CN113843182A - 自动化分拣系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于机器人技术领域，提供了一种自动分拣系统。该系统包括二轴机械臂组件、传输履带、至少一个分选槽和上样机器人，其中所述二轴机械臂组件包括水平机械臂和竖直机械臂，竖直机械臂上设置有夹爪，所述传输履带上方设置有摄像头组件。该自动分拣系统，利用自动控制机械手臂完成上样和分析，以及对次品的筛选，实现了产品分拣的全自动处理。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种自动分拣系统和产品自动分拣方法。
背景技术
目前自动化生产线平台中，将产品输送到分拣平台后，对于合格产品的分拣通常依赖检测者的经验，耗时费力，且无法形成客观严谨的评判，其检测结果存在较大的差异。因此，传统的人工检测较难满足大批量生产时的质检效率要求，在大批量检测与分拣时所需的人工成本较高；人工长时间从事检测与分拣工作容易造成大脑疲劳，更易产生误判。
另外，在设备运行监测与预警方面，传统的做法是通过人工在现场对反馈数据进行实时监测，这样不仅不直观，还易因大脑的疲劳而导致缺判、漏判的现象发生。
因此，综上可见，无论是传统的人工检测与分拣作业方式，还是对设备的监测与预警方式，都存在一定的局限性。
全球机器人行业已经进入了飞速发展阶段。据IFR和中国电子学会数据，我国工业机器人已进入产业瓶颈期，并成为了全球最大工业机器人应用市场。我国机器人销售额总体呈逐年增长态势，主要以工业机器人为主，比重达66％，远高于服务机器人和特种机器人。中国作为全球最大的机器人市场之一，在国内政策、技术、市场等多重需求刺激下快速发展。目前将机器人技术应用于自动化分拣平台的案例还不多见。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种产品自动分拣系统，旨在解决人工分拣效率不高，容易误判的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种自动分拣产品的系统，包括二轴机械臂组件，传输履带，至少一个分选槽，六轴上样机器人和可编程逻辑控制器，其中所述二轴机械臂组件包括水平机械臂和竖直机械臂，竖直机械臂上设置有夹爪，所述传输履带上方设置有摄像头组件。
进一步地，所述二轴机械臂组件，传输履带和至少一个分选槽设置于工作台上，所述工作台设置于支架上。
进一步地，所述水平机械臂设置于衔架上，所述衔架包括衔架竖梁，衔架横板和衔架竖板，其中所述衔架横板和衔架竖板相互垂直设置，且所述衔架横板和衔架竖板之间设置有肋板。
进一步地，所述水平机械臂上设置有第一滑动固定件，用于固定所述竖直机械臂并使其能够沿水平方向移动。
进一步地，所述竖直机械臂上面设置有第二滑动固定件，用于安装夹爪。
进一步地，所述水平机械臂的端部设置有第一电机，所述竖直机械臂的上端设置有第二电机。
本发明实施例还提供一种自动分拣产品的方法，包括：
S1利用自动上样机器人将待分拣的产品放置于传输履带上，
S2设置于传输履带上方的摄像头获取待分拣样品的图形，并进行分析比对，筛选出次品，并将抓取次品的信号发送至二轴机械臂组件，二轴机械臂组件控制夹爪将次品取出，放置于分选槽中。
进一步地，所述步骤S2还包括：筛选出次品之后，根据前期所设定的通讯协议将指令写入可编程逻辑控制器，触发可编程逻辑控制器中的程序运行，发送信号至电机的驱动器，所述驱动器收到信号后控制电机运动，夹爪移动到相应位置并抓取指定的产品。
进一步地，所述方法还包括：S3分拣完成后，可编程逻辑控制器发送第一复位信号给驱动器，所述驱动器收到信号后将各轴上的位置回零复位，使得夹爪复位，然后发送第二复位指令给所述可编程逻辑控制器。
本发明实施例提供的自动分拣系统，通过对产品拍照，获取产品的数据信息，通过与标准品的比对，判断出产品是否为不合格产品，利用了自动控制机械手臂完成上样和分析，以及对次品的筛选，实现了产品分拣的全自动处理。
附图说明
图1是本发明实施例提供的自动分拣系统的立体图；
图2是本发明实施例提供的自动分拣系统的侧视图；
图3是本发明实施例提供的自动分拣系统的俯视图；
图4是本发明实施例提供的六轴机器人的立体图。
