CN112519423A

CN112519423A - 一种网球中心自动定位装置及定位方法

Info

Publication number: CN112519423A
Application number: CN202011384947.9A
Authority: CN
Inventors: 蔡克钱
Original assignee: Wenzhou Zhuoshen Automation Equipment Co ltd
Current assignee: Wenzhou Zhuoshen Automation Equipment Co ltd
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2020-12-02
Publication date: 2021-03-19
Anticipated expiration: 2040-12-02
Also published as: CN112519423B

Abstract

一种网球中心自动定位装置以及定位方法，包括Z轴调整机构、X轴调整机构、Y轴调整机构、识别机构、控制中心，其根据识别机构识别网球表面线条，并根据表面线条的位置，在X轴、Y轴、Z轴上分别进行调整，实现中心自动定位，不仅减少人工劳动，降低人工成本，而且便于实现全自动的生产作业，自动化程度高，提高工作效率和生产质量。

Description

一种网球中心自动定位装置及定位方法

技术领域

本发明涉及一种网球加工生产设备，具体涉及一种网球中心自动定位装置以及定位方法。

背景技术

生产或销售网球的厂家，通常都会在网球上喷涂印刷相关logo标志或者其它一些具有显著特性的图案和钻孔等。

但是网球的球皮通常采用两片球皮相互衔接组成，如图5所示，网球5表面通常会具有的线条51，由于该线条51的存在，为了喷涂印刷均匀对称，外观美观，喷涂印刷时必须要进行中心定位，以确保印刷在指定位置。

目前，通常都是通过人工手动定位，将网球按照其定位中心点O正面朝上摆放，具体如图5所示，采用人工操作，不仅人工劳动大，生产成本高，而且自动化程度低，工作效率低。

发明内容

为了克服背景技术的不足，本发明提供一种网球中心自动定位装置以及定位方法。

本发明所采用的技术方案：一种网球中心自动定位装置，包括

一组Z轴调整机构，其包括能沿Z轴方向升降的升降组件，所述升降组件的上端设有能与网球配合的托盘以及驱使托盘绕Z轴旋转的Z轴旋转组件；

两组对称设置的X轴调整机构，所述X轴调整机构包括能沿X轴方向直线移动的第一横移组件，所述第一横移组件的端部设有能与网球配合的第一夹持块以及驱使第一夹持块绕X轴旋转的X轴旋转组件；

两组对称设置的Y轴调整机构，所述Y轴调整机构包括能沿Y轴方向直线移动的第二横移组件，所述第二横移组件的端部设有能与网球配合的第二夹持块以及驱使第二夹持块绕Y轴旋转的Y轴旋转组件；

识别机构，其位于Z轴调整机构的上方，用于识别网球表面的线条；

控制中心，用于接收并处理识别机构的识别信号，以及向Z轴调整机构、X轴调整机构、Y轴调整机构输出控制信号。

所述第一横移组件包括安装座、导向柱、气缸，所述导向柱设有两根，并通过导向套与安装座滑移配合，两根导向柱一端通过第一安装板连接，另一端通过第二安装板连接，所述气缸安装在第一安装板上，且所述气缸的输出端与安装座连接，所述X轴旋转组件采用伺服电机，并安装在第二安装板上。

所述第一夹持块的端面上形成有与网球适配的球形凹槽。

所述Y轴调整机构的结构与X轴调整机构的结构相同。

所述Z轴调整机构的结构与X轴调整机构的结构相同。

所述识别机构采用视觉传感器或色标传感器。

一种基于上述网球中心自动定位装置的定位方法，包括如下步骤：

步骤一、网球放入托盘后，升降组件沿Z轴带动网球上升，使网球的球心与X轴、Y轴、Z轴三轴的交叉点重合对应；

步骤二、X轴调整机构带动网球沿X轴旋转调整，网球先绕X轴正向旋转，当识别机构第一次识别到网球表面线条时，发送位置A1的信号至控制中心，网球继续绕X轴正向旋转，当识别机构第二次识别到网球表面线条时，发送位置A2的信号至控制中心，然后网球绕X轴反向旋转，使位置A1与位置A2之间的中心位置A3与Z轴重合，网球处于第一位置；

步骤三、Y轴调整机构带动网球沿Y轴旋转调整，网球先绕Y轴正向旋转，当识别机构第一次识别到网球表面线条时，发送位置B1的信号至控制中心，然后网球绕Y轴反向旋转，当识别机构第二次识别到网球表面线条时，发送位置B2的信号至控制中心，然后网球再次绕Y轴正向旋转，使位置B1与位置B2之间的中心位置B3与Z轴重合，网球处于第二位置；

