点位分别位于所述工件110的相对两面，这两个夹取点位分别为第一夹取点位(与第一加工设备50对应)和第二夹取点位(与第二加工设备60对应)，这是因为第一加工设备50和第二加工设备60加工的是不同的两面，因此将工件110放入加工设备时需要夹取不同的位置以使得工件110放入加工设备时待加工的面位置适合。例如第一加工设备50加工A面，第二加工设备60加工B面，将工件110放入第一加工设备50时需要A面朝向第一加工设备50的刀具，则需要夹持第一夹取点位才能够使得放入第一加工设备50的工件110A面朝向刀具。同样，工件110再第二加工设备60时需要B面朝向刀具，则需要夹持第二夹持点放入第二加工设备60，使得工件110的B面朝向第二加工设备60的刀具。

当需要将工件110放入第一加工设备50进行加工时，夹取部301夹取该工件110的第一夹取点位并将工件110放入到第一加工设备50进行加工，加工完成后，同样夹取第一夹取点位将工件110从第一加工设备50取出。当工件110需要放入第二加工设备60进行加工时，夹取部301夹取该工件110的第二夹取点位并将工件110放入到第二加工设备60进行加工，加工完成后，同样夹取第二夹取点位将工件110从第二加工设备60取出。由于在一开始时，机器人30就需要夹取第一夹取点位，因此工件110摆放在上料输送装置上时第一夹取点位应当朝上，这部分的摆放由产线员工来手动摆放。此外，由于上述过程中夹取部301队工件110的夹取点位需要由第一夹取点位更换为第二夹取点位，因此需要一个地方将工件110放下来进行夹取点位的切换，针对这一点，设置了中转台80。

所述清洗设备70设有清洗槽701，所述清洗槽701开设有可供所述机器人30将夹持的工件110伸入清洗槽701内进行清洗的槽口，第一加工设备50加工后，机器人30夹取着工件110伸入清洗槽701内，清洗槽701内存有清洁用的水，在这里可以设定机器人30带动工件110上下移动以浸刷工件110，使工件110上附着的碎屑与工件110分离，以保证后续工件110上无碎屑，保证加工精度。清洗完成后，接下来需要将工件110放到中转台80上切换夹持点位。具体地，清洗设备70包括设有所述清洗槽701的槽箱，槽箱的下端四角固定有支撑脚，槽箱上端为所述槽口。

所述中转台80上设有用于放置所述工件110的承托部且所述工件110放置在所述承托部上时所述夹取点位均暴露在所述承托部的上侧，当机器人30将经第一加工设备50加工后的工件110清洗后，在放入第二加工设备60前先切换夹持点位，以保证接下来放入的工件110的摆放是符合第二加工设备60加工要求的。

基于上述的结构，以下简述本发明的工作过程：

产线员工将待加工的工件110摆放在上料输送机构40上且工件110的第一夹取点位朝上摆放；上料输送机构40启动将工件110转移到粗定位视觉相机102的拍照范围内；粗定位视觉相机102拍照并识别工件110位置，机器人30的夹取部301夹取工件110的第一夹取点将工件110拿起；机器人30将工件110转移到精定位视觉相机103前进行拍照，拍照后识别出该工件110的夹取偏差值，机器人30将工件110放在调整平台101上并松开；机器人30根据偏差值纠正夹取部301的位置，再次夹取第一夹取点将工件110拿起；机器人30转移到第一加工设备50前方，将工件110放入第一加工设备50加工；机器人30取出第一加工设备50内加工好加工件110(此时是夹取第一夹取点位)，转移到清洗设备70，将工件110伸入清洗槽701的槽口，对工件110上的碎屑进行清洗；机器人30将清洗好的工件110摆放在中转台80上，此时第一夹取点位和第二夹取点位均暴露出来；机器人30夹取第二夹取点位，将工件110拿起，并放入到第二加工设备60中进行加工；机器人30取出第二加工设备60加工好的工件110，再次进行清洗；清洗后将工件110放在下料输送机构90上；机器人30再次返回上料输送机构40夹取工件110，如此循环。

由上可知，本发明仅需要产线员工对工件110进行摆放即可，大大减少人力的使用，降低人力成本，并且通过机器人30进行工件110的夹取、转移和清洗，可提高加工精度，降低人为错误，保证加工精度。

需要说明的是，第一加工设备50、清洗设备70、中转台80、第二清洗设备70的相关坐标均预存在机器人30的控制系统内，可根据预设的值进行工件110的夹取和转移，因此仅需要在上料输送机构40处设置视觉识别，而在识别定位后仅需要按照预设值控制动作即可。

