CN112606417A - 一种基于视觉定位的导叶口环上料装置及其使用方法 - Google Patents

一种基于视觉定位的导叶口环上料装置及其使用方法 Download PDF

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徐昌军
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Abstract

本发明公开了一种基于视觉定位的导叶口环上料装置，包括底座、SCARA机器人、用于取放导叶口环的末端执行器、来料滑道和视觉装置，所述底座安装在工作台上，SCARA机器人固定安装在底座上，末端执行器连接在SCARA机器人的末端，来料滑道连接在视觉装置上，来料滑道位于末端执行器的右下方，视觉装置固定安装在工作台上，视觉装置位于来料滑道的左下方，视觉装置对从上个工序经来料滑道过来的导叶口环进行视觉检验和定位，为下一步机器人上料做准备。导叶口环上料装置还包括用于对来料经视觉装置视觉检测不合格的导叶口环进行排除的排除装置，排除装置固定安装在视觉装置的后上方，排除装置位于来料滑道左侧用于对来料经视觉检测不合格的导叶口环进行排除。

Description

一种基于视觉定位的导叶口环上料装置及其使用方法
技术领域
本发明属于水泵导叶制造技术领域，具体涉及一种基于视觉定位的导叶口环上料装置及其使用方法。
背景技术
水泵是输送液体或使液体增压的机械，根据不同的工作原理可分为容积水泵、叶片泵等类型。导叶是离心泵的转能装置，它的作用是把叶轮甩出来的液体收集起来，使液体的流速降低，把部分速度能头转变为压力能头后，再均匀地引入下一级或者经过扩散管排出。而导叶口环是导叶重要组成部分，可以有效防止叶轮运转过程中的磨损。
导叶传统制造方式是人工将导叶中口环等各个配件进行上料，通过焊接、压装、冲压等工艺制造完成，此上料方式效率低，随着人工工作时间的增加，难以保证高质量的人工上料工作，且焊接、压装和冲压等加工工艺对人工上料工作存在安全隐患。
虽然申请号CN201921211083.3的中国专利公开“一种腹腔镜穿刺器自动组装设备”和申请号CN201721555576.X的中国专利公开“一种声卡接口自动组装机”，它们各自提出一套自动化组装设备，但其中的口环上料均通过振动盘实现，但当导叶口环为塑料材质，且外形厚度很薄、易变形时，传统的振动盘无法实现导叶口环的高效高质的上料工作，易产生叠料、堵料等上料失败的现象，不满足自动化设备需求。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于视觉定位的导叶口环上料装置，该上料装置结构简单、使用方便且工作效率高，解决导叶口环人工上料存在的高质高效难以保证的问题以及振动盘自动化上料存在叠料、堵料等上料失败的问题；本发明还提供一种基于视觉定位的导叶口环上料装置的使用方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种基于视觉定位的导叶口环上料装置，其特征在于：包括底座、SCARA机器人、用于取放导叶口环的末端执行器、来料滑道和视觉装置，所述底座安装在工作台上，SCARA机器人固定安装在底座上，末端执行器连接在SCARA机器人的末端，来料滑道连接在视觉装置上，来料滑道位于末端执行器的右下方，视觉装置固定安装在工作台上，视觉装置位于来料滑道的左下方，视觉装置对从上个工序经来料滑道过来的导叶口环进行视觉检验和定位。
进一步的，所述导叶口环上料装置还包括用于对来料经视觉装置视觉检测不合格的导叶口环进行排除的排除装置，排除装置固定安装在视觉装置的后上方，排除装置位于来料滑道左侧。
进一步的，所述末端执行器包括连接座、四爪气缸和吸盘，连接座的一端连接在SCARA机器人的末端，四爪气缸连接在连接座的另一端，吸盘连接在与四爪气缸的下端。
