CN113649204A - 基于机器视觉的自动喷涂机器人检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于机器视觉的自动喷涂机器人检测系统，包括工作台面和空心柱，所述工作台面顶端的两侧设置有空心柱，所述空心柱的顶端设置有顶架，所述顶架顶端的一侧设置有成品检测机构，所述顶架顶端的另一侧设置有储料罐，所述工作台面的顶端设置有转台，所述转台的底端设置有转动机构。该基于机器视觉的自动喷涂机器人检测系统通过设置有步进电机、驱动轴、转向锥齿、转轴和盘齿，步进电机带动驱动轴转动，转向锥齿带动与之啮合的盘齿旋转，从而带动转轴转动，转台带动工件台转动，喷涂机器人喷涂完毕一组工件，定位杆转动45°，若检测不合格，步进电机停止转动，操作人员将工件取下进入送入检测装置进行二检，解决了检测效率低的问题。

Description

基于机器视觉的自动喷涂机器人检测系统

技术领域

本发明涉及自动喷涂技术领域，具体为基于机器视觉的自动喷涂机器人检测系统。

背景技术

随着喷涂工艺的不断进步，自动喷涂机器人已形成规模化趋势，在许多高精制造领域已逐步取代手动喷涂，大大提高了加工效率。喷涂机器人需配备图像视觉检测技术来定位移动轨迹，通过将工件参数输入PLC控制系统主机，来对不同工件实现高效喷涂加工，此类基于机器图像视觉技术的检测系统通过内置坐标测量系统来对工件进行红外激光扫描，并将扫描数据通过内置通讯和无线传输组件上传至控制系统的处理中心，指导参数设置以及记录操作以便改进。

目前市面上的自动喷涂机器人监测系统通常只配备一组位置不可移动的检测激光扫描仪，无法在喷涂的同时对传送到工作台面上的新工件进行扫描，需手动移动工件进行检测，喷涂完毕的成品受涂料干化影响，喷涂层有缺陷时无法快速识别检测，影响合格率，因此设计有基于机器视觉的自动喷涂机器人检测系统，通过可移动的激光检测组件、定点旋转组件以及成品表面检测组件实现喷前检测、喷涂中检测以及喷涂成品检测一体化，提高加工效率。

发明内容

本发明的目的在于提供基于机器视觉的自动喷涂机器人检测系统，以解决上述背景技术中提出无法在喷涂的同时对传送到工作台面上的新工件进行移动检测的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于机器视觉的自动喷涂机器人检测系统，包括工作台面和空心柱，所述工作台面顶端的两侧设置有空心柱，所述空心柱的顶端设置有顶架，所述顶架顶端的一侧设置有成品检测机构，所述顶架顶端的另一侧设置有储料罐，所述工作台面的顶端设置有转台，所述转台的底端设置有转动机构，所述转台顶端的四周固定连接有工件台，所述工件台的顶端设置有两组定位杆，所述转台的中间位置处设置有喷涂机器人，所述喷涂机器人的底端贯穿转台的内部并与工作台面固定连接，所述工作台面底部的另一侧设置有控制面板，所述控制面板的另一端设置有PLC控制系统，所述空心柱的内部设置有激光检测机构；

所述激光检测机构包括伺服电机，所述伺服电机固定连接在空心柱内部的底端。

优选的，所述伺服电机的输出端通过联轴器固定连接有转动轴，所述转动轴的顶端固定连接有螺杆，所述螺杆的外部活动套接有螺纹块，所述螺纹块的一端固定连接有激光空间扫描仪，所述工件台的边缘处设置有挡板，所述挡板的一端设置有红外接收模块。

