CN113479542B - 一种基于视觉识别的智能化搬运装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于视觉识别的智能化搬运装置，包括旋转机构、连接套、夹抱机构、吊装机构和相机；当相机所拍图像显示吊孔在图像两侧呈对称分布时，搬运装置使用夹抱机构的夹抱功能；当所拍图像显示在图像整体中心面呈对称均匀分布两个吊环或四个吊环时，搬运装置使用吊装机构的钢丝绳吊钩进行吊装。本发明能够对带吊环和双侧带吊孔法兰的不同种类物资实现相应的夹抱功能和吊装功能，在实现仓库最大密集存储的同时，减少人工手动步骤，提高仓库的自动化水平。

Description

一种基于视觉识别的智能化搬运装置

技术领域

本发明属于搬运机器人领域，具体涉及一种基于视觉识别的智能化搬运装置。

背景技术

目前国内智能仓储尤其是电力物资仓库的自动化建设和改造，其中主要是集中在仓库物资的自动搬运和存储上。传统对于配备吊环或吊孔法兰类的物资，类似电力变压器和综合配电箱等柜类物资进行装卸时，采用三种人工作业方式：行车采用吊钩装卸需多人配合，且人工穿索效率低、安全性低，并且所用吊绳或吊带经常会因为作业人员疏忽导致遗失；另一种人工叉车作业方式则需手动控制叉车进行对孔，对于一些安放在货车中间位置或摆放不整齐的物资叉车叉尺伸展不进去，且叉车行驶通道占用面积大，堆场库容利用率低。而现在智能化建设和改造后采用AGV作业时，虽然效率提高了，但只是取代传统人工操作的方式，本质上其行驶通道依然造成仓库库容利用率低的问题。这三种方式都制约了智能仓库管理效率的进一步提升，无法满足现代化仓储服务对高效、安全、低成本的要求。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种物资装卸时既能提高作业效率又能密集存储的基于视觉识别的智能化搬运装置。

技术方案：本发明包括旋转机构、连接套、夹抱机构和吊装机构；所述旋转机构包括旋转平台、固定于旋转平台四个角的定滑轮组、固定于旋转平台中间的旋转传动组，其中，旋转传动组上方安装连接法兰，连接法兰和定滑轮组用于与外部连接；所述旋转传动组下端通过连接套转动连接夹抱机构，夹抱机构包括横梁框架、设于横梁框架上的夹紧减速电机、位于横梁框架两侧的夹臂，夹紧减速电机为两侧夹臂的打开和关闭提供动力；所述横梁框架上还安装有吊装机构，吊装机构包括吊装减速电机、受吊装减速电机驱动的传动轴、与传动轴连接的多个吊装卷线机构，其中，多个吊装卷线机构对称分布在横梁框架外侧底部；通过所述吊装减速电机的正反转实现吊装卷线机构卷线和放线，从而带动吊装卷线机构中的吊钩升降；所述横梁框架底部安装有相机，用于拍摄横梁框架下方的物资，并将图像发送到上位视觉识别系统。

所述定滑轮组包括定滑轮轴以及套装于定滑轮轴上的定滑轮，定滑轮组可与仓库内用于物资装卸的行车或桁架所配置的小车相连接。

所述夹紧减速电机通过夹紧电机座固定在横梁框架一侧，并利用链条与横梁框架中间的齿轮传动轴连接，再通过齿轮齿条的方式将动力传送至夹臂。

所述夹臂内侧靠近底面的位置设有伸爪，伸爪固定在夹臂表面或转动安装在夹臂内部。

所述传动轴的首端、尾端和中端均装有链轮，吊装减速电机通过双排链条与传动轴中部的链轮连接；多个所述吊装卷线机构也通过双排链条与传动轴首端、尾端的链轮连接；传动轴通过链轮链条与吊装减速电机以及吊装卷线机构传动。

所述传动轴两端设有传动轴承座，传动轴通过传动轴承座安装在横梁框架上，实现传动轴的定位。

所述吊装卷线机构包括短轴，短轴上依次套设双排链轮、卷线轮、轴承固定座和带座轴承座；所述吊装卷线机构上的双排链轮通过双排链条与传动轴上的的链轮连接；所述轴承固定座位于横梁框架外侧，带座轴承座固定安装于横梁框架内侧；利用吊装卷线机构实现吊钩的升降功能。

