CN112756192A - 一种基于机器视觉的自动陶瓷涂胶装置及其涂胶方法 - Google Patents

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郝刚
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Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的自动陶瓷涂胶装置及其涂胶方法，包括皮带输送机、纵向移动机构、横向移动机构、调节机构、涂胶机构、盛胶管、挤出机构、伸缩机构和机器视觉机构；皮带输送机：皮带输送机上安装有支架；纵向移动机构：纵向移动机构安装在支架上，纵向移动机构上装配有安装架；横向移动机构：横向移动机构安装在安装架的前表面；调节机构：调节机构装配在横向移动机构上；涂胶机构：涂胶机构装配在安装块上，安装块与调节机构连接；本基于机器视觉的自动陶瓷涂胶装置及其涂胶方法，自动化涂胶，能够一次成型，产品品质较高，减少人工的使用，降低生产成本，工作效率高，涂胶均匀。

Description

一种基于机器视觉的自动陶瓷涂胶装置及其涂胶方法
技术领域
本发明涉及陶瓷加工技术领域，具体为一种基于机器视觉的自动陶瓷涂胶装置及其涂胶方法。
背景技术
在陶瓷器具制造工艺中，需要在陶瓷底部涂胶一层胶，以起到防滑、防刮伤、消音等效果，目前，此涂胶工艺主要依靠工人手工完成。由于我国陶瓷器具产量巨大，手工涂胶效率低下，劳动强度大，而且在工作时间长久的情况下，人眼视觉容易疲劳，对人眼伤害大，并且在涂胶过程中容易出现断胶、溢胶等情况，生产出次品，造成材料和能源的浪费。如果使用陶瓷视觉涂胶系统后，可以保证工艺的一致性，保证涂胶过程的稳定性和准确性，提高涂胶效率，解放劳动力，符合大规模工业生产的需求。
目前该领域应用的涂胶手段主要是人工进行手动涂胶。手工涂胶主要是利用人眼观察确定所需涂胶位置，手持挤出式胶枪进行涂胶，人工手眼配合进行涂胶时，存在如下问题：劳动成本较高，工作效率低，涂胶不均匀，产品品质较低，人工进行涂胶容易断线，不能一次成型。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种基于机器视觉的自动陶瓷涂胶装置及其涂胶方法，自动化涂胶，能够一次成型，产品品质较高，减少人工的使用，降低生产成本，工作效率高，涂胶均匀，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于机器视觉的自动陶瓷涂胶装置及其涂胶方法，包括皮带输送机、纵向移动机构、横向移动机构、调节机构、涂胶机构、盛胶管、挤出机构、伸缩机构和机器视觉机构；
皮带输送机：皮带输送机上安装有支架；
纵向移动机构：纵向移动机构安装在支架上，纵向移动机构上装配有安装架；
横向移动机构：横向移动机构安装在安装架的前表面；
调节机构：调节机构装配在横向移动机构上；
涂胶机构：涂胶机构装配在安装块上，安装块与调节机构连接；
盛胶管：盛胶管设置在安装架的上表面，涂胶机构与盛胶管的出胶口连通，盛胶管上设有加胶管；
挤出机构：挤出机构装配在盛胶管中；
伸缩机构：伸缩机构安装在盛胶管上，且与挤出机构连接；
机器视觉机构：机器视觉机构安装在支架上，机器视觉机构上装配有照明机构；
其中：还包括单片机，单片机安装在支架上，单片机的输入端与外部电源的输出端电连接，单片机的输出端与皮带输送机的输入端电连接。
进一步的，所述横向移动机构包括第一直线电机和第一导轨，第一直线电机装配在第一导轨上，第一导轨设置在安装架上，第一直线电机的输入端与单片机的输出端电连接，第一直线电机在工作的时候，能够沿着第一导轨进行移动，并且能够带动L型条的移动。