其中，所述上料输送机构40具有可同时排列若干工件110且将各所述工件110同步平移的第一输送部401和用于驱动所述第一输送部401的第一驱动装置，所述第一输送部401的末端毗邻所述导轨20，所述粗定位视觉相机102位于所述第一输送部401的上方。第一输送部401可一次摆放很多工件110，当粗定位视觉相机102的拍照范围内的工件110都被夹走后，第一驱动装置可驱动第一输送部401将工件110平移前送，直至拍照范围内有工件110。具体地，上料输送机构40是皮带输送机构，具有一不锈钢框架、滚筒、传动轮，滚筒有两个并转动安装在不锈钢框架上，传动轮与滚筒固定连接。第一输送部401为输送皮带，其张紧在两滚筒上，第一驱动装置为皮带输送机构的伺服电机，与传动轮连接，伺服电机启动后通过传动轮带动滚筒转动，进而带动输送皮带运动。

在实际的生产中，可设置机器人30仅夹取第一输送部401末端一排的工件110，每当最末端的一排夹取完后，第一输送部401往前移动一排的距离，为了对最后一排的工件110进行检测，所述上料输送机构40还包括位于所述第一输送部401的末端的用于检测所述第一输送部401的末端有无工件110的第一工件110检测装置402，所述第一工件110检测装置402与所述第一驱动装置电连接。当第一工件110检测装置402检测到第一输送部401的末端没有工件110时，第一驱动装置驱动第一输送部401向前输送一排。

同样地，所述下料输送机构90具有可同时排列若干工件110且将各所述工件110同步平移的第二输送部901和用于驱动所述第二输送部901的第二驱动装置，所述第二输送部901的末端毗邻所述导轨20。第二输送部901可以同时摆放很多工件110，并且摆放后还能够将工件110往前输送。

在实际的生产中，可设置机器人30仅将工件110摆放在第二输送部901最前端一排，每当最前端摆满工件110后，第二输送部901往前移动一排的距离，为了对最前一排的工件110进行检测，所述下料输送机构90还包括位于所述第二输送部901的前端的用于检测所述第二输送部901的前端是否摆满工件110的第二工件110检测装置902，所述第二工件110检测装置902与所述第二驱动装置电连接。第二工件110检测装置902检测到前端摆满工件110后，第二输送部901往前移动一排距离。此外，第二输送部901的末端还设有第三工件110检测装置，当末端检测到工件110时，说明此时第二输送部901上已经摆满工件110了，此时发出警报(即设置了报警器，与第三工件110检测装置电连接)，提醒产线人员取走第二输送部901上的工件110，避免工件110掉落。

具体地，所述第二输送部901为输送板链，第二输送机构还设置了不锈钢框架、传动齿轮，传动齿轮有两组并分别转动安装在不锈钢框架的前后两端，输送板链套装在传动齿轮上，所述下料输送机构90还包括位于所述输送板链下方的集水槽903，所述集水槽903的开口向上设置，所述集水槽903还连接有排水管904。由于工件110在第二加工设备60加工后还经过了一次清洗再放到第二输送部901上，此时工件110上会残留有水，输送板链是有间隙地，可以使水往下渗漏，排到集水槽903内，最后由排水管904排出。此外，产线的地板100在导轨20的两侧设置为镂空状，地板100的下方也设置集水槽903，用于收集工件110转移过程低落的水滴。

优选地，所述清洗设备70还包括吹气系统，所述清洗槽701的上侧靠近所述槽口的位置设有若干吹气喷嘴702，所述吹气喷嘴702与所述吹气系统连接，可以通过吹气系统往吹气喷嘴702供气，吹气喷嘴702能够喷出气流吹走工件110上附着的碎屑，进一将工件110上的碎屑与工件110分离。具体地，喷气吹嘴固定在槽箱的侧壁上。

具体地，所述中转台80的上端面设有定位块、定位销和仿形定位槽，所述仿形定位槽的形状与所述工件110放置时的底端的形状相匹配，所述工件110的底端还设有与所述定位块、定位销上下适配的定位凹槽和定位销孔。工件110通过定位块、定位销和仿形定位槽来稳定安放在中转台80上，避免夹取部301松开后工件110发生偏移，影响后续的夹取定位。