图中：1-支架；11-工作台；2-分拣置物架；21-支撑座；22-第一分选槽；23-第二分选槽；3-衔架；31-衔架竖梁；32-衔架横板；33-衔架竖板；34-肋板；4-二轴机械臂组件；41-水平机械臂；42-竖直机械臂；51-第一滑动固定件；52-第二滑动固定件；6-第一电机；7-第二电机；8-夹爪；9-视觉检测系统；91-摄像头组件。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明公开了一种融合云端的产品检测与自动化分拣系统。该系统旨在融合非标设计、自动化控制、机器视觉、工业互联网、数字孪生等技术，实现了一种可通过云端监管与控制的全自动智能产品检测与分拣系统。
具体地，该分拣系统的运作流程是：先通过工业相机的视觉系统在流水线上抓取产品的图像，之后转到后台利用算法进行图像识别、处理，并将最终检测结果发送到中央处理器，中央处理器识别后会触发相应程序，判断产品的质量检测结果合格与否，待产品到达流水线末端触发到位信号后，控制机械臂将合格品与不合格品放置到相应位置，从而实现好坏品的分拣。
该系统不仅可以实现全自动智能产品检测与分拣，同时还运用工业互联网技术，将设备运行数据与产品检测数据实时上传到云端，通过云端服务器实时显示设备的工作时间、待机时间、紧急停机时间，产品的上料时间、下料时间以及产品的良品率。
另外，本发明实施例提供的分拣系统还包括数字孪生技术，该技术可以充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程，进而比对虚拟设备仿真运行情况和实际设备运行情况是否存在差异，从而实现设备的预警及远程操控。该分拣系统可以充分释放人力的消耗，完全实现自动化控制。
本发明实施例提供一种自动分拣产品的系统，图1显示了该系统实体结构的立体图。如图1所示，该系统包括支架1，上面固定放置工作台11，工作台11大体为平板状，可以由多个铝合金框架平铺连接而成，上面固定设置有分拣置物架2(参考图2)和衔架3，其中分拣置物架2用于容纳筛选后的产品，将良品和次品分开存放，分拣置物架2具体包括支撑座21和上面设置的第一分选槽22和第二分选槽23，第一分选槽22和第二分选槽23分别用于容纳良品(合格品)和次品(不合格品)，具体实施例中不设置固定对应关系。在其他实施例中，也可以只设置一个分选槽，将未被分选的产品自动送入收纳箱，其中分选的为不合格产品(通常不合格的产品比例比较低)，这样设置以降低成本。
具体地，如图1所示，衔架3用于安装和固定筛选分拣机械臂，包括衔架竖梁31，衔架横板32和衔架竖板33，其中衔架横板32和衔架竖板33相互垂直设置，两者之间设置有肋板34，都设置于衔架竖梁31上方，衔架横板32和衔架竖板33作为水平机械臂41的固定框架，内部容纳水平机械臂41。本发明的自动分拣系统包括一个二轴机械臂组件4，其包括水平机械臂41和竖直机械臂42，竖直机械臂42的中部固定于水平机械臂41的卡槽上，竖直机械臂42的竖直方向上设置有可以上下移动的夹爪8，用于夹持分拣后的产品并将其放于对应的分选槽(第一分选槽22或第二分选槽23)中。水平机械臂41上设置有第一滑动固定件51，用于固定竖直机械臂42并使其能够沿水平机械臂移动，竖直机械臂42上面设置有第二滑动固定件52，用于安装夹爪8。具体地，水平机械臂41的端部设置有第一电机6，用于控制竖直机械臂42沿水平方向移动，竖直机械臂42的上端设置有第二电机7，用于控制夹爪8沿竖直方向移动。
具体地，如图1和2所示，在二轴机械臂组件4前方设置有传输履带，用于传递待检测的产品。图3显示了该分拣系统的俯视图。如图1和3所示，履带中间部位上方设置有视觉检测系统9，该视觉检测系统9包括摄像头组件91，用于采集待分拣样品的图形，并进行分析比对，在视觉检测系统9内部完成对待测样品的筛选，并将指令发送至二轴机械臂组件4，待产品被履带输送到夹爪8可以抓取的位置时，夹爪8根据良品和次品将产品放置对应的分选槽中。
具体地，该自动分拣产品的系统还包括六轴上样机器人，如图4所示，该六轴上样机器人用于将待分拣的样品加载到传输履带上面。
具体地，该自动分拣产品的系统还包括人机互动的界面，用于将检测结果展示给用户，同事接收用户发出的指令。
本申请的实施例还提供一种自动分拣产品的方法，包括：
S1利用自动上样机器人将待分拣的产品放置于传输履带上，
S2设置于传输履带上方的摄像头获取待分拣样品的图形，并进行分析比对，筛选出次品，并将抓取次品的信号发送至二轴机械臂组件，二轴机械臂组件将次品取出，放置于分选槽中。