进一步的，所述调节机构包括第二电动伸缩杆和L型条，第二电动伸缩杆安装在L型条上，L型条安装在第一直线电机上，安装块设置在第二电动伸缩杆的伸缩端，第二电动伸缩杆的输入端与单片机的输出端电连接，第二电动伸缩杆在伸缩的时候，能够带动安装块的移动，从而完成对涂胶头的高低调节。
进一步的，所述涂胶机构包括连接管和涂胶头，涂胶头装配在连接管的一端，连接管的另一端与盛胶管的出胶口连通，涂胶头装配在安装块的孔洞中，盛胶管中的胶液进入连接管和涂胶头中，通过涂胶头流出，实现对陶瓷器具的涂胶。
进一步的，所述纵向移动机构包括第二导轨和第二直线电机，第二直线电机装配在第二导轨上，第二导轨设置在支架上，安装架设置在第二直线电机上，第二直线电机的输入端与单片机的输出端电连接，第二直线电机在工作的时候，能够沿着第二导轨进行移动，并且可以带动安装架的移动。
进一步的，所述挤出机构包括推杆和活塞头，活塞头安装在盛胶管的内部，推杆安装在活塞头上，且一端穿出盛胶管，推杆可以带动活塞头的移动，活塞头在移动的时候，能够将盛胶管中的胶液挤出。
进一步的，所述伸缩机构包括第一电动伸缩杆和连接条，连接条设置有两个，且分别安装在第一电动伸缩杆的两端，连接条分别与盛胶管和推杆连接，第一电动伸缩杆的输入端与单片机的输出端电连接，通过第一电动伸缩杆的伸缩，能够通过连接条带动推杆的移动，给使用带来便利。
进一步的，所述机器视觉机构包括CCD摄像机、U型架和图像采集卡，CCD摄像机设置在U型架的下表面，图像采集卡设置在U型架上，U型架安装在支架上，CCD摄像机与图像采集卡双向电连接，图像采集卡与单片机双向电连接，通过CCD摄像机可以对将需要涂胶的陶瓷器具进行图像信息采集，并且能够将采集的信息发送至图像采集卡。
进一步的，所述照明机构包括鹅颈管和照明灯，鹅颈管装配在照明灯上，且安装在U型架上，照明灯的输入端与单片机的输出端电连接，能够为CCD摄像机的拍摄提供照明，方便CCD摄像机的信息采集。
一种基于机器视觉的自动陶瓷涂胶方法，包括以下步骤：
1)将需要涂胶的陶瓷器具放在皮带输送机上，通过皮带输送机的工作输送至机器视觉机构的下侧；
2)通过机器视觉机构的工作可以对陶瓷器具的形状以及涂胶面进行信息采集，并且将采集的信息发送至单片机；
3)单片机分析采集的信息，控制伸缩机构带动挤出机构的移动，将盛胶管中的胶液挤进涂胶机构中，调节机构调节涂胶机构与陶瓷器具涂胶面的距离，胶液从涂胶机构中流出，流至陶瓷器具的涂胶面上；
4)单片机控制控制纵向移动机构和横向移动机构，从而使涂胶机构进行移动，使涂胶机构的运动轨迹与陶瓷器具的涂胶面形状相一致，从而完成对陶瓷器具的涂胶。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本基于机器视觉的自动陶瓷涂胶装置及其涂胶方法，具有以下好处：
1、单片机控制第一电动伸缩杆，通过第一电动伸缩杆的缩回，能够通过连接条带动推杆的移动，推杆可以带动活塞头在盛胶管中进行移动，能够将盛胶管中的胶液挤出，并且控制第一电动伸缩杆的缩回速度，能够控制盛胶管的出胶速度，能够涂胶均匀，提高涂胶品质，给涂胶带来便利，提高工作效率；
2、盛胶管中挤出的胶液进入连接管和涂胶头中，胶液从涂胶头中流出，实现对陶瓷器具的涂胶，第二电动伸缩杆在伸缩的时候，能够带动安装块的移动，从而完成对涂胶头的高低调节，提高涂胶品质；
3、通过CCD摄像机可以对将需要涂胶的陶瓷器具进行图像信息采集，并且能够将采集的信息发送至图像采集卡，图像采集卡将采集的信息发送至单片机，单片机分析采集的信息，给涂胶带来便利，照明灯能够为CCD摄像机的拍摄提供照明，方便CCD摄像机的信息采集；
4、第二直线电机在工作的时候，能够沿着第二导轨进行移动，并且可以带动安装架的移动，第一直线电机在工作的时候，能够沿着第一导轨进行移动，并且能够带动L型条的移动，从而使涂胶机构发生移动，方便根据陶瓷器具的形状进行涂胶。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明侧面示意图；