步骤四、X轴调整机构带动网球沿X轴旋转调整，网球先绕X轴正向旋转，当识别机构第一次识别到网球表面线条时，发送位置C1的信号至控制中心，然后网球绕X轴反向旋转，当识别机构第二次识别到网球表面线条时，发送位置C2的信号至控制中心，然后网球再次绕X轴正向旋转，使位置C1与位置C2之间的中心位置C3与Z轴重合，网球处于第三位置；

步骤五、控制中心根据中心位置C3和位置C1之间的旋转间距L1，计算获得网球需要的偏移角度a，并控制Z轴旋转组件带动网球绕Z轴旋转，其旋转角度为偏移角度a，网球处于第四位置；

步骤六、重复步骤四和五，直至网球的偏移角度a为0°；

步骤七、Y轴调整机构带动网球沿Y轴旋转调整，网球先绕Y轴正向旋转，当识别机构第一次识别到网球表面线条时，发送位置D1的信号至控制中心，并根据位置D1与定位中心O之间的旋转距离，带动网球绕Y轴反向旋转，使定位中心O与Z轴重合，网球处于第五位置；

步骤八、升降组件沿Z轴下降，从托盘中取出网球。

步骤二中，当网球经过位置A1后，继续旋转的距离超过设定值，则重新执行步骤二。

在完成步骤七后，X轴调整机构带动网球沿X轴旋转调整，网球先绕X轴正向旋转，当识别机构第一次识别到网球表面线条时，发送位置E1的信号至控制中心，然后网球绕X轴反向旋转，当识别机构第二次识别到网球表面线条时，发送位置E2的信号至控制中心，然后网球再次绕X轴正向旋转，使位置E1与位置E2之间的中心位置E3与Z轴重合。

网球放入托盘以及从托盘中取出，均由机械手动作实现。

步骤五中，Z轴旋转组件带动网球先绕Z轴正向旋转，若偏移角度a变大，则在步骤六中，Z轴旋转组件带动网球绕Z轴反向旋转。

本发明的有益效果是：采用以上方案，能够实现网球的自动定位，不仅减少人工劳动，降低人工成本，而且便于实现全自动的生产作业，自动化程度高，提高工作效率和生产质量。

附图说明

图1为本发明实施例网球中心自动定位装置的立体结构示意图。

图2为本发明实施例网球中心自动定位装置的正视结构示意图。

图3为本发明实施例网球中心自动定位装置的俯视结构示意图。

图4为本发明实施例X轴调整机构的结构示意图。

图5为常规网球的结构示意图。

图6为本发明实施例网球处于第一位置时的的位置状态示意图。

图7为本发明实施例网球处于第二位置时的的位置状态示意图。

图8为本发明实施例网球处于第三位置时的的位置状态示意图。

图9为本发明实施例网球处于第四位置时的的位置状态示意图。

图10为本发明实施例网球处于第五位置时的的位置状态示意图。

图11为本发明实施例网球表面线条展开后的示意图1。

图12为本发明实施例网球表面线条展开后的示意图2。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：

如图1-4所示，一种网球中心自动定位装置，包括一组Z轴调整机构1、两组对称设置的X轴调整机构2、两组对称设置的Y轴调整机构3、一组识别机构4以及控制中心。

所述Z轴调整机构1包括能沿Z轴方向升降的升降组件11，所述升降组件11的上端设有能与网球配合的托盘12以及驱使托盘12绕Z轴旋转的Z轴旋转组件13，当网球放置在托盘12上时，通过Z轴调整机构1能够实现网球在Z轴方向的升降动作以及以Z轴为旋转中心的旋转动作。

所述X轴调整机构2包括能沿X轴方向直线移动的第一横移组件21，所述第一横移组件21的端部设有能与网球配合的第一夹持块22以及驱使第一夹持块22绕X轴旋转的X轴旋转组件23，两组X轴调整机构2通过第一横移组件21的相向动作，能够实现两个第一夹持块22对网球的固定夹持，夹持住网球后，通过X轴旋转组件23能够实现网球以X轴为旋转中心的旋转动作。

所述Y轴调整机构3包括能沿Y轴方向直线移动的第二横移组件31，所述第二横移组件31的端部设有能与网球配合的第二夹持块32以及驱使第二夹持块32绕Y轴旋转的Y轴旋转组件33，两组Y轴调整机构3通过第二横移组件31的相向动作，能够实现两个第二夹持块32对网球的固定夹持，夹持住网球后，通过Y轴旋转组件33能够实现网球以Y轴为旋转中心的旋转动作。

其中，所述Z轴调整机构1、所述X轴调整机构2、Y轴调整机构3均采用相同的结构，即升降组件11、第一横移组件21、第二横移组件31结构相同，托盘12、第一夹持块22、第二夹持块32结构相同，Z轴旋转组件13、X轴旋转组件23、Y轴旋转组件33结构相同，采用相同的结构，便于生产设计，降低成本。

