CN112847269A - 一种涡轮叶片自动识别装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机器视觉检测的技术领域，具体涉及一种涡轮叶片自动识别装置，包括相机和托盘，托盘设置有用于装夹涡轮叶片的夹具，相机正对于夹具，涡轮叶片设置有字符编码图像，夹具设置有夹具标识码，相机用于采集夹具标识码和字符编码图像，并且，识别装置还包括工业机器人，托盘设置有电子标签，工业机器人的夹爪设置有用于读取托盘的电子标签的RFID读写器。本发明实现了对航空发动机涡轮叶片、夹具和托盘编码数据的全自动化识别，既保证了产线整体运行效率的同时也解决了物料编码信息自动识别难题，便于成品后续的质量追溯。

Description

一种涡轮叶片自动识别装置
技术领域
本发明属机器视觉检测的技术领域，具体涉及一种涡轮叶片自动识别装置。
背景技术
航空发动机涡轮叶片目前已实现了超精密、低损伤的激光加工，并有效地推动了激光加工技术的快速发展。近年来，随着航空发动机涡轮叶片自动化生产线的快速搭建和逐步完善，物料编码数据的自动化采集技术已成为新的机遇和挑战。
发明人发现了航空发动机涡轮叶片的加工过程涉及到的物料包括叶片本体、夹具和托盘，叶片的质量追溯环节需对上述三者编码信息进行实时记录。然而，叶片本体结构精密复杂，字符编码位置特殊，加工工序繁琐，需在加工设备和上下料仓间做多次往复性运动，此外，每个订单的加工周期均需更换多次托盘及夹具，系统需采集、记录并更新编码信息。由此可知，航空发动机涡轮叶片自动化产线中物料编码信息的多变性和编码位置的特殊性给编码数据的采集过程带来了极大的挑战。
为此，亟需提出一种新型的识别装置以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种涡轮叶片自动识别装置，其实现了对航空发动机涡轮叶片、夹具和托盘编码数据的全自动化识别，既保证了产线整体运行效率的同时也解决了物料编码信息自动识别难题，便于成品后续的质量追溯，满足了航空发动机涡轮叶片自动化产线高效率、高智能化的需求。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种涡轮叶片自动识别装置，包括相机和托盘，所述托盘设置有用于装夹涡轮叶片的夹具，所述相机正对于所述夹具，所述涡轮叶片设置有字符编码图像，所述夹具设置有夹具标识码，所述相机用于采集所述夹具标识码和所述字符编码图像，所述识别装置还包括工业机器人，所述托盘设置有电子标签，所述工业机器人的夹爪设置有用于读取所述托盘的电子标签的RFID读写器。
进一步地，所述相机设置于承托架，所述承托架设置有对应于所述夹具的光源，所述光源设置于所述相机和所述夹具之间，其中，所述承托架用于提高所述相机和所述光源的安装稳定性，从而保障了识别装置的安全运行，所述光源为环形光源，用于提高采集所述夹具标识码和所述涡轮叶片的字符编码图像的清晰度。
进一步地，所述光源设置有聚光罩，所述夹具设置于所述聚光罩的下方，所述聚光罩的顶部设置有敞口，所述相机正对于所述敞口。
进一步地，所述承托架设置有纵向延伸的调节槽，所述相机和所述光源均设置于所述调节槽，所述相机和所述光源可以沿所述调节槽调整与所述夹具的间距，从而提高了识别装置的调节灵活性。
进一步地，所述承托架设置有升降驱动器，所述相机和所述光源均传动连接于所述升降驱动器的输出端，所述升降驱动器可以为驱动电机或气缸，能够带动所述相机和所述光源的升降，从而灵活地调节了所述相机和所述光源的高度。
进一步地，所述承托架设置有对应于所述托盘的光电传感器，所述光电传感器电连接于所述光源，所述光电传感器用于检测所述托盘的存放情况，当所述托盘置于识别装置时，所述光电传感器检测出所述托盘后能够为所述光源提供启动信号，使所述光源的光线汇聚到所述夹具的夹具标识码的周围。