优选地，所述清洗设备70设有两台并分别位于所述中转台80的两侧，所述第一加工设备50、第二加工设备60分别位于两所述清洗设备70的两侧，可分别对两个加工设备加工后的工件110进行清洗，同时这样的布置顺序也能够避免机器人30重复移动，其仅需要从一端移动到另一端即可。

其中，所述上料输送机构40和所述下料输送机构90沿同一直线布置且与所述导轨20相垂直，整体呈T型，上料和下料设置在相近的地方，便于作业人员在两个工位上转移。

优选地，所述导轨20的两侧均设有一组第一加工设备50、第二加工设备60、清洗设备70、中转台80，即该产线上采用一台机器人30可同时供应两台第一加工设备50、第二加工设备60的加工，进一步提升生产效率。

本发明所述的基于视觉识别机器人的生产线的其它内容参见现有技术，在此不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种基于视觉识别机器人的生产线，其特征在于，包括：视觉识别系统、沿导轨行走的机器人和分别毗邻所述导轨布置的上料输送机构、第一加工设备、第二加工设备、清洗设备、中转台、下料输送机构；

所述视觉识别系统包括调整平台、粗定位视觉相机、精定位视觉相机和用于处理所述粗定位视觉相机、所述精定位视觉相机识别的信息并将处理结果反馈到机器人的处理模块；所述粗定位视觉相机位于所述上料输送机构上方用于对所述上料输送机构上的工件进行识别定位；所述精定位视觉相机位于所述导轨的一侧用于对所述机器人夹持着的工件进行识别定位，所述调整平台位于所述导轨的一侧用于供所述机器人在所述精定位视觉相机定位后放置所述工件；

所述机器人设有用于夹取工件的夹取部，所述夹取部对应所述第一加工设备、所述第二加工设备的加工面在所述工件上的夹取点位分别位于所述工件的相对两面；

所述清洗设备设有清洗槽，所述清洗槽开设有可供所述机器人将夹持的工件伸入清洗槽内进行清洗的槽口；

所述中转台上设有用于放置所述工件的承托部且所述工件放置在所述承托部上时所述夹取点位均暴露在所述承托部的上侧。

2.根据权利要求1所述的基于视觉识别机器人的生产线，其特征在于：所述上料输送机构具有可同时排列若干工件且将各所述工件同步平移的第一输送部和用于驱动所述第一输送部的第一驱动装置，所述第一输送部的末端毗邻所述导轨，所述粗定位视觉相机位于所述第一输送部的上方。

3.根据权利要求2所述的基于视觉识别机器人的生产线，其特征在于：所述上料输送机构还包括位于所述第一输送部的末端的用于检测所述第一输送部的末端有无工件的第一工件检测装置，所述第一工件检测装置与所述第一驱动装置电连接。

4.根据权利要求1所述的基于视觉识别机器人的生产线，其特征在于：所述下料输送机构具有可同时排列若干工件且将各所述工件同步平移的第二输送部和用于驱动所述第二输送部的第二驱动装置，所述第二输送部的末端毗邻所述导轨。

5.根据权利要求4所述的基于视觉识别机器人的生产线，其特征在于：所述下料输送机构还包括位于所述第二输送部的前端的用于检测所述第二输送部的前端是否摆满工件的第二工件检测装置，所述第二工件检测装置与所述第二驱动装置电连接。

6.根据权利要求4所述的基于视觉识别机器人的生产线，其特征在于：所述第二输送部为输送板链，所述下料输送机构还包括位于所述输送板链下方的集水槽，所述集水槽的开口向上设置，所述集水槽还连接有排水管。

7.根据权利要求1所述的基于视觉识别机器人的生产线，其特征在于：所述清洗设备还包括吹气系统，所述清洗槽的上侧靠近所述槽口的位置设有若干吹气喷嘴，所述吹气喷嘴与所述吹气系统连接。

8.根据权利要求1所述的基于视觉识别机器人的生产线，其特征在于：所述中转台的上端面设有定位块、定位销和仿形定位槽，所述仿形定位槽的形状与所述工件放置时的底端的形状相匹配，所述工件的底端还设有与所述定位块、定位销上下适配的定位凹槽和定位销孔。

9.根据权利要求1所述的基于视觉识别机器人的生产线，其特征在于：所述清洗设备设有两台并分别位于所述中转台的两侧，所述第一加工设备、第二加工设备分别位于两所述清洗设备的两侧。

10.根据权利要求1所述的基于视觉识别机器人的生产线，其特征在于：所述上料输送机构和所述下料输送机构沿同一直线布置且与所述导轨相垂直，整体呈T型。

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