图3为本发明A部放大示意图。
图中：1皮带输送机、2支架、3单片机、4横向移动机构、401第一直线电机、402第一导轨、5纵向移动机构、501第二导轨、502第二直线电机、6安装架、7挤出机构、701推杆、702活塞头、8加胶管、9盛胶管、10照明机构、1001鹅颈管、1002照明灯、11伸缩机构、1101第一电动伸缩杆、1102连接条、12机器视觉机构、1201CCD摄像机、1202U型架、1203图像采集卡、13调节机构、1301第二电动伸缩杆、1302L型条、14涂胶机构、1401涂胶头、1402连接管、15安装块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种基于机器视觉的自动陶瓷涂胶装置及其涂胶方法，包括皮带输送机1、纵向移动机构5、横向移动机构4、调节机构13、涂胶机构14、盛胶管9、挤出机构7、伸缩机构11和机器视觉机构12；
皮带输送机1：皮带输送机1上安装有支架2；
纵向移动机构5：纵向移动机构5安装在支架2上，纵向移动机构5上装配有安装架6；
横向移动机构4：横向移动机构4安装在安装架6的前表面；
调节机构13：调节机构13装配在横向移动机构4上；
涂胶机构14：涂胶机构14装配在安装块15上，安装块15与调节机构13连接；
盛胶管9：盛胶管9设置在安装架6的上表面，涂胶机构14与盛胶管9的出胶口连通，盛胶管9上设有加胶管8，通过加胶管8可以向盛胶管9中加入胶液；
挤出机构7：挤出机构7装配在盛胶管9中；
伸缩机构11：伸缩机构11安装在盛胶管9上，且与挤出机构7连接；
机器视觉机构12：机器视觉机构12安装在支架2上，机器视觉机构12上装配有照明机构10；
其中：还包括单片机3，单片机3安装在支架2上，单片机3的输入端与外部电源的输出端电连接，单片机3的输出端与皮带输送机1的输入端电连接。
横向移动机构4包括第一直线电机401和第一导轨402，第一直线电机401装配在第一导轨402上，第一导轨402设置在安装架6上，第一直线电机401的输入端与单片机3的输出端电连接，第一直线电机401在工作的时候，能够沿着第一导轨402进行移动，并且能够带动L型条1302的移动。
调节机构13包括第二电动伸缩杆1301和L型条1302，第二电动伸缩杆1301安装在L型条1302上，L型条1302安装在第一直线电机401上，安装块15设置在第二电动伸缩杆1301的伸缩端，第二电动伸缩杆1301的输入端与单片机3的输出端电连接，第二电动伸缩杆1301在伸缩的时候，能够带动安装块15的移动，从而完成对涂胶头1401的高低调节。
涂胶机构14包括连接管1402和涂胶头1401，涂胶头1401装配在连接管1402的一端，连接管1402的另一端与盛胶管9的出胶口连通，涂胶头1401装配在安装块15的孔洞中，盛胶管9中的胶液进入连接管1402和涂胶头1401中，通过涂胶头1401流出，实现对陶瓷器具的涂胶。
纵向移动机构5包括第二导轨501和第二直线电机502，第二直线电机502装配在第二导轨501上，第二导轨501设置在支架2上，安装架6设置在第二直线电机502上，第二直线电机502的输入端与单片机3的输出端电连接，第二直线电机502在工作的时候，能够沿着第二导轨501进行移动，并且可以带动安装架6的移动。
挤出机构7包括推杆701和活塞头702，活塞头702安装在盛胶管9的内部，推杆701安装在活塞头702上，且一端穿出盛胶管9，推杆701可以带动活塞头702的移动，活塞头702在移动的时候，能够将盛胶管9中的胶液挤出。
伸缩机构11包括第一电动伸缩杆1101和连接条1102，连接条1102设置有两个，且分别安装在第一电动伸缩杆1101的两端，连接条1102分别与盛胶管9和推杆701连接，第一电动伸缩杆1101的输入端与单片机3的输出端电连接，通过第一电动伸缩杆1101的伸缩，能够通过连接条1102带动推杆701的移动，给使用带来便利。