优选的，所述激光空间扫描仪设置有两组并关于顶架的垂直中心线对称分布。

优选的，所述空心柱内壁的两侧设置有预留槽，所述螺纹块的两侧分别嵌在预留槽的内部并与预留槽滑动连接。

优选的，所述挡板为半圆形弯弧板，所述工件台设置有四组，所述工件台的顶端为圆形。

优选的，所述转动机构由步进电机、驱动轴、转向锥齿、转轴和盘齿组成，所述转轴设置在工作台面的底端，所述转轴的外部固定套接有盘齿，所述步进电机设置在盘齿的另一侧，所述步进电机的输出端通过联轴器固定连接有驱动轴，所述驱动轴的一侧固定连接有转向锥齿，所述转向锥齿与盘齿啮合连接。

优选的，所述盘齿和转向锥齿为斜齿轮，所述盘齿和转向锥齿相互垂直。

优选的，所述盘齿的尺寸大于转向锥齿，所述转轴的顶端贯穿工作台面的内部并与转台固定连接。

优选的，所述成品检测机构由表面检测器、遮光罩、固定架和扬声器组成，所述表面检测器设置在顶架顶端的一侧，所述表面检测器的底端设置有遮光罩，所述固定架固定连接在顶架的底端的一侧，所述固定架的内部设置有遮光罩，所述顶架底端的中间位置处设置有扬声器。

优选的，所述遮光罩为顶端和底端敞口的圆柱体，所述遮光罩的直径大于工件台顶端直径，所述遮光罩的底端与工件台在竖直方向上对齐。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于机器视觉的自动喷涂机器人检测系统不仅实现了移动检测新工件，实现了旋转喷涂同步检测，而且实现了喷涂后即时检测成品；

(1)通过设置有激光空间扫描仪、红外接收模块、喷涂机器人、空心柱、螺杆、螺纹块、转动轴、伺服电机和PLC控制系统，伺服电机的输出端通过联轴器带动转动轴旋转，螺杆转动，螺纹块在空心柱内上下移动，带动激光空间扫描仪上下移动，激光空间扫描仪向红外接收模块发射红外激光，对与之相邻的工件进行扫描检测以得出工件外观、面积、厚度等尺寸信息，对工件加以区分并无线传输反馈至PLC控制系统的显示屏处，以此指导喷涂机器人参数调设，便于喷涂轨迹纠偏；

(2)通过设置有步进电机、驱动轴、转向锥齿、转轴和盘齿，步进电机通过联轴器带动驱动轴转动，转向锥齿随之转动，带动与之啮合的盘齿旋转，从而带动转轴转动，将转矩传递转台，带动工件台转动，喷涂机器人喷涂完毕一组工件，定位杆转动45°，喷涂完毕的工件经过两次位置移动后来到遮光罩下方，若检测不合格，步进电机停止转动，操作人员将工件取下进入送入检测装置进行二检，通过自动旋转使喷涂和检测同步进行，提高加工效率；

(3)通过设置有表面检测器、遮光罩、固定架和扬声器，表面检测器向下发出扫描射线对工件表面进行扫描，将成像图片传输至PLC控制系统，遮光罩有效遮光以减少外部因素干扰，若表面有喷涂不均或涂料结块、气孔缺陷等问题，则启动扬声器，扬声器指示灯亮并声鸣表示喷涂成品不合格，操作人员取下工件进行再检测和再加工，通过即时检测可大大提高出厂合格率。

附图说明

图1为本发明的正视剖面结构示意图；

图2为本发明的转台俯视结构示意图；

图3为本发明的图1中A处局部剖面放大结构示意图；

图4为本发明的螺纹块正视剖面结构示意图

图5为本发明的遮光罩正视结构示意图

图6为本发明的转动机构正视结构示意图。

图中：1、转动机构；101、步进电机；102、驱动轴；103、转向锥齿；104、转轴；105、盘齿；2、工作台面；3、转台；4、工件台；5、激光空间扫描仪；6、定位杆；7、红外接收模块；8、顶架；9、成品检测机构；901、表面检测器；902、遮光罩；903、固定架；904、扬声器；10、储料罐；11、喷涂机器人；12、空心柱；13、螺杆；14、挡板；15、螺纹块；16、转动轴；17、伺服电机；18、控制面板；19、PLC控制系统。