进一步的，所述末端执行器还包括U型连接板、异形连接板和用于检测吸盘是否抓住导叶口环的光纤检测传感器，U型连接板和异形连接板位于四爪气缸与吸盘之间，光纤检测传感器安装在异形连接板上，U型连接板和异形连接板的一端连接在四爪气缸上，吸盘固定连接在U型连接板和异形连接板的另一端。
进一步的，所述来料滑道包括滑板和L型连接板，L型连接板对称设置在滑板的两侧，L型连接板的一端固定连接在滑板上，L型连接板的另一端固定连接在视觉装置上。
进一步的，所述滑板的一端与上道工序连通，滑板的一端与视觉装置的玻璃板连通，滑板的前后两侧设有向上延伸的翻边，用于防止导叶口环在滑板上运动时从滑板的两侧掉落的。
进一步的，所述排除装置包括吹气嘴、连接支架和用于收集不合格导叶口环的收集盒，连接支架的一端固定连接在视觉装置上，吹气嘴连接在连接支架的另一端，吹气嘴位于视觉装置的后上方，收集盒设置在吹气嘴和视觉装置的前方，收集盒固定连接在视觉装置上。
进一步的，所述视觉装置包括安装底板、相机组件、光源组件、支柱板以及玻璃板，相机组件固定连接在安装底板的底部，光源组件固定连接在安装底板的顶部，支柱板固定连接在安装底板的顶部且对称设置在光源组件的两侧，玻璃板固定连接在支柱板的顶端。
进一步的，所述相机组件包括相机连接板和相机，相机通过相机连接板连接在安装底板上，相机的摄像头穿过安装底板进入到支柱板和光源组件所在的空间中，光源组件包括光源底座、可调节底座和光源发生器，光源底座连接在安装底板上，可调节底座通过铰链转动连接在光源底座的上端，光源发生器连接在可调节底座上。
基于上述一种基于视觉定位的导叶口环上料装置，本发明还涉及一种基于视觉定位的导叶口环上料装置的使用方法，所述使用方法包括：
步骤a.根据生产需求导叶口环的种类，切换末端执行器上四爪气缸相应的位置状态；
步骤b.来料导叶口环经过滑道组件落到视觉装置的玻璃板上，玻璃板下方的相机对导叶口环拍照，对拍摄的导叶口环照片进行存储以及数据处理，并与预先存放在相机中的所需导叶口环的参数进行对比；
步骤c.若导叶口环经视觉检测合格，发出控制指令给SCARA机器人，SCARA机器人通过拍摄的导叶口环照片的照片进行算法计算确定导叶口环在玻璃板上的位置，SCARA机器人控制自身运动通过其末端执行器完成导叶口环的上料动作；若导叶口环经视觉检测不合格，发出指令给控制器，控制器控制排除装置工作，通过排除装置的吹气嘴吹气将导叶口环吹落到收集盒中，等着下一次来料的导叶口环，重复上述工作。
采用本发明技术方案的优点为：
1、本发明采用“视觉定位+SCARA机器人”上料方式实现对来料不同位姿的导叶口环柔性化定位，并通过SCARA机器人具有四自由度动作实现导叶口环可按设定的位姿进行上料；其采用四爪气缸的张开或闭合来调整所连接吸盘间距，使得末端执行器具有兼容两种口环上料的功能；其采用光纤检测传感器来检测口环的有无，来判断是否口环上料成功，增加口环上料的可靠性。
2、本发明上料装置结构简单、稳定可靠，且安装、维护方便，克服现有导叶口环上料机构的技术缺陷，解决了导叶口环人工上料存在的高质高效难以保证的问题以及振动盘自动化上料存在叠料、堵料等上料失败的问题。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为本发明导叶口环上料装置整体结构示意图；
图2为本发明末端执行器结构示意图；
图3为本发明滑道组件、排除装置及视觉装置结构示意图。
上述图中的标记分别为：1、底座，2、SCARA机器人，3、末端执行器，31、连接座，32、四爪气缸，33、U型连接板，34、吸盘，35、异形连接板，351、光纤检测传感器，4、来料滑道，41、滑板，42、L型连接板，5、排除装置，51、吹气嘴，52、连接支架，53、收集盒，6、视觉装置，61、安装底板，62、相机组件，621、相机连接板，622、相机，63、光源组件，631、光源底座，632、可调节底座，633、光源发生器，64、支柱板，65、玻璃板。
具体实施方式