进一步地，所述托盘设置于装夹平台，所述装夹平台设置于所述相机的下方，所述装夹平台用于提高所述托盘的安装稳定性。
进一步地，所述装夹平台的顶部设置有转动座，所述托盘设置于所述转动座的顶部，其中，所述转动座用于提高所述托盘、所述叶片和所述夹具的检测效率和检测灵活性。
进一步地，所述装夹平台还设置有协作机器人，所述协作机器人用于将所述涡轮叶片自动装夹到所述夹具。
进一步地，所述识别装置还包括PLC控制器，所述相机和所述 RFID读写器均电连接于所述PLC控制器，所述PLC控制器用于接收所述相机的编码数据和所述RFID读写器获取到的字符串数据，并将上述数据传输到连接于所述PLC控制器的MES系统中。
本发明的有益效果在于：本发明的自动识别装置包括相机和托盘，托盘设置有用于装夹涡轮叶片的夹具，相机正对于夹具，涡轮叶片设置有字符编码图像，夹具设置有夹具标识码，相机用于采集夹具的夹具标识码和涡轮叶片的字符编码图像，并且，识别装置还包括工业机器人，托盘设置有电子标签，工业机器人的夹爪设置有用于读取托盘的电子标签的RFID读写器，其在自动化产线订单加工过程中能够对夹具标识码、涡轮叶片字符编码和托盘的电子标签数据进行自动识别录入，便于构建完整的信息化体系，便于在产品出现后续质量问题后能及时追溯到产品加工过程所用过的夹具及托盘，快速排查出问题所在，从而有效地保证了产线具有较高的整体运行效率。
附图说明
图1为本发明的实施例1的结构示意图。
图2为本发明的实施例2的运行流程示意图。
图3为本发明的实施例2的报警弹窗的示意图。
其中：1-相机；2-托盘；3-夹具；4-承托架；5-光源；51-聚光罩； 6-光电传感器；7-装夹平台。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件，本领域技术人员应可理解，制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”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。
在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图1～3和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1
一种涡轮叶片自动识别装置，如图1所示，包括相机1和托盘2，其中，相机1为智能相机，可自带相应的图像处理软件，托盘2设置有用于装夹涡轮叶片的夹具3，相机1设置于托盘2和夹具3的正上方，相机1正对于夹具3，夹具3设置于相机1的拍摄区，涡轮叶片设置有字符编码图像，夹具3设置有夹具标识码，相机1用于采集夹具标识码和字符编码图像，其中，涡轮叶片的字符编码为字母与数字组合后的激光刻蚀编码，夹具标识码可以为夹具二维码，夹具3可以通过螺栓固定于托盘2的顶部，并且，识别装置还包括工业机器人，托盘2设置有电子标签，工业机器人的夹爪设置有用于读取托盘2的电子标签的RFID读写器，从而使工业机器人在夹持托盘2时便可在原先运动轨迹上直接对托盘2的电子标签进行自动识别。
同时，在涡轮叶片的装夹过程中，相机1还可以对装夹后的涡轮叶片及夹具3的边缘信息进行识别，确保装夹正确到位。
并且，为了提高相机1的安装稳定性，相机1设置于承托架4，承托架4设置有对应于夹具3的光源5，光源5设置于相机1和夹具 3之间，光源5用于提高采集夹具3的夹具标识码和涡轮叶片的字符编码图像的清晰度，而工业机器人可以设置于承托架4的侧部，工业机器人的机身可以固定于承托架4的一侧，工业机器人的夹爪设置于工业机器人的机身，工业机器人的夹爪可以灵活装夹和搬运托盘2。