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。

实施例1：请参阅图1-6，基于机器视觉的自动喷涂机器人检测系统，包括工作台面2和空心柱12，工作台面2顶端的两侧设置有空心柱12，空心柱12的顶端设置有顶架8，顶架8顶端的一侧设置有成品检测机构9，顶架8顶端的另一侧设置有储料罐10，工作台面2的顶端设置有转台3，转台3的底端设置有转动机构1，转台3顶端的四周固定连接有工件台4，工件台4的顶端设置有两组定位杆6，转台3的中间位置处设置有喷涂机器人11，喷涂机器人11的底端贯穿转台3的内部并与工作台面2固定连接，工作台面2底部的另一侧设置有控制面板18，控制面板18的另一端设置有PLC控制系统19，空心柱12的内部设置有激光检测机构；

请参阅图1-6，基于机器视觉的自动喷涂机器人检测系统还包括激光检测机构，激光检测机构包括伺服电机17，伺服电机17固定连接在空心柱12内部的底端；

伺服电机17的输出端通过联轴器固定连接有转动轴16，转动轴16的顶端固定连接有螺杆13，螺杆13的外部活动套接有螺纹块15，螺纹块15的一端固定连接有激光空间扫描仪5，工件台4的边缘处设置有挡板14，挡板14的一端设置有红外接收模块7；

具体地，如图1、图3和图4所示，伺服电机17的输出端通过联轴器带动转动轴16旋转，螺杆13转动，螺纹块15在空心柱12内上下移动，带动激光空间扫描仪5上下移动检测，提高检测范围，实现自动化检测，提高检测适用性。

实施例2：激光空间扫描仪5设置有两组并关于顶架8的垂直中心线对称分布，以保证取下已喷涂完毕的工件后，在同一工件台4上可放置新工件并即时检测；

空心柱12内壁的两侧设置有预留槽，螺纹块15的两侧分别嵌在预留槽的内部并与预留槽滑动连接，以消除螺杆13旋转产生的轴向力，保持激光空间扫描仪5平稳升降；

挡板14为半圆形弯弧板，工件台4设置有四组，工件台4的顶端为圆形，一次可喷涂和检测四组工件；

具体地，如图1、图2、图3和图6所示，激光空间扫描仪5向红外接收模块7发射红外激光，对与之相邻的工件进行扫描检测以得出工件外观、面积、厚度等尺寸信息，对工件加以区分并无线传输反馈至PLC控制系统19的显示屏处，以此指导喷涂机器人11参数调设，便于喷涂轨迹纠偏。

实施例3：转动机构1由步进电机101、驱动轴102、转向锥齿103、转轴104和盘齿105组成，转轴104设置在工作台面2的底端，步进电机101设置在盘齿105的另一侧，步进电机101的输出端通过联轴器固定连接有驱动轴102，驱动轴102的一侧固定连接有转向锥齿103，转向锥齿103与盘齿105啮合连接；

具体地，如图1、图2和图6所示，步进电机101通过联轴器带动驱动轴102转动，转向锥齿103随之转动，带动与之啮合的盘齿105旋转，从而带动转轴104转动，从而带动工件台4转动，喷涂机器人11喷涂完毕一组工件，转台3转动45°，喷涂完毕的工件经过两次位置移动后来到遮光罩902下方，若检测不合格，步进电机101停止转动，操作人员将工件取下进入送入检测装置进行二检，通过自动旋转使喷涂和检测同步进行，提高加工效率。

实施例4：转轴104的外部固定套接有盘齿105，盘齿105和转向锥齿103为斜齿轮，盘齿105和转向锥齿103相互垂直，斜齿轮啮合性能更高保证平稳传动；

盘齿105的尺寸大于转向锥齿103，转轴104的顶端贯穿工作台面2的内部并与转台3固定连接，转轴104转动时喷涂机器人11不与转台3接触；

具体地，如图1、图2和图6所示，步进电机101通过联轴器带动驱动轴102转动时，转向锥齿103与盘齿105啮合，盘齿105平稳旋转并向转台3传递转矩，工件台4随转动转台3转动以定点改变工件位置，将工件从喷涂区域转至检测区域，以便喷涂机器人11对下一组工件进行喷涂。

