CN113751989B - 一种基于机器视觉的超声电机定子定位装置及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种基于机器视觉的超声电机定子定位装置及其工作方法，包括有取料支架、取料对射检测机构、四轴机器人、取料吸盘机构、视觉检测机构、放料对射检测机构以及放料定位机构，通过取料支架、取料对射检测机构、四轴机器人、取料吸盘机构、视觉检测机构、放料对射检测机构和放料定位机构的相互配合工作，实现对超声电机定子的精确定位；同时本发明结构简单，便于在超声电机装配线上安装，且工作效率高。

Description

一种基于机器视觉的超声电机定子定位装置及其工作方法
技术领域
本发明属于超声电机制造技术领域，具体涉及一种基于机器视觉的超声电机定子定位装置及其工作方法。
背景技术
超声电机定子是一个弹性复合体，包括金属弹性体和压电陶瓷，它们连接的方法，目前最通用的是用粘胶将他们粘结在一起。在实际的工艺过程中，如果定位不准确，会导致粘结过程中出现粘胶厚薄不均匀或出现气泡等情况，从而导致工件不合格。为解决上述技术问题，实现对超声电机定子的精确定位，本发明提出了基于机器视觉的超声电机定子定位装置。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种基于机器视觉的超声电机定子定位装置及其工作方法，用于实现对超声电机定子的精确定位，而且结构简单，便于在超声电机装配线上安装、工作效率高。
为达此目的，本发明提供了一种基于机器视觉的超声电机定子定位装置，包括有取料支架、取料对射检测机构、四轴机器人、取料吸盘机构、视觉检测机构、放料对射检测机构以及放料定位机构，所述取料支架包括有定子垫片，超声电机定子放置在定子垫片上，
所述取料对射检测机构包括有第一对射立杆、第一导向轴、第一对射横杆以及第一对射传感器，所述第一对射横杆通过第一导向轴垂直安装在第一对射立杆的端部，所述第一对射横杆上安装有第一对射传感器；
所述取料吸盘机构安装在四轴机器人上，所述取料吸盘机构包括有吸盘固定板、吸盘支撑柱、吸盘安装板、吸盘压块、吸盘以及吸嘴，所述吸盘固定板与吸盘安装板之间通过吸盘支撑柱固定连接，所述吸盘固定板安装在四轴机器人上，所述吸盘通过吸盘压块安装在吸盘安装板上，所述吸嘴安装在吸盘下方；
所述视觉检测机构包括有支撑立柱、导向轴支座、支撑横轴、相机固定板、CCD相机、光源固定板和光源，所述支撑横轴包括有第一支撑横轴和第二支撑横轴，所述支撑立柱设置有两根，所述第一支撑横轴和第二支撑横轴分别通过导向轴支座垂直安装在支撑立柱上，所述第一支撑横轴上安装有光源固定板，所述光源通过光源固定板固定在第一支撑横轴上，所述第二支撑横轴上安装有相机固定板，所述CCD相机通过相机固定板固定在第二支撑横轴上，所述CCD相机位于光源正下方；
所述放料对射检测机构包括有第二对射立杆、第二导向轴、第二对射横杆以及第二对射传感器，所述第二对射横杆通过第二导向轴垂直安装在第二对射立杆的端部，所述第二对射横杆通过第二导向轴转动设置，所述第二对射横杆上安装有第二对射传感器；
所述放料定位机构包括有放料支座、定位块、定位杆、传感器安装支架以及接近传感器，所述定位块安装在放料支架上，所述定位块上安装有定位杆，所述传感器安装支架安装在放料支架的一侧，所述接近传感器安装在传感器安装支架上。通过取料支架、取料对射检测机构、四轴机器人、取料吸盘机构、视觉检测机构、放料对射检测机构和放料定位机构的相互配合工作，实现对超声电机定子精确定位和视觉检测，有效提高了对超声电机定子加工和安装的效率。