优选地，光源5设置有聚光罩51，夹具3设置于聚光罩51的下方，聚光罩51的顶部设置有敞口，相机1的拍摄区正对于敞口，光源5可以为环形光源，环形光源设置于聚光罩51的底部，聚光罩51 和环形光源能够有效提高对夹具标识码的照明亮度，并有效地提高了识别装置的检测效率。
优选地，承托架4设置有对应于托盘2的光电传感器6，光电传感器6电连接于光源5，光电传感器6用于检测托盘2的存放情况，当托盘2置于识别装置时，光电传感器6检测出托盘2后能够为光源 5提供启动信号，使光源5的光线汇聚到夹具3的夹具标识码的周围。
优选地，为了保障托盘2、夹具3和涡轮叶片的安装稳定性，托盘2设置于装夹平台7，装夹平台7设置于相机1的下方，装夹平台 7能够有效提高托盘2的安装稳定性。
实施例2
本实施例与实施例1不同的是，识别装置还包括PLC控制器和协作机器人，协作机器人设置于装夹平台的侧部，协作机器人用于将涡轮叶片自动装夹到夹具3，相机1和RFID读写器均电连接于PLC 控制器，PLC控制器还连接有数据处理系统，数据处理系统可以记录并实时更新编码信息，便于成品后续的质量追溯环节。
其中，如图2～3所示，本实施例的自动识别的过程包括：
(1)工业机器人接收到允许装夹信号后，工业机器人的夹爪由 Home点移动至上料库空托盘2处，位于夹爪末端的RFID读写器开始读取托盘2的电子标签信息，识别成功后，RFID读写器将获取到的字符串数据传输至PLC控制器，然后工业机器人的夹爪夹取空托盘2并将其放置到相机1正下方的装夹平台7。
(2)光电传感器6感应到托盘2的存放，为光源5提供了启动信号，光源5的光线汇聚到夹具二维码标识周围，为相机1的图像采集提供环境，相机1开启快门，将拍摄到的夹具3的二维码图片上传到相机1自带的处理软件中，经扫描识别图像后将解码数据传输给 PLC控制器。
(3)夹具编码数据传输成功后，采用协作机器人将涡轮叶片的编码图像置于相机1的拍摄区，再次开启光源5，相机1进行拍摄，同样先进行图像采集，再由处理器扫描识别到的编码图像，最后将工件编码数据传输至PLC控制器。
(4)等待协作机器人将涡轮叶片在夹具3中自动装夹完毕后，光源5和相机1再次工作，检测涡轮叶片和夹具3间的边缘空隙区域，判断夹具3是否夹紧涡轮叶片，若未夹紧，相机1自带图像处理软件会向PLC控制器反馈信号，进而在WINCC界面展现弹窗报警提醒，提示人工检查装夹结果。
(5)自动装夹成功后，PLC控制器将采集到的夹具二维码、叶片字符编码数据和托盘2的电子标签码进行汇总并传输至MES系统， MES系统对获取到的物料编码信息进行汇总并记录到该叶片所在的加工订单中。
其中，MES系统会记录该订单叶片从首次装夹到加工完毕期间所经历的所有编码信息的变化。后续若进行质量追溯，则通过MES 系统查询叶片编码可检查该订单叶片所有用过的托盘和夹具，从而排查物料问题。
而且，自动识别过程涉及到物料搬运和编码数据处理，经过外围机械单元(工业机器人、协作机器人)和数据处理单元(PLC、MES) 共同配合，且RFID、智能相机均需与PLC控制器实现通信，从而为自动识别过程提供可靠的数据传输环境。
同时，上述的自动识别过程可以作为航空发动机涡轮叶片的自动化产线完成一个周期的自动识别过程，不仅可以满足航空发动机涡轮叶片自动化产线所需的自动识别功能，适用于航空发动机涡轮叶片自动化产线多工序、多物料的现状，还能够便于成品的质量追溯环节，在保证产线整体运行效率的同时解决了物料编码信息自动识别难题。
本实施例的其他结构均与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例3
本实施例与实施例1不同的是，承托架4设置有纵向延伸的调节槽，相机1和光源5均设置于调节槽，相机1和光源5沿调节槽上下滑动从而调节了相机1和光源5的高度，并使相机1和光源5以沿调节槽调整了与夹具3的间距，从而有效的提高了识别装置的调节灵活性，使得相机1和光源5的安装灵活性更高。