实施例5：成品检测机构9由表面检测器901、遮光罩902、固定架903和扬声器904组成，表面检测器901设置在顶架8顶端的一侧，固定架903固定连接在顶架8的底端的一侧，固定架903的内部设置有遮光罩902，顶架8底端的中间位置处设置有扬声器904；

具体地，如图1、图2和图5所示，表面检测器901向下发出扫描射线对工件表面进行扫描，将成像图片传输至PLC控制系统19，若表面有喷涂不均或涂料结块、气孔缺陷等问题，则启动扬声器904，扬声器904指示灯亮并声鸣表示喷涂成品不合格，操作人员取下工件进行再检测和再加工，通过即时检测可大大提高出厂合格率。

实施例6：表面检测器901的底端设置有遮光罩902，遮光罩902为顶端和底端敞口的圆柱体，遮光罩902的直径大于工件台4顶端直径，遮光罩902的底端与工件台4在竖直方向上对齐；

具体地，如图1、图2和图5所示，遮光罩902有效遮光以减少外部因素干扰，遮光罩902的直径大于工件台4顶端直径，便于对不同尺寸的工件进行检测和拍摄，表面检测器901扫描和拍摄工件表面喷涂层，提高检测精度和图像呈现质量，从而将合格率误差控制在有限范围内。

工作原理：本发明在使用时，首先，操作人员将待喷涂工件放置在工件台4的顶端，工件定位孔穿过定位杆6稳固放置，在控制面板18上启动激光空间扫描仪5，激光空间扫描仪5对喷涂机器人11底端的第一组待喷涂工件进行检测，伺服电机17的输出端通过联轴器带动转动轴16旋转，螺杆13转动，螺纹块15在空心柱12内上下移动，从而带动激光空间扫描仪5上下移动，激光空间扫描仪5向红外接收模块7发射红外激光，对工件进行扫描检测，以得出工件外观、面积、厚度等尺寸信息，对工件类型加以区分，并通过无线传输生成参数数据反馈至PLC控制系统19的显示屏处，以此指导喷涂机器人11参数调设，便于喷涂轨迹纠偏，喷涂机器人11将储料罐10内涂料抽出进行自动喷涂，喷涂完毕后，步进电机101启动，步进电机101通过联轴器带动驱动轴102转动，转向锥齿103随之转动，带动与之啮合的盘齿105旋转，从而带动转轴104转动，将转矩传递转台3，带动工件台4转动，喷涂机器人11喷涂完毕一组工件，转台3转动45°，喷涂完毕的工件转动一次，喷涂机器人11喷涂下一组工件，期间第一组工件已干化，待喷涂机器人11喷涂完第二组工件，转台3再次转动45°，第一组工件经过两次位置移动后来到遮光罩902下方进行成品检测，表面检测器901向下发出扫描射线对工件表面进行扫描，将成像图片传输至PLC控制系统19，遮光罩902有效遮光以减少外部因素干扰，若检测合格，则在第三组工件喷涂期间，操作人员手动取下第一组工件放入合格品区等待下一步加工，与之相邻的激光空间扫描仪5再次对新放入工件进行外形扫描检测，若表面有喷涂不均或涂料结块、气孔缺陷等问题，则启动扬声器904，扬声器904指示灯亮并声鸣表示喷涂成品不合格，PLC控制系统19停止步进电机101的转动，操作人员取下工件放入次品区，送入检测装置进行二检，放入新工件，上述为一整个加工和检测流程，重复上述过程即可不间断循环喷涂加工，通过检测系统的即时大大提高出厂合格率，检测与喷涂同步进行，提高加工效率，并将喷涂数据记录以便改进喷涂策略。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.基于机器视觉的自动喷涂机器人检测系统，包括工作台面（2）和空心柱（12），其特征在于：所述工作台面（2）顶端的两侧设置有空心柱（12），所述空心柱（12）的顶端设置有顶架（8），所述顶架（8）顶端的一侧设置有成品检测机构（9），所述顶架（8）顶端的另一侧设置有储料罐（10），所述工作台面（2）的顶端设置有转台（3），所述转台（3）的底端设置有转动机构（1），所述转台（3）顶端的四周固定连接有工件台（4），所述工件台（4）的顶端设置有两组定位杆（6），所述转台（3）的中间位置处设置有喷涂机器人（11），所述喷涂机器人（11）的底端贯穿转台（3）的内部并与工作台面（2）固定连接，所述工作台面（2）底部的另一侧设置有控制面板（18），所述控制面板（18）的另一端设置有PLC控制系统（19），所述空心柱（12）的内部设置有激光检测机构；