作为本发明的进一步改进：还包括有底板，所述取料支架、取料对射检测机构、四轴机器人、取料吸盘机构、视觉检测机构、放料对射检测机构以及放料定位机构分别固定安装在底板上。底板用于实现对取料支架、取料对射检测机构、四轴机器人、取料吸盘机构、视觉检测机构、放料对射检测机构以及放料定位机构的固定和安装，使其安装更加方便，操作更加便利。
作为本发明的进一步改进：所述取料支架还包括有支架、支撑柱以及中转台，所述支架固定在底板上，所述支撑柱安装在支架中，所述中转台固定安装在支架的一端部，所述定子垫片安装在中转台上。支架和支撑柱用于实现对中转台的固定和安装，中转台上安装有定子垫片，定子由前一个超声电机生产工位将超声电机定子放置在定子垫上，实现对定子的固定和放置。
作为本发明的进一步改进：所述取料对射检测机构还包括有第一支座，所述第一对射立杆安装在第一支座中，所述第一支座固定安装在底板上。第一支座固定安装在底板上，用于实现对第一对射立杆的固定和安装。
作为本发明的进一步改进：所述取料对射检测机构设置有两组，所述取料支架位于两组取料对射检测机构之间，所述定子垫片位于两个第一对射传感器之间。取料支架位于两组取料对射检测机构之间，四轴机器人控制取料吸盘机构移动到取料对射检测机构处，通过两个第一对射传感器检测其是否成功吸取到超声电机定子。
作为本发明的进一步改进：所述吸嘴设置有三个，三个吸嘴呈三角形分布在吸盘下方。呈三角形分布的三个吸嘴具有更好的稳定性，防止吸嘴在吸取超声电机定子过程中掉落。
作为本发明的进一步改进：所述视觉检测机构还包括有导向轴支架，所述支撑立柱分别安装在导向轴支架上，所述导向轴支架固定安装在底板上。支撑立柱安装在导向轴支架上，导向轴支架固定安装在底板上，能够实现对支撑立柱的固定和安装。
作为本发明的进一步改进：所述放料对射检测机构还包括有第二支座，所述第二对射立杆安装在第二支座中，所述第二支座固定安装在底板上。第二支座固定安装在底板上，用于实现对第二对射立杆的固定和安装。
作为本发明的进一步改进：所述放料对射检测机构设置有两组，当四轴机器人驱动取料吸盘机构经过放料对射检测机构时，两个第二对射传感器检测取料吸盘机构上是否吸取有定子。四轴机器人控制取料吸盘机构移动到放料对射检测机构处，通过两个第二对射传感器检测其是否成功吸取到超声电机定子，或者吸取在取料吸盘机构上的超声电机定子有没有脱落。
作为本发明的进一步改进：还包括有直线滑轨，所述直线滑轨固定安装在底板上，所述放料支座安装在直线滑轨上且在直线滑轨上滑动设置。放料支座安装在直线滑轨上方便将检测、安装好的超声电机定子运输过去，方便下一个超声电机定子的检测和安装。
本发明提供了一种基于机器视觉的超声电机定子定位装置的加工工艺，其步骤为：
步骤一、基于机器视觉的超声电机定子定位装置安装在超声电机生产定子的流水线后端，生产完成后的超声电机定子通过配套的机械手放置到取料支架上的定子垫片上；
步骤二、取料支架上安装的取料对射检测机构检测到超声电机定子放置到定子垫片上后，由基于机器视觉的超声电机定子定位装置控制所述四轴机器人使所述取料吸盘机构移动到所述取料支架处；然后控制取料吸盘机构上的吸盘结构下降到超声电机定子上方，通过取料吸盘机构上设置的吸盘吸取超声电机定子；
步骤三、基于机器视觉的超声电机定子定位装置控制所述四轴机器人(3)将吸取到的超声电机定子移动到视觉检测机构上方；
步骤四、视觉检测机构通过所述设置的CCD相机拍照采集图像信息，将信息传送到处理器中，通过信息处理器将获取的图像信息与储存在处理器内设定好的超声电机定子图像信息相比分析，判断当前超声电机定子处于的角度，然后计算出超声电机定子需要调整的角度，信息处理器将需要调整角度的信息传送到四轴机器人上安装到取料吸盘机构上，通过取料吸盘机构上安装的旋转环对超声电机定子旋转调节定位。
步骤五、旋转调节完成后的超声电机定子由四轴机器人将其运转到放料定位机构上方，将超声电机定子放置到放料定位机构上的定位块上方的超声电机定子固定盘上；