所述卷线轮上缠绕钢丝绳，钢丝绳末端设有吊钩，通过吊钩将物资吊起。

所述旋转传动组上方位于连接法兰侧面设有旋转减速电机，旋转减速电机与旋转传动组连接，当旋转减速电机工作时，带动旋转传动组转动，旋转传动组转动时带动夹抱机构旋转，将夹抱机构调至合适位置后进行夹抱动作。

所述横梁框架的前后侧沿顶部轮廓向外延伸有防护罩，对装置起到保护作用，实现美观的同时还能延长整个设备的使用寿命。

有益效果：本发明与现有技术相比，其有益效果在于：(1)利用工业相机视觉识别，解决物资装卸时需多人配合、吊带易遗失、工作效率低等问题，减少人工工作步骤，提高仓库管理自动化程度；(2)适用于自动化仓库的配备吊环或吊孔法兰类物资装卸，尤其是电力变压器和综合配电柜等柜类配有吊环吊孔物资的装卸，解决AGV因行驶通道占地面积大导致仓库库容率降低的问题。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中夹抱机构的结构示意图；

图3为本发明中吊装机构的结构示意图；

图4为本发明中吊装卷线机构的结构示意图；

图5为本发明的工作状态图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和说明书附图对本发明的技术方案进行详细介绍。

如图1所示，本发明包括旋转机构1、连接套2、夹抱机构3和吊装机构4。旋转机构1包括定滑轮组11、旋转减速电机12、连接法兰13、旋转传动组14、旋转平台15。具体地，旋转平台15采用方形钢管焊接而成；定滑轮组11数量为四个，固定安装于旋转平台15的四个角。本实施例中，每个定滑轮组11由定滑轮轴111、定滑轮112、滑轮底座以及防滑圈组成，定滑轮轴111安装在滑轮底座上，定滑轮112套装于定滑轮轴111上，每个定滑轮112都配有一个防滑圈，防滑圈用来固定钢丝绳在定滑轮112轮槽内，避免其滑出轮槽。定滑轮组11在随着旋转机构1升降过程中因定滑轮轴111的转动可以自动调节与旋转平台15的角度，从而避免连接钢丝绳滑出定滑轮组11导致旋转机构1歪斜或卡死。旋转传动组14固定于旋转平台15中间，旋转传动组14上方安装连接法兰13。旋转传动组14上方位于连接法兰13侧面设有旋转减速电机12，旋转减速电机12与旋转传动组14连接，当旋转减速电机12工作时，带动旋转传动组14转动。整个旋转机构1通过连接法兰13或定滑轮组11与外部连接；这里的外部包括但不限于行车、桁架机器人等，连接法兰13采用螺栓螺母配合的方式与外部连接，定滑轮112采用钢丝绳与外部连接，两种连接方式任选一种或两种组合的形式进行连接。

旋转机构1与下方的夹抱机构3中间部位通过连接套2转动连接，连接套2上、下端均设有法兰结构。连接套2上端的法兰结构与其上方的旋转传动组14之间、连接套2下端的法兰结构与其下方的夹抱机构3之间采用螺栓螺母配合的方式连接。因旋转机构1需与外部连接，当旋转减速电机12工作时，旋转平台15通过连接法兰13与外部连接，旋转平台15保持固定不动，旋转减速电机12带动旋转传动组14转动，旋转传动组14带着连接套2转动，进而带动夹抱机构3旋转，这是整个搬运装置旋转功能的工作方式。