机器视觉机构12包括CCD摄像机1201、U型架1202和图像采集卡1203，CCD摄像机1201设置在U型架1202的下表面，图像采集卡1203设置在U型架1202上，U型架1202安装在支架2上，CCD摄像机1201与图像采集卡1203双向电连接，图像采集卡1203与单片机3双向电连接，通过CCD摄像机1201可以对将需要涂胶的陶瓷器具进行图像信息采集，并且能够将采集的信息发送至图像采集卡1203。
照明机构10包括鹅颈管1001和照明灯1002，鹅颈管1001装配在照明灯1002上，且安装在U型架1202上，照明灯1002的输入端与单片机3的输出端电连接，能够为CCD摄像机1201的拍摄提供照明，方便CCD摄像机1201的信息采集。
一种基于机器视觉的自动陶瓷涂胶方法，包括以下步骤：
1)将需要涂胶的陶瓷器具放在皮带输送机1上，通过皮带输送机1的工作输送至机器视觉机构12的下侧；
2)通过机器视觉机构12的工作可以对陶瓷器具的形状以及涂胶面进行信息采集，并且将采集的信息发送至单片机3；
3)单片机3分析采集的信息，控制伸缩机构11带动挤出机构7的移动，将盛胶管9中的胶液挤进涂胶机构14中，调节机构13调节涂胶机构14与陶瓷器具涂胶面的距离，胶液从涂胶机构14中流出，流至陶瓷器具的涂胶面上；
4)单片机3控制控制纵向移动机构5和横向移动机构4，从而使涂胶机构14进行移动，使涂胶机构14的运动轨迹与陶瓷器具的涂胶面形状相一致，从而完成对陶瓷器具的涂胶。
值得注意的是，本实施例中所公开的单片机3选用的是PLC单片机，具体型号为西门子S7-200，单片机3控制皮带输送机1、第一直线电机401、第二电动伸缩杆1301、第二直线电机502、第一电动伸缩杆1101、照明灯1002和图像采集卡1203的工作采用现有技术中常用的方法。
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自动陶瓷涂胶装置，其特征在于：包括皮带输送机(1)、纵向移动机构(5)、横向移动机构(4)、调节机构(13)、涂胶机构(14)、盛胶管(9)、挤出机构(7)、伸缩机构(11)和机器视觉机构(12)；
皮带输送机(1)：皮带输送机(1)上安装有支架(2)；
纵向移动机构(5)：纵向移动机构(5)安装在支架(2)上，纵向移动机构(5)上装配有安装架(6)；
横向移动机构(4)：横向移动机构(4)安装在安装架(6)的前表面；
调节机构(13)：调节机构(13)装配在横向移动机构(4)上；
涂胶机构(14)：涂胶机构(14)装配在安装块(15)上，安装块(15)与调节机构(13)连接；
盛胶管(9)：盛胶管(9)设置在安装架(6)的上表面，涂胶机构(14)与盛胶管(9)的出胶口连通，盛胶管(9)上设有加胶管(8)；
挤出机构(7)：挤出机构(7)装配在盛胶管(9)中；
伸缩机构(11)：伸缩机构(11)安装在盛胶管(9)上，且与挤出机构(7)连接；
机器视觉机构(12)：机器视觉机构(12)安装在支架(2)上，机器视觉机构(12)上装配有照明机构(10)；
其中：还包括单片机(3)，单片机(3)安装在支架(2)上，单片机(3)的输入端与外部电源的输出端电连接，单片机(3)的输出端与皮带输送机(1)的输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的自动陶瓷涂胶装置，其特征在于：所述横向移动机构(4)包括第一直线电机(401)和第一导轨(402)，第一直线电机(401)装配在第一导轨(402)上，第一导轨(402)设置在安装架(6)上，第一直线电机(401)的输入端与单片机(3)的输出端电连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的自动陶瓷涂胶装置，其特征在于：所述调节机构(13)包括第二电动伸