具体结构以X轴调整机构2为例做简单说明，如图4所示，所述第一横移组件21包括安装座211、导向柱212、气缸213，所述导向柱212设有两根，并通过导向套214与安装座211滑移配合，两根导向柱212一端通过第一安装板215连接，另一端通过第二安装板216连接，所述气缸213安装在第一安装板215上，且所述气缸213的输出端与安装座211连接，所述X轴旋转组件23采用伺服电机，并安装在第二安装板216上。

所述第一夹持块22的端面上形成有与网球适配的球形凹槽221，使得其能够与网球表面贴合，确保动作可靠准确。

所述识别机构4可以采用视觉传感器或色标传感器，用于识别网球表面的线条，所述识别装置通过支撑板安装在X轴调整机构2的安装座211上，位于Z轴调整机构1的正上方，并与Z轴相对齐。

所述控制中心为电脑及plc工业控制系统，其具有读取信息、发送指令以及基本的逻辑运算能力，用于接收并处理识别机构4的识别信号，以及向Z轴调整机构1、X轴调整机构2、Y轴调整机构3输出控制信号。

如图5所示，为一种常规的网球结构，其球体表面形成有环形的线条51，其定位中心O与线条51之间以X轴为旋转中心的旋转距离为S1，定位中心O与线条51之间以Y轴为旋转中心的旋转距离为S2，S1与S2均为已知的固定值。

如图6-12所示，一种基于上述网球中心自动定位装置的定位方法，包括如下步骤：

步骤二、X轴调整机构带动网球沿X轴旋转调整，网球先绕X轴正向旋转，当识别机构第一次识别到网球表面线条时，发送位置A1的信号至控制中心，网球继续绕X轴正向旋转，当识别机构第二次识别到网球表面线条时，发送位置A2的信号至控制中心，然后网球绕X轴反向旋转，并根据位置A1与位置A2之间的距离，使位置A1与位置A2之间的中心位置A3与Z轴重合，网球处于第一位置；

步骤三、Y轴调整机构带动网球沿Y轴旋转调整，网球先绕Y轴正向旋转，当识别机构第一次识别到网球表面线条时，发送位置B1的信号至控制中心，然后网球绕Y轴反向旋转，当识别机构第二次识别到网球表面线条时，发送位置B2的信号至控制中心，然后网球再次绕Y轴正向旋转，并根据位置B1与位置B2之间的距离，使位置B1与位置B2之间的中心位置B3与Z轴重合，网球处于第二位置；

步骤四、X轴调整机构带动网球沿X轴旋转调整，网球先绕X轴正向旋转，当识别机构第一次识别到网球表面线条时，发送位置C1的信号至控制中心，然后网球绕X轴反向旋转，当识别机构第二次识别到网球表面线条时，发送位置C2的信号至控制中心，然后网球再次绕X轴正向旋转，并根据位置C1与位置C2之间的距离，使位置C1与位置C2之间的中心位置C3与Z轴重合，网球处于第三位置；

步骤五、根据步骤四，控制中心能够获得位置C1与位置C2之间的间距，取中心位置C3和位置C1之间的旋转间距L1，同时结合定位中心O与线条51之间以X轴为旋转中心的旋转距离为S1（S1是控制中心设定的固定值），假设S1为一个直角三角形一条直角边的长度，L1为该直角三角形的斜边长度，从而能够计算得该直角边与斜边之间的夹角a，该夹角a便是网球需要的偏移角度a，然后控制Z轴旋转组件带动网球绕Z轴旋转，其旋转角度为偏移角度a，网球处于第四位置；

步骤六、重复步骤四和五，直到L1=S1，即计算所得的网球偏移角度a为0°；

步骤七、Y轴调整机构带动网球沿Y轴旋转调整，网球先绕Y轴正向旋转，当识别机构第一次识别到网球表面线条时，发送位置D1的信号至控制中心，并根据位置D1与定位中心O之间的距离，即定位中心O与线条51之间以Y轴为旋转中心的旋转距离S2，带动网球绕Y轴反向旋转，使定位中心O与Z轴重合，网球处于第五位置；

步骤八、升降组件沿Z轴下降，从托盘中取出网球。

其中，通过步骤一，使得网球在绕X轴、Y轴、Z轴旋转动作时，都是基于其本身球心的旋转动作，从而能够实现后续通过三轴旋转实现自身定位调整的目的。

通过步骤二，使得Z轴处于网球表面线条所围成的定位面中，步骤二中，控制中心能够实时计算网球绕X轴走过的距离，当网球经过位置A1后，其继续旋转的距离超过设定值时，则重新执行步骤二，进一步确保中心位置A3是在要求的定位面内，以便后续动作的执行。