在本发明中，需要理解的是，术语“长度”；“宽度”；“上”；“下”；“前”；“后”；“左”；“右”；“竖直”；“水平”；“顶”；“底”“内”；“外”；“顺时针”；“逆时针”；“轴向”；“平面方向”；“周向”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。
如图1至图3所示，一种基于视觉定位的导叶口环上料装置，包括底座1、SCARA机器人2、用于取放导叶口环7的末端执行器3、来料滑道4和用于对导叶口环7进行视觉检测和对导叶口环7进行定位的视觉装置6，所述底座1安装在工作台上，SCARA机器人2固定安装在底座1上，末端执行器3连接在SCARA机器人2的末端，来料滑道4连接在视觉装置6上，来料滑道4位于末端执行器3的右下方，视觉装置6固定安装在工作台上，视觉装置6位于来料滑道4的左下方，视觉装置6对从上个工序经来料滑道4过来的导叶口环7进行视觉检验和定位，为下一步机器人上料做准备。
导叶口环上料装置还包括用于对来料经视觉装置6视觉检测不合格的导叶口环进行排除的排除装置5，排除装置5固定安装在视觉装置6的后上方，排除装置5位于来料滑道4左侧。
具体的，SCARA机器人2位于机器人底座1上方，其通过螺钉与机器人底座1相固结，末端执行器3位于SCARA机器人2的末端，通过顶丝与SCARA机器人2固结，通过吸盘吸取方式实现口环的取放动作，来料滑道4位于末端执行器3的右下方，通过螺钉与视觉装置6相固结，视觉装置6位于来料滑道4的左下方，通过螺钉固定在工作台上，用于对从上个工序经来料滑道4过来的导叶口环进行定位，为下一步机器人上料做准备，排除装置5位于来料滑道4左侧，视觉装置6后上方，其通过螺钉固定在视觉装置6，其用于对来料经视觉检测不合格的导叶口环进行排除。
末端执行器3包括连接座31、四爪气缸32和吸盘34，连接座31的一端连接在SCARA机器人2的末端，四爪气缸32连接在连接座31的另一端，吸盘34连接在与四爪气缸32的下端。末端执行器3还包括U型连接板33、异形连接板35和用于检测吸盘34是否抓住导叶口环7的光纤检测传感器351，U型连接板33和异形连接板35位于四爪气缸32与吸盘34之间，光纤检测传感器351安装在异形连接板35上，U型连接板33和异形连接板35的一端连接在四爪气缸32上，吸盘34固定连接在U型连接板33和异形连接板35的另一端。
具体的，连接座31通过顶丝固结到SCARA机器人2末端，四爪气缸32位于连接座31正下方，通过螺钉与连接座31固结，U型连接版33有三个，均匀的布置在四爪气缸32的下方三个连接处，其通过螺钉与四爪气缸32固结，异形连接板35设有光纤检测传感器351，其通过螺钉与四爪气缸32下方另一个连接处固结，吸盘34有四个，通过螺钉与U型连接板33、异形连接板35相固结。
来料滑道4包括滑板41和L型连接板42，L型连接板42对称设置在滑板41的两侧，L型连接板42的一端固定连接在滑板41上，L型连接板42的另一端固定连接在视觉装置6上。滑板41的一端与上道工序连通，滑板41的一端与视觉装置6的玻璃板65连通，滑板41的前后两侧设有向上延伸的翻边43，用于防止导叶口环7在滑板41上运动时从滑板41的两侧掉落的。具体的，L型连接板42有两个且对称布置在滑板41的前后两侧，通过螺钉与滑板41固结。
排除装置5包括吹气嘴51、连接支架52和用于收集不合格导叶口环的收集盒53，连接支架52的一端固定连接在视觉装置6上，吹气嘴51连接在连接支架52的另一端，吹气嘴51位于视觉装置6的后上方，收集盒53设置在吹气嘴51和视觉装置6的前方，收集盒53固定连接在视觉装置6上。具体的，吹气嘴51位于视觉装置6的后上方，通过螺钉与连接支架52的上端固结，连接支架52的下端通过螺钉固结在视觉装置6上，收集盒53放置在吹气嘴51和视觉装置6的前方，用于收集不合格的导叶口环。