缩杆(1301)和L型条(1302)，第二电动伸缩杆(1301)安装在L型条(1302)上，L型条(1302)安装在第一直线电机(401)上，安装块(15)设置在第二电动伸缩杆(1301)的伸缩端，第二电动伸缩杆(1301)的输入端与单片机(3)的输出端电连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的自动陶瓷涂胶装置，其特征在于：所述涂胶机构(14)包括连接管(1402)和涂胶头(1401)，涂胶头(1401)装配在连接管(1402)的一端，连接管(1402)的另一端与盛胶管(9)的出胶口连通，涂胶头(1401)装配在安装块(15)的孔洞中。
5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的自动陶瓷涂胶装置，其特征在于：所述纵向移动机构(5)包括第二导轨(501)和第二直线电机(502)，第二直线电机(502)装配在第二导轨(501)上，第二导轨(501)设置在支架(2)上，安装架(6)设置在第二直线电机(502)上，第二直线电机(502)的输入端与单片机(3)的输出端电连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的自动陶瓷涂胶装置，其特征在于：所述挤出机构(7)包括推杆(701)和活塞头(702)，活塞头(702)安装在盛胶管(9)的内部，推杆(701)安装在活塞头(702)上，且一端穿出盛胶管(9)。
7.根据权利要求6所述的一种基于机器视觉的自动陶瓷涂胶装置，其特征在于：所述伸缩机构(11)包括第一电动伸缩杆(1101)和连接条(1102)，连接条(1102)设置有两个，且分别安装在第一电动伸缩杆(1101)的两端，连接条(1102)分别与盛胶管(9)和推杆(701)连接，第一电动伸缩杆(1101)的输入端与单片机(3)的输出端电连接。
8.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的自动陶瓷涂胶装置，其特征在于：所述机器视觉机构(12)包括CCD摄像机(1201)、U型架(1202)和图像采集卡(1203)，CCD摄像机(1201)设置在U型架(1202)的下表面，图像采集卡(1203)设置在U型架(1202)上，U型架(1202)安装在支架(2)上，CCD摄像机(1201)与图像采集卡(1203)双向电连接，图像采集卡(1203)与单片机(3)双向电连接。
9.根据权利要求8所述的一种基于机器视觉的自动陶瓷涂胶装置，其特征在于：所述照明机构(10)包括鹅颈管(1001)和照明灯(1002)，鹅颈管(1001)装配在照明灯(1002)上，且安装在U型架(1202)上，照明灯(1002)的输入端与单片机(3)的输出端电连接。
10.一种基于机器视觉的自动陶瓷涂胶方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将需要涂胶的陶瓷器具放在皮带输送机(1)上，通过皮带输送机(1)的工作输送至机器视觉机构(12)的下侧；
2)通过机器视觉机构(12)的工作可以对陶瓷器具的形状以及涂胶面进行信息采集，并且将采集的信息发送至单片机(3)；
3)单片机(3)分析采集的信息，控制伸缩机构(11)带动挤出机构(7)的移动，将盛胶管(9)中的胶液挤进涂胶机构(14)中，调节机构(13)调节涂胶机构(14)与陶瓷器具涂胶面的距离，胶液从涂胶机构(14)中流出，流至陶瓷器具的涂胶面上；
4)单片机(3)控制控制纵向移动机构(5)和横向移动机构(4)，从而使涂胶机构(14)进行移动，使涂胶机构(14)的运动轨迹与陶瓷器具的涂胶面形状相一致，从而完成对陶瓷器具的涂胶。
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