步骤六、超声电机定子放置到放料定位机构上后，放料对射检测机构检测到超声电机定子放置完成后，将信号传送给信息处理器，信息处理器给放置定位装置发送信号，放料定位机构沿下端设置的轨道运行，将超声电机定子运送到下一个加工机械部位进行 下一步的加工，在下一步加工取走超声电机定子后，放料定位机构复位到前端；
步骤七、重复步骤一到六,实现超声电机定子流水线加工定位。
本发明的有益效果为：
本申请一种基于机器视觉的超声电机定子定位装置及其工作方法，通过取料支架、取料对射检测机构、四轴机器人、取料吸盘机构、视觉检测机构、放料对射检测机构和放料定位机构的相互配合工作，实现对超声电机定子的精确定位；同时本发明结构简单，便于在超声电机装配线上安装，且工作效率高。
附图说明
图1为本发明基于机器视觉的超声电机定子定位装置的结构示意图；
图2为本发明基于机器视觉的超声电机定子定位装置中取料支架的结构示意图；
图3为本发明基于机器视觉的超声电机定子定位装置中对射检测机构的结构示意图；
图4为本发明基于机器视觉的超声电机定子定位装置中取料吸盘机构的结构示意图；
图5为本发明基于机器视觉的超声电机定子定位装置中视觉检测机构的结构示意图；
图6为本发明基于机器视觉的超声电机定子定位装置中放料定位机构的结构示意图。
部件名称：
1、取料支架；11、放料支架；12、支撑柱；13、中转台；14、定子垫片；2、取料对射检测机构；21、第一支座；22、第一对射立杆；23、第一导向轴；24、第一对射横杆；25、第一对射传感器；3、四轴机器人；4、取料吸盘机构；41、吸盘固定板；42、吸盘支撑柱；43、吸盘安装板；44、吸盘压块；45、吸盘；46、吸嘴；5、视觉检测机构；51、导向轴支架；52、支撑立柱；53、导向轴支座；54、支撑横轴；55、相机固定板；56、CCD相机；57、光源固定板；58、光源；6、放料对射检测机构；7、放料定位机构； 71、放料支座；72、定位块；73、定位杆；74、传感器安装支架；75、接近传感器；8、底板；9、直线滑轨。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
如图1-6所示，本发明提出了基于机器视觉的超声电机定子定位装置，包括有取料支架1、取料对射检测机构2、四轴机器人3、取料吸盘机构4、视觉检测机构5、放料对射检测机构6以及放料定位机构7，所述取料支架1包括有定子垫片14，超声电机定子放置在定子垫片14上，
所述取料对射检测机构2包括有第一对射立杆22、第一导向轴23、第一对射横杆24以及第一对射传感器25，所述第一对射横杆24通过第一导向轴23垂直安装在第一对射立杆22的端部，所述第一对射横杆24上安装有第一对射传感器25；
所述取料吸盘机构4安装在四轴机器人3上，所述取料吸盘机构4包括有吸盘固定板41、吸盘支撑柱42、吸盘安装板43、吸盘压块44、吸盘以及吸嘴46，所述吸盘固定板41与吸盘安装板43之间通过吸盘支撑柱42固定连接，所述吸盘固定板41安装在四轴机器人3上，所述吸盘通过吸盘压块44安装在吸盘安装板43上，所述吸嘴46安装在吸盘下方；
所述视觉检测机构5包括有支撑立柱52、导向轴支座53、支撑横轴54、相机固定板55、CCD相机56、光源固定板57和光源58，所述支撑横轴54包括有第一支撑横轴和第二支撑横轴，所述支撑立柱52设置有两根，所述第一支撑横轴和第二支撑横轴分别通过导向轴支座53垂直安装在支撑立柱52上，所述第一支撑横轴上安装有光源固定板57，所述光源58通过光源固定板57固定在第一支撑横轴上，所述第二支撑横轴上安装有相机固定板55，所述CCD相机56通过相机固定板55固定在第二支撑横轴上，所述CCD相机56位于光源58正下方；