视觉装置6包括安装底板61、相机组件62、光源组件63、支柱板64以及玻璃板65，相机组件62固定连接在安装底板61的底部，光源组件63固定连接在安装底板61的顶部，支柱板64固定连接在安装底板61的顶部且对称设置在光源组件63的两侧，玻璃板65固定连接在支柱板64的顶端。相机组件62包括相机连接板621和相机622，相机622通过相机连接板621连接在安装底板61上，相机622的摄像头穿过安装底板61进入到支柱板64和光源组件63所在的空间中，光源组件63包括光源底座631、可调节底座632和光源发生器633，光源底座631连接在安装底板61上，可调节底座632通过铰链转动连接在光源底座631的上端，光源发生器633连接在可调节底座632上。
具体的，相机组件62位于安装底板61下方中间位置，通过螺钉与安装底板61固结，相机组件62设有相机连接板621、相机622，光源组件63位于安装底板61上方左侧中间位置，通过螺钉固结在安装底板61上，光源组件63设有光源底座631、可调节底座632以及光源发生器633，支柱板64有两个，位于安装底板61上方，且对称布置在光源组件63左右两侧，其下端通过螺钉与安装底板61固结，玻璃板65位于支柱板64的上方，通过压板方式固结在支柱板64上。
基于上述一种基于视觉定位的导叶口环上料装置，本发明还涉及一种基于视觉定位的导叶口环上料装置的使用方法，该使用方法包括：
步骤a.根据生产需求导叶口环7的种类，切换末端执行器3上四爪气缸32相应的位置状态；
步骤b.来料导叶口环7经过滑道组件4落到视觉装置6的玻璃板65上，玻璃板65下方的相机622对导叶口环拍照，对拍摄的导叶口环照片进行存储以及数据处理，并与预先存放在相机中的所需导叶口环的参数进行对比；
步骤c.若导叶口环经视觉检测合格，发出控制指令给SCARA机器人，SCARA机器人通过拍摄的导叶口环照片的照片进行算法计算确定导叶口环在玻璃板上的位置，SCARA机器人控制自身运动通过其末端执行器完成导叶口环的上料动作；若导叶口环经视觉检测不合格，发出指令给控制器，控制器控制排除装置5工作，通过排除装置5的吹气嘴51吹气将导叶口环吹落到收集盒53中，等着下一次来料的导叶口环，重复上述工作，直到完成今天的任务结束。
本发明采用“视觉定位+SCARA机器人”上料方式实现对来料不同位姿的导叶口环柔性化定位，并通过SCARA机器人具有四自由度动作实现导叶口环可按设定的位姿进行上料；其采用四爪气缸的张开或闭合来调整所连接吸盘间距，使得末端执行器具有兼容两种口环上料的功能；其采用光纤检测传感器来检测口环的有无，来判断是否口环上料成功，增加口环上料的可靠性；此外，本发明结构简单、稳定可靠，且安装、维护方便，克服现有导叶口环上料机构的技术缺陷。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于视觉定位的导叶口环上料装置，其特征在于：包括底座(1)、SCARA机器人(2)、用于取放导叶口环(7)的末端执行器(3)、来料滑道(4)和视觉装置(6)，所述底座(1)安装在工作台上，SCARA机器人(2)固定安装在底座(1)上，末端执行器(3)连接在SCARA机器人(2)的末端，来料滑道(4)连接在视觉装置(6)上，来料滑道(4)位于末端执行器(3)的右下方，视觉装置(6)固定安装在工作台上，视觉装置(6)位于来料滑道(4)的左下方，视觉装置(6)对从上个工序经来料滑道(4)过来的导叶口环(7)进行视觉检验和定位。
2.如权利要求1所述的一种基于视觉定位的导叶口环上料装置，其特征在于：所述导叶口环上料装置还包括用于对来料经视觉装置(6)视觉检测不合格的导叶口环进行排除的排除装置(5)，排除装置(5)固定安装在视觉装置(6)的后上方，排除装置(5)位于来料滑道(4)左侧。
3.如权利要求1或2所述的一种基于视觉定位的导叶口环上料装置，其特征在于：所述末端执行器(3)包括连接座(31)、四爪气缸(32)和吸盘(34)，连接座(31)的一端连接在SCARA机器人(2)的末端，四爪气缸(32)连接在连接座(31)的另一端，吸盘(34)连接在与四爪气缸(32)的下端。