如图2所示，夹抱机构3包括夹紧电机座31、夹紧减速电机32、横梁框架33、防护罩34、夹臂35、伸爪36。横梁框架33的前后侧沿顶部轮廓向外延伸有防护罩34，实现美观的同时又延长整个设备使用寿命。横梁框架33两侧设有夹臂35。夹紧减速电机32通过夹紧电机座31固定在横梁框架33一侧，并利用链条与横梁框架33中间的齿轮传动轴连接，再通过齿轮齿条的方式将动力传送至横梁框架33两侧的夹臂35；具体地，夹紧减速电机32轴端固定有双排链轮，横梁框架33中心安装传动轴，传动轴上端装有双排链轮，传动轴下端配置一齿轮。夹紧减速电机32轴端的双排链轮通过双排链条与传动轴上端的双排链轮连接，给两侧夹臂35打开和关闭提供动力。两侧夹臂35上各装有一齿条，与传动轴下端齿轮以齿轮齿条的方式连接，通过夹紧减速电机32传来的动力，实现两侧夹臂35的打开和关闭。夹臂35内侧靠近底面的位置设有伸爪36，伸爪36固定在夹臂35表面或转动安装在夹臂35内部，当需要时再伸出时打开。通过夹臂35的打开和关闭，伸爪36的打开或打开关闭，实现搬运装置的夹抱功能。

如图1至3所示，在横梁框架33上固定有夹紧减速电机32的另一侧，固定安装吊装机构4的吊装减速电机41，吊装机构4还包括传动轴42、传动轴承座43、双排链条44、多个吊装卷线机构45、吊钩46以及两个张紧轮机构。传动轴42两端设有传动轴承座43)，传动轴42通过传动轴承座43安装在横梁框架33上。传动轴42的首端、尾端和中端均装有链轮，吊装减速电机41通过双排链条44与传动轴42中部的链轮连接，多个吊装卷线机构45也通过双排链条44与传动轴42首端、尾端的链轮连接；具体地，传动轴42下方设有四个吊装卷线机构45，四个吊装卷线机构45两两对称分布固定在横梁框架33外侧底部，每侧的两个吊装卷线机构45在横梁框架33外侧与传动轴42链条传动。张紧轮机构布置在双排链条44外侧，通过向双排链条44内侧调整来调节吊装卷线机构45的链条张紧。

如图4所示，吊装卷线机构45包括双排链轮451、卷线轮452、轴承固定座453、带座轴承座454和短轴455。短轴455上依次套设双排链轮451、卷线轮452、轴承固定座453和带座轴承座454；吊装卷线机构45上的双排链轮451通过双排链条44与传动轴42上的的链轮连接。轴承固定座453位于横梁框架33外侧，带座轴承座454固定安装于横梁框架33内侧。卷线轮452上缠绕钢丝绳，钢丝绳末端设有吊钩46。通过吊装减速电机41正反转，带动传动轴42的链轮转动，从而带动吊装卷线机构45的双排链轮451转动，进而使得卷线轮452进行正、反转，实现吊装卷线机构45的卷线和放线动作，实现吊钩46上升和下降的功能。

在夹抱机构3的横梁框架33一侧的下端，固定放置一相机5，具体采用双目，双目相机镜头垂直朝下，当搬运装置到空间一固定点时，双目相机对下方进行拍摄，然后将图像发送至视觉识别系统，经过算法计算分析得出图像中物资的长宽高及中心坐标后，将这些参数发送至外部控制系统，外部控制系统再通过得到的数据控制搬运机构进行夹抱作业或吊装作业。在这里值得指出的是，通过视觉识别算法对图像内容进行一种规则定义，即：当图像内容与自定义一坐标轴存在角度时，搬运装置根据计算得到的角度值使用旋转功能。同时当识别图像内容上有吊装孔，且孔是对称分布在图像整体外侧，且能分辨出图像整体两侧有延伸出法兰时，整个搬运装置使用夹抱功能；当图像内容识别到吊环，且吊环是以图像两中心面呈对称分布在图像整体中间时，搬运装置使用吊装功能，如图5所示。即可实现对不同种物资实现相应的装卸功能，达到满足自动化作业的同时，实现装卸物资的多样化。在这里不对视觉识别软件算法作具体描述和分析。

本发明解决了某一类物资，特别是具备吊环和吊孔法兰的柜类物资等装卸时需多人配合、吊绳吊钩易丢失等问题，在保证效率的前提下，取代AGV因行驶通道占用仓库导致库容率降低，实现密集存储，减少人工参与，提高仓库自动化水平和智能化管理。

Claims (10)