所述放料对射检测机构6包括有第二对射立杆、第二导向轴、第二对射横杆以及第二对射传感器，所述第二对射横杆通过第二导向轴垂直安装在第二对射立杆的端部，所述第二对射横杆通过第二导向轴转动设置，所述第二对射横杆上安装有第二对射传感器；
所述放料定位机构7包括有放料支座 71、定位块72、定位杆73、传感器安装支架74以及接近传感器75，所述定位块72安装在放料支架11上，所述定位块72上安装有定位杆73，所述传感器安装支架74安装在放料支架11的一侧，所述接近传感器75安装在传感器安装支架74上。
使用方法如下所述：
1.前一超声电机生产工位将超声电机定子放置在定子垫片14上；
2.四轴机器人3控制取料吸盘机构4移动到取料支架1处；控制四轴机器人3使取料吸盘机构4下降到超声电机定子上方吸取位置；吸嘴46动作吸取超声电机定子；
3.控制四轴机器人3使取料吸盘机构4移动到取料对射检测机构2处，检测是否成功吸取到超声电机定子；
4.控制四轴机器人3使取料吸盘机构4移动到视觉检测机构5的光源58上方，通过CCD相机56拍照后采集图像信息，与标定好的超声电机定子图像信息相比较后，获取吸取的超声电机定子的三个孔的角度信息与中心孔的位置坐标信息；
5.控制四轴机器人3使取料吸盘机构4移动到放料对射检测机构6处，检测吸取的超声电机定子是否脱落；
6.根据吸取的超声电机定子的中心孔的位置坐标信息与定位块72的定位位置坐标信息，规划四轴机器人3的移动路径与定位位置；控制四轴机器人3使取料吸盘机构4移动到四轴机器人3的定位位置处即定位块72上方；
7.控制四轴机器人3使取料吸盘机构4转动，转动到与标定好的超声电机定子图像信息相同的角度；控制四轴机器人3使取料吸盘机构4下降，使吸取的超声电机定子与定位块72配合；吸嘴46动作松开吸取的超声电机定子，定位完成；
8.定位好的超声电机定子进入下一工位；
9.重复步骤一至八。
在本实施例中：还包括有底板8，所述取料支架1、取料对射检测机构2、四轴机器人3、取料吸盘机构4、视觉检测机构5、放料对射检测机构6以及放料定位机构7分别固定安装在底板8上。
上述结构中：底板8用于实现对取料支架1、取料对射检测机构2、四轴机器人3、取料吸盘机构4、视觉检测机构5、放料对射检测机构6以及放料定位机构7的固定和安装，使其安装更加方便，操作更加便利。
在本实施例中：所述取料支架1还包括有放料支架11、支撑柱12以及中转台13，所述放料支架11固定在底板8上，所述支撑柱12安装在放料支架11中，所述中转台13固定安装在放料支架11的一端部，所述定子垫片14安装在中转台13上。
上述结构中：放料支架11和支撑柱12用于实现对中转台13的固定和安装，中转台13上安装有定子垫片14，定子由前一个超声电机生产工位将超声电机定子放置在定子垫上，实现对定子的固定和放置。
在本实施例中：所述取料对射检测机构2还包括有第一支座21，所述第一对射立杆22安装在第一支座21中，所述第一支座21固定安装在底板8上。
上述结构中：第一支座21固定安装在底板8上，用于实现对第一对射立杆22的固定和安装。
在本实施例中：所述取料对射检测机构2设置有两组，所述取料支架1位于两组取料对射检测机构2之间，所述定子垫片14位于两个第一对射传感器25之间。
上述结构中：取料支架1位于两组取料对射检测机构2之间，四轴机器人3控制取料吸盘机构4移动到取料对射检测机构2处，通过两个第一对射传感器25检测其是否成功吸取到超声电机定子。
在本实施例中：所述吸嘴46设置有三个，三个吸嘴46呈三角形分布在吸盘下方。
上述结构中：呈三角形分布的三个吸嘴46具有更好的稳定性，防止吸嘴46在吸取超声电机定子过程中掉落。
在本实施例中：所述视觉检测机构5还包括有导向轴支架51，所述支撑立柱52分别安装在导向轴支架51上，所述导向轴支架51固定安装在底板8上。