4.如权利要求3所述的一种基于视觉定位的导叶口环上料装置，其特征在于：所述末端执行器(3)还包括U型连接板(33)、异形连接板(35)和用于检测吸盘(34)是否抓住导叶口环(7)的光纤检测传感器(351)，U型连接板(33)和异形连接板(35)位于四爪气缸(32)与吸盘(34)之间，光纤检测传感器(351)安装在异形连接板(35)上，U型连接板(33)和异形连接板(35)的一端连接在四爪气缸(32)上，吸盘(34)固定连接在U型连接板(33)和异形连接板(35)的另一端。
5.如权利要求3所述的一种基于视觉定位的导叶口环上料装置，其特征在于：所述来料滑道(4)包括滑板(41)和L型连接板(42)，L型连接板(42)对称设置在滑板(41)的两侧，L型连接板(42)的一端固定连接在滑板(41)上，L型连接板(42)的另一端固定连接在视觉装置(6)上。
6.如权利要求5所述的一种基于视觉定位的导叶口环上料装置，其特征在于：所述滑板(41)的一端与上道工序连通，滑板(41)的一端与视觉装置(6)的玻璃板(65)连通，滑板(41)的前后两侧设有向上延伸的翻边(43)。
7.如权利要求2所述的一种基于视觉定位的导叶口环上料装置，其特征在于：所述排除装置(5)包括吹气嘴(51)、连接支架(52)和用于收集不合格导叶口环的收集盒(53)，连接支架(52)的一端固定连接在视觉装置(6)上，吹气嘴(51)连接在连接支架(52)的另一端，吹气嘴(51)位于视觉装置(6)的后上方，收集盒(53)设置在吹气嘴(51)和视觉装置(6)的前方，收集盒(53)固定连接在视觉装置(6)上。
8.如权利要求3所述的一种基于视觉定位的导叶口环上料装置，其特征在于：所述视觉装置(6)包括安装底板(61)、相机组件(62)、光源组件(63)、支柱板(64)以及玻璃板(65)，相机组件(62)固定连接在安装底板(61)的底部，光源组件(63)固定连接在安装底板(61)的顶部，支柱板(64)固定连接在安装底板(61)的顶部且对称设置在光源组件(63)的两侧，玻璃板(65)固定连接在支柱板(64)的顶端。
9.如权利要求8所述的一种基于视觉定位的导叶口环上料装置，其特征在于：所述相机组件(62)包括相机连接板(621)和相机(622)，相机(622)通过相机连接板(621)连接在安装底板(61)上，相机(622)的摄像头穿过安装底板(61)进入到支柱板(64)和光源组件(63)所在的空间中，光源组件(63)包括光源底座(631)、可调节底座(632)和光源发生器(633)，光源底座(631)连接在安装底板(61)上，可调节底座(632)通过铰链转动连接在光源底座(631)的上端，光源发生器(633)连接在可调节底座(632)上。
10.一种基于视觉定位的导叶口环上料装置，其特征在于：基于如权利要求1至9任意一项所述的一种基于视觉定位的导叶口环上料装置，所述使用方法包括：
步骤a.根据生产需求导叶口环(7)的种类，切换末端执行器(3)上四爪气缸(32)相应的位置状态；
步骤b.来料导叶口环(7)经过滑道组件(4)落到视觉装置(6)的玻璃板(65)上，玻璃板(65)下方的相机(622)对导叶口环拍照，对拍摄的导叶口环照片进行存储以及数据处理，并与预先存放在相机中的所需导叶口环的参数进行对比；
步骤c.若导叶口环经视觉检测合格，发出控制指令给SCARA机器人，SCARA机器人通过拍摄的导叶口环照片的照片进行算法计算确定导叶口环在玻璃板上的位置，SCARA机器人控制自身运动通过其末端执行器完成导叶口环的上料动作；若导叶口环经视觉检测不合格，发出指令给控制器，控制器控制排除装置(5)工作，通过排除装置(5)的吹气嘴(51)吹气将导叶口环吹落到收集盒(53)中，等着下一次来料的导叶口环，重复上述工作。
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