1.一种基于视觉识别的智能化搬运装置，其特征在于：包括旋转机构(1)、连接套(2)、夹抱机构(3)、吊装机构(4)和相机(5)；所述旋转机构(1)包括旋转平台(15)、固定于旋转平台(15)四个角的定滑轮组(11)、固定于旋转平台(15)中间的旋转传动组(14)，其中，旋转传动组(14)上方安装连接法兰(13)，连接法兰(13)和定滑轮组(11)用于与外部连接；

所述旋转传动组(14)下端通过连接套(2)转动连接夹抱机构(3)，夹抱机构(3)包括横梁框架(33)、设于横梁框架(33)上的夹紧减速电机(32)、位于横梁框架(33)两侧的夹臂(35)，夹紧减速电机(32)为两侧夹臂(35)的打开和关闭提供动力；

所述横梁框架(33)上还安装有吊装机构(4)，吊装机构(4)包括吊装减速电机(41)、受吊装减速电机(41)驱动的传动轴(42)、与传动轴(42)连接的多个吊装卷线机构(45)，其中，多个吊装卷线机构(45)对称分布在横梁框架(33)外侧底部；通过所述吊装减速电机(41)的正反转实现吊装卷线机构(45)卷线和放线，从而带动吊装卷线机构(45)中的吊钩(46)升降；

所述横梁框架(33)底部安装有相机(5)，用于拍摄横梁框架(33)下方的物资，并将图像发送到上位视觉识别系统。

2.根据权利要求1所述基于视觉识别的智能化搬运装置，其特征在于：所述定滑轮组(11)包括定滑轮轴(111)以及套装于定滑轮轴(111)上的定滑轮(112)。

3.根据权利要求1所述基于视觉识别的智能化搬运装置，其特征在于：所述夹紧减速电机(32)通过夹紧电机座(31)固定在横梁框架(33)一侧，并利用链条与横梁框架(33)中间的齿轮传动轴连接，再通过齿轮齿条的方式将动力传送至夹臂(35)。

4.根据权利要求3所述基于视觉识别的智能化搬运装置，其特征在于：所述夹臂(35)内侧靠近底面的位置设有伸爪(36)，伸爪(36)固定在夹臂(35)表面或转动安装在夹臂(35)内部。

5.根据权利要求1所述基于视觉识别的智能化搬运装置，其特征在于：所述传动轴(42)的首端、尾端和中端均装有链轮，吊装减速电机(41)通过双排链条(44)与传动轴(42)中部的链轮连接；多个所述吊装卷线机构(45)也通过双排链条(44)与传动轴(42)首端、尾端的链轮连接。

6.根据权利要求5所述基于视觉识别的智能化搬运装置，其特征在于：所述传动轴(42)两端设有传动轴承座(43)，传动轴(42)通过传动轴承座(43)安装在横梁框架(33)上。

7.根据权利要求5所述基于视觉识别的智能化搬运装置，其特征在于：所述吊装卷线机构(45)包括短轴(455)，短轴(455)上依次套设双排链轮(451)、卷线轮(452)、轴承固定座(453)和带座轴承座(454)；所述吊装卷线机构(45)上的双排链轮(451)通过双排链条(44)与传动轴(42)上的的链轮连接；

所述轴承固定座(453)位于横梁框架(33)外侧，带座轴承座(454)固定安装于横梁框架(33)内侧。

8.根据权利要求7所述基于视觉识别的智能化搬运装置，其特征在于：所述卷线轮(452)上缠绕钢丝绳，钢丝绳末端设有吊钩(46)。

9.根据权利要求1至8任一项所述基于视觉识别的智能化搬运装置，其特征在于：所述旋转传动组(14)上方位于连接法兰(13)侧面设有旋转减速电机(12)，旋转减速电机(12)与旋转传动组(14)连接，当旋转减速电机(12)工作时，带动旋转传动组(14)转动，旋转传动组(14)转动时带动夹抱机构(3)旋转。

10.根据权利要求1至8任一项所述基于视觉识别的智能化搬运装置，其特征在于：所述横梁框架(33)的前后侧沿顶部轮廓向外延伸有防护罩(34)。

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