通过步骤三，能够对网球进行大幅度的初步调整，使得网球表面线条所围成的轮廓中心尽量靠近Z轴位置。

在步骤五中，Z轴旋转组件带动网球先绕Z轴正向旋转，若偏移角度a变大，则在步骤六中，Z轴旋转组件带动网球绕Z轴反向旋转，且进行加倍的旋转，加快速度，提高调整效率。

在完成步骤七后，X轴调整机构带动网球沿X轴旋转调整，网球先绕X轴正向旋转，当识别机构第一次识别到网球表面线条时，发送位置E1的信号至控制中心，然后网球绕X轴反向旋转，当识别机构第二次识别到网球表面线条时，发送位置E2的信号至控制中心，然后网球再次绕X轴正向旋转，使位置E1与位置E2之间的中心位置E3与Z轴重合，通常情况下，中心位置E3与定位中心O重合，增加此步骤，目的在于进一步进行验证，确保准确定位。若出现偏差，则重复步骤六。

另外，网球放入托盘以及从托盘中取出，均由机械手自动控制，通过上述网球中心自动定位装置及定位方法，能够实现网球的自动定位，不仅减少人工劳动，降低人工成本，而且便于实现全自动的生产作业，自动化程度高，提高工作效率和生产质量。

当然，上述网球自动定位装置与定位方法也可用于棒球等其它同类型的球体。

在本发明的描述中，需要说明的是，“正向旋转”与“反向旋转”是根据动作顺序决定，即先正转，后反向旋转，并不指示具体的旋转方向，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。

Claims

1.一种网球中心自动定位装置，其特征在于：包括

一组Z轴调整机构（1），其包括能沿Z轴方向升降的升降组件（11），所述升降组件（11）的上端设有能与网球配合的托盘（12）以及驱使托盘（12）绕Z轴旋转的Z轴旋转组件（13）；

两组对称设置的X轴调整机构（2），所述X轴调整机构（2）包括能沿X轴方向直线移动的第一横移组件（21），所述第一横移组件（21）的端部设有能与网球配合的第一夹持块（22）以及驱使第一夹持块（22）绕X轴旋转的X轴旋转组件（23）；

两组对称设置的Y轴调整机构（3），所述Y轴调整机构（3）包括能沿Y轴方向直线移动的第二横移组件（31），所述第二横移组件（31）的端部设有能与网球配合的第二夹持块（32）以及驱使第二夹持块（32）绕Y轴旋转的Y轴旋转组件（33）；

识别机构（4），其位于Z轴调整机构（1）的上方，用于识别网球表面的线条；

控制中心，用于接收并处理识别机构（4）的识别信号，以及向Z轴调整机构（1）、X轴调整机构（2）、Y轴调整机构（3）输出控制信号。

2.根据权利要求1所述的网球中心自动定位装置，其特征在于：所述第一横移组件（21）包括安装座（211）、导向柱（212）、气缸（213），所述导向柱（212）设有两根，并通过导向套（214）与安装座（211）滑移配合，两根导向柱（212）一端通过第一安装板（215）连接，另一端通过第二安装板（216）连接，所述气缸（213）安装在第一安装板（215）上，且所述气缸（213）的输出端与安装座（211）连接，所述X轴旋转组件（23）采用伺服电机，并安装在第二安装板（216）上。

3.根据权利要求2所述的网球中心自动定位装置，其特征在于：所述第一夹持块（22）的端面上形成有与网球适配的球形凹槽（221）。

4.根据权利要求1-3任一项所述的网球中心自动定位装置，其特征在于：所述Y轴调整机构（3）、Z轴调整机构（1）的结构均与X轴调整机构（2）的结构相同。

5.根据权利要求1所述的网球中心自动定位装置，其特征在于：所述识别机构（4）采用视觉传感器或色标传感器。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述网球中心自动定位装置的定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤六、重复步骤四和五，直至网球的偏移角度a为0°；

步骤八、升降组件沿Z轴下降，从托盘中取出网球。

7.根据权利要求6所述的定位方法，其特征在于：步骤二中，当网球经过位置A1后，继续旋转的距离超过设定值，则重新执行步骤二。

8.根据权利要求7所述的定位方法，其特征在于：在完成步骤七后，X轴调整机构带动网球沿X轴旋转调整，网球先绕X轴正向旋转，当识别机构第一次识别到网球表面线条时，发送位置E1的信号至控制中心，然后网球绕X轴反向旋转，当识别机构第二次识别到网球表面线条时，发送位置E2的信号至控制中心，然后网球再次绕X轴正向旋转，使位置E1与位置E2之间的中心位置E3与Z轴重合。

9.根据权利要求7所述的定位方法，其特征在于：网球放入托盘以及从托盘中取出，均由机械手动作实现。

10.根据权利要求7所述的定位方法，其特征在于：步骤五中，Z轴旋转组件带动网球先绕Z轴正向旋转，若偏移角度a变大，则在步骤六中，Z轴旋转组件带动网球绕Z轴反向旋转。