所述激光检测机构包括伺服电机（17），所述伺服电机（17）固定连接在空心柱（12）内部的底端。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的自动喷涂机器人检测系统，其特征在于：所述伺服电机（17）的输出端通过联轴器固定连接有转动轴（16），所述转动轴（16）的顶端固定连接有螺杆（13），所述螺杆（13）的外部活动套接有螺纹块（15），所述螺纹块（15）的一端固定连接有激光空间扫描仪（5），所述工件台（4）的边缘处设置有挡板（14），所述挡板（14）的一端设置有红外接收模块（7）。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的自动喷涂机器人检测系统，其特征在于：所述激光空间扫描仪（5）设置有两组并关于顶架（8）的垂直中心线对称分布。

4.根据权利要求2所述的基于机器视觉的自动喷涂机器人检测系统，其特征在于：所述空心柱（12）内壁的两侧设置有预留槽，所述螺纹块（15）的两侧分别嵌在预留槽的内部并与预留槽滑动连接。

5.根据权利要求2所述的基于机器视觉的自动喷涂机器人检测系统，其特征在于：所述挡板（14）为半圆形弯弧板，所述工件台（4）设置有四组，所述工件台（4）的顶端为圆形。

6.根据权利要求1所述的基于机器视觉的自动喷涂机器人检测系统，其特征在于：所述转动机构（1）由步进电机（101）、驱动轴（102）、转向锥齿（103）、转轴（104）和盘齿（105）组成，所述转轴（104）设置在工作台面（2）的底端，所述转轴（104）的外部固定套接有盘齿（105），所述步进电机（101）设置在盘齿（105）的另一侧，所述步进电机（101）的输出端通过联轴器固定连接有驱动轴（102），所述驱动轴（102）的一侧固定连接有转向锥齿（103），所述转向锥齿（103）与盘齿（105）啮合连接。

7.根据权利要求6所述的基于机器视觉的自动喷涂机器人检测系统，其特征在于：所述盘齿（105）和转向锥齿（103）为斜齿轮，所述盘齿（105）和转向锥齿（103）相互垂直。

8.根据权利要求6所述的基于机器视觉的自动喷涂机器人检测系统，其特征在于：所述盘齿（105）的尺寸大于转向锥齿（103），所述转轴（104）的顶端贯穿工作台面（2）的内部并与转台（3）固定连接。

9.根据权利要求1所述的基于机器视觉的自动喷涂机器人检测系统，其特征在于：所述成品检测机构（9）由表面检测器（901）、遮光罩（902）、固定架（903）和扬声器（904）组成，所述表面检测器（901）设置在顶架（8）顶端的一侧，所述表面检测器（901）的底端设置有遮光罩（902），所述固定架（903）固定连接在顶架（8）的底端的一侧，所述固定架（903）的内部设置有遮光罩（902），所述顶架（8）底端的中间位置处设置有扬声器（904）。

10.根据权利要求9所述的基于机器视觉的自动喷涂机器人检测系统，其特征在于：所述遮光罩（902）为顶端和底端敞口的圆柱体，所述遮光罩（902）的直径大于工件台（4）顶端直径，所述遮光罩（902）的底端与工件台（4）在竖直方向上对齐。

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