优选地，承托架4设置有升降驱动器，相机1和光源5均传动连接于升降驱动器的输出端，升降驱动器为驱动电机，在驱动电机的驱动下，其丝杠在传动过程中能够带动相机1和光源5的升降，从而灵活地调节了相机1和光源5的高度。
本实施例的其他结构均与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例4
本实施例与实施例1不同的是，装夹平台7的顶部设置有转动座，托盘2设置于转动座的顶部，夹具3设置于托盘2的顶部，转动座能够周向转动，转动座在周向转动中可以带动托盘2、涡轮叶片和夹具 3的转动，能够灵活调节托盘2的电子标签、涡轮叶片的字符编码图像和夹具3的标识码的位置，从而能够提高托盘2、涡轮叶片和夹具3的检测灵活性。
本实施例的其他结构均与实施例1相同，这里不再赘述。
显然，本发明基于图像处理和无线射频技术，通过硬件装置设计和自动识别流程规划来实现对航空发动机涡轮叶片、夹具和托盘编码数据的全自动化识别录入，所构建的完整的信息化体系可以便于在产品出现后续质量问题后能及时追溯到产品加工过程所用过的夹具及托盘，快速地排查出问题所在，其不仅保证了产线的运行效率，还有效地促进了航空发动机涡轮叶片的高效生产。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种涡轮叶片自动识别装置，其特征在于，包括：
相机(1)和托盘(2)，所述托盘(2)设置有用于装夹涡轮叶片的夹具(3)，所述相机(1)正对于所述夹具(3)；
所述涡轮叶片设置有字符编码图像，所述夹具(3)设置有夹具标识码，所述相机(1)用于采集所述夹具标识码和所述字符编码图像；
所述识别装置还包括工业机器人，所述托盘(2)设置有电子标签，所述工业机器人的夹爪设置有用于读取所述托盘(2)的电子标签的RFID读写器。
2.如权利要求1所述的涡轮叶片自动识别装置，其特征在于：所述相机(1)设置于承托架(4)，所述承托架(4)设置有对应于所述夹具(3)的光源(5)，所述光源(5)设置于所述相机(1)和所述夹具(3)之间。
3.如权利要求2所述的涡轮叶片自动识别装置，其特征在于：所述光源(5)设置有聚光罩(51)，所述夹具(3)设置于所述聚光罩(51)的下方，所述聚光罩(51)的顶部设置有敞口，所述相机(1)正对于所述敞口。
4.如权利要求2所述的涡轮叶片自动识别装置，其特征在于：所述承托架(4)设置有纵向延伸的调节槽，所述相机(1)和所述光源(5)均设置于所述调节槽。
5.如权利要求4所述的涡轮叶片自动识别装置，其特征在于：所述承托架(4)设置有升降驱动器，所述相机(1)和所述光源(5)均传动连接于所述升降驱动器的输出端。
6.如权利要求2或4任一项所述的涡轮叶片自动识别装置，其特征在于：所述承托架(4)设置有对应于所述托盘(2)的光电传感器(6)，所述光电传感器(6)电连接于所述光源(5)。
7.如权利要求1所述的涡轮叶片自动识别装置，其特征在于：所述托盘(2)设置于装夹平台(7)，所述装夹平台(7)设置于所述相机(1)的下方。
8.如权利要求7所述的涡轮叶片自动识别装置，其特征在于：所述装夹平台(7)的顶部设置有转动座，所述托盘(2)设置于所述转动座的顶部。
9.如权利要求7所述的涡轮叶片自动识别装置，其特征在于：所述装夹平台(7)还设置有协作机器人，所述协作机器人用于将所述涡轮叶片自动装夹到所述夹具(3)。
10.如权利要求1所述的涡轮叶片自动识别装置，其特征在于：所述识别装置还包括PLC控制器，所述相机(1)和所述RFID读写器均电连接于所述PLC控制器。
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