上述结构中：支撑立柱52安装在导向轴支架51上，导向轴支架51固定安装在底板8上，能够实现对支撑立柱52的固定和安装。
在本实施例中：所述放料对射检测机构6还包括有第二支座，所述第二对射立杆安装在第二支座中，所述第二支座固定安装在底板8上。
上述结构中：第二支座固定安装在底板8上，用于实现对第二对射立杆的固定和安装。
在本实施例中：所述放料对射检测机构6设置有两组，当四轴机器人3驱动取料吸盘机构4经过放料对射检测机构6时，两个第二对射传感器检测取料吸盘机构4上是否吸取有定子。
上述结构中：四轴机器人3控制取料吸盘机构4移动到放料对射检测机构6处，通过两个第二对射传感器检测其是否成功吸取到超声电机定子，或者吸取在取料吸盘机构4上的超声电机定子有没有脱落。
在本实施例中：还包括有直线滑轨9，所述直线滑轨9固定安装在底板8上，所述放料支座 71安装在直线滑轨9上且在直线滑轨9上滑动设置。
上述结构中：放料支座 71安装在直线滑轨9上方便将检测、安装好的超声电机定子运输过去，方便下一个超声电机定子的检测和安装。
本发明通过取料支架1、取料对射检测机构2、四轴机器人3、取料吸盘机构4、视觉检测机构5、放料对射检测机构6和放料定位机构7的相互配合工作，实现对超声电机定子精确定位和视觉检测，便于在超声电机装配线上安装，有效提高了对超声电机定子加工和安装的效率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (1)

1.一种基于机器视觉的超声电机定子定位装置的加工工艺，所述基于机器视觉的超声电机定子定位装置，包括有取料支架 (1)、取料对射检测机构(2)、四轴机器人(3)、取料吸盘机构(4)、视觉检测机构(5)、放料对射检测机构(6)以及放料定位机构(7)，所述取料支架(1)包括有定子垫片(14)，超声电机定子放置在定子垫片(14)上，所述取料对射检测机构(2)包括有第一对射立杆(22)、第一导向轴(23)、第一对射横杆(24)以及第一对射传感器(25)，所述第一对射横杆(24)通过第一导向轴(23)垂直安装在第一对射立杆(22)的端部，所述第一对射横杆(24)上安装有第一对射传感器(25)；所述取料吸盘机构(4)安装在四轴机器人(3)上，所述取料吸盘机构(4)包括有吸盘固定板(41)、吸盘支撑柱(42)、吸盘安装板(43)、吸盘压块(44)、吸盘（45）以及吸嘴(46)，所述吸盘固定板(41)与吸盘安装板(43)之间通过吸盘支撑柱(42)固定连接，所述吸盘固定板(41)安装在四轴机器人(3)上，所述吸盘（45）通过吸盘压块(44)安装在吸盘安装板(43)上，所述吸嘴(46)安装在吸盘（45）下方；所述视觉检测机构(5)包括有支撑立柱(52)、导向轴支座(53)、支撑横轴(54)、相机固定板(55)、CCD相机(56)、光源固定板(57)和光源(58)，所述支撑横轴(54)包括有第一支撑横轴和第二支撑横轴，所述支撑立柱(52)设置有两根，所述第一支撑横轴和第二支撑横轴分别通过导向轴支座(53)垂直安装在支撑立柱（52）上，所述第一支撑横轴上安装有光源固定板(57)，所述光源(58)通过光源固定板(57)固定在第一支撑横轴上，所述第二支撑横轴上安装有相机固定板(55)，所述CCD相机(56)通过相机固定板(55)固定在第二支撑横轴上，所述CCD相机(56)位于光源(58)正下方；所述放料对射检测机构(6)包括有第二对射立杆、第二导向轴、第二对射横杆以及第二对射传感器，所述第二对射横杆通过第二导向轴垂直安装在第二对射立杆的端部，所述第二对射横杆通过第二导向轴转动设置，所述第二对射横杆上安装有第二对射传感器；所述放料定位机构(7)包括有放料支座( 71)、定位块(72)、定位杆(73)、传感器安装支架(74)以及接近传感器(75)，所述定位块(72)安装在放料支架(11)上，所述定位块(72)上安装有定位杆(73)，所述传感器安装支架（74）安装在放料支架(11)的一侧，所述接近传感器(75)安装在传感器安装支架（74）上；
还包括有底板（8），所述取料支架(1)、取料对射检测机构(2)、四轴机器人(3)、取料吸盘机构(4)、视觉检测机构(5)、放料对射检测机构(6)以及放料定位机构(7)分别固定安装在底板（8）上；
所述取料支架(1)还包括有放料支架(11)、支撑柱(12)以及中转台(13)，所述放料支架(11)固定在底板(8)上，所述支撑柱(12)安装在放料支架(11)中，所述中转台(13)固定安装在放料支架(11)的一端部，所述定子垫片(14)安装在中转台(13)上；
所述取料对射检测机构(2)还包括有第一支座(21)，所述第一对射立杆(22)安装在第一支座(21)中，所述第一支座(21)固定安装在底板（8）上；
所述取料对射检测机构(2)设置有两组，所述取料支架(1)位于两组取料对射检测机构(2)之间，所述定子垫片(14)位于两个第一对射传感器(25)之间；
所述吸嘴(46)设置有三个，三个吸嘴(46)呈三角形分布在吸盘（45）下方；
所述视觉检测机构(5)还包括有导向轴支架(51)，所述支撑立柱(52)分别安装在导向轴支架(51)上，所述导向轴支架(51)固定安装在底板（8）上；
所述放料对射检测机构(6)还包括有第二支座，所述第二对射立杆安装在第二支座中，所述第二支座固定安装在底板（8）上,所述放料对射检测机构(6)设置有两组，当四轴机器人(3)驱动取料吸盘机构(4)经过放料对射检测机构(6)时，两个第二对射传感器检测取料吸盘机构(4)上是否吸取有定子；
还包括有直线滑轨(9)，所述直线滑轨(9)固定安装在底板（8）上，所述放料支座( 71)安装在直线滑轨(9)上且在直线滑轨（9）上滑动设置，具体步骤为,其特征在于：
步骤一、基于机器视觉的超声电机定子定位装置安装在超声电机生产定子的流水线后端，生产完成后的超声电机定子通过配套的机械手放置到取料支架上的定子垫片上；
步骤二、取料支架上安装的取料对射检测机构检测到超声电机定子放置到定子垫片上后，由基于机器视觉的超声电机定子定位装置控制所述四轴机器人使所述取料吸盘机构移动到所述取料支架处；然后控制取料吸盘机构上的吸盘结构下降到超声电机定子上方，通过取料吸盘机构上设置的吸盘吸取超声电机定子；
步骤三、基于机器视觉的超声电机定子定位装置控制所述四轴机器人(3)将吸取到的超声电机定子移动到视觉检测机构上方；
步骤四、视觉检测机构通过所述设置的CCD相机拍照采集图像信息，将信息传送到处理器中，通过信息处理器将获取的图像信息与储存在处理器内设定好的超声电机定子图像信息相比分析，判断当前超声电机定子处于的角度，然后计算出超声电机定子需要调整的角度，信息处理器将需要调整角度的信息传送到四轴机器人上安装到取料吸盘机构上，通过取料吸盘机构上安装的旋转环对超声电机定子旋转调节定位；
步骤五、旋转调节完成后的超声电机定子由四轴机器人将其运转到放料定位机构上方，将超声电机定子放置到放料定位机构上的定位块上方的超声电机定子固定盘上；
步骤六、超声电机定子放置到放料定位机构上后，放料对射检测机构检测到超声电机定子放置完成后，将信号传送给信息处理器，信息处理器给放置定位装置发送信号，放料定位机构沿下端设置的轨道运行，将超声电机定子运送到下一个加工机械部位进行 下一步的加工，在下一步加工取走超声电机定子后，放料定位机构复位到前端；
步骤七、重复步骤一到六,实现超声电机定子流水线加工定位。
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