具体地，该自动分拣产品的系统包括可编程逻辑控制器(Programmable LogicController，PLC)。具体地，当产品经过摄像头拍摄后，该摄像系统将照片传到后台系统。之后，由视觉系统的软件进行处理识别、算法判断后，确定其为合格品或不合格品。
进一步地，步骤S2中还包括：在算法判定后，主控器和PLC通过前期所设定的通讯协议将指令写入PLC，触发PLC中的程序运行，发送信号至电机的驱动器，驱动器收到信号后控制电机运动，夹爪便会移动到相应位置并抓取指定的产品。具体地，主控器可以为工控机。
当夹爪到位后，会触发驱动器发送信号给PLC，PLC在收到信号后控制电磁阀从而控制气缸动作，进而控制夹爪进行夹取。夹取动作完成后，PLC会根据内部程序，控制驱动器运动，带动末端夹爪移动到相应位置后松开夹爪，从而完成分拣的动作。
每一次分拣完成后，PLC会发送一个复位的电信号给驱动器，使夹爪复位，驱动器收到信号后将各轴上的位置回零复位，复位后发送一个复位指令给PLC，从而能使PLC继续执行下一步动作。
以上动作相对应的步骤都能在人机互动的界面(HMI显示器)上进行实时监控，当接收到相应信号时，该信号对应的指示灯就会亮起，从而便于在遇到故障时，操作人员进行相应的排查。HMI上还有与各个动作功能相对应的按钮，操作人员可以通过这些按钮，手动强制启动某个动作，实现步进运行，增强了灵活性，也实现了人机交互的功能。
另一方面，当设备遇到故障无法正常运作时，PLC会循环检测原有信号。若有信号缺漏，便会进入故障报警的程序块，发出一个强制停止的电信号将整个设备的使能断开,从而使得设备停止运转，以有效减少事故的发生。
在模组两端处装有光电门作为软限位装置，当电机带动光电感应片运行到两光电门中间，光电门检测到有物体遮挡时，会发送信号给PLC。PLC收到这个信号后就会将电机断电停止，从而起到了防止机械硬碰撞的产生。
HMI与PLC之间的通讯是通过以太网的方式进行连接的。在PLC上加装点对点的信号通讯模块，用信号通讯模块带有的以太网接口与HMI上自带的接口进行对接，从而实现HMI与PLC之间的信号传输和通讯。
PLC与电脑之间的通讯通过以太网的方式进行连接，将网线插入到PLC和电脑自带的网口后，在电脑上进行IP设置，并将电脑和PLC的IP地址设置在同一个局域网下，经过这样的操作后，就可以实现通过电脑来修改PLC上特定的寄存器的数值，PLC再实时读取寄存器上的数值，根据数值的不同来发出不同的指令控制电机运转的位置，从而实现了电脑与PLC之间的指令电信号传输。
进一步地，上述分拣系统还可包括云端服务器，上述检测数据均可以上传至云端，云端服务器可以连接远程用户，远程控制指令通过云端传输至PLC对夹爪进行控制，以实现远程的分拣操作。
进一步地，本发明提供的分拣系统还可以提供云平台成品率结果展示，其工作原理如下：摄像头将工件图像传输至主控器，主控器上设置有图像识别应用系统，对图像进行检测并得出结果。同时，主控器上运行分析总体检测结果，制作成可视化极佳的饼状图。主控器中的云平台程序通过访问云服务器上所配置的数据库，将检测工件图像和检测结果饼状图传输至数据库，工件图像按照工件顺序依次排列，不做覆盖处理，以便后续成品率计算和查验校核。检测结果饼状图展示于网页，管理人员可以通过云端实时查看工站运行情况，解决了实际生产中需耗费人力24小时不间断监控设备运行情况的痛点。
一个实施例中，本申请的自动分拣系统用于检测水晶U盘，次品对应U盘上的划痕和缺口等损伤。检测系统使用的参数包括检测层面、检测模板、检测区域、二值化阈值、统计方法、异常点阈值等。同时还可以检测水晶U盘的尺寸。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种自动分拣产品的系统，其特征在于，包括二轴机械臂组件，传输履带，至少一个分选槽，六轴上样机器人和可编程逻辑控制器，其中所述二轴机械臂组件包括水平机械臂和竖直机械臂，竖直机械臂上设置有夹爪，所述传输履带上方设置有摄像头组件。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述二轴机械臂组件，传输履带和至少一个分选槽设置于工作台上，所述工作台设置于支架上。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水平机械臂设置于衔架上，所述衔架包括衔架竖梁，衔架横板和衔架竖板，其中所述衔架横板和衔架竖板相互垂直设置，且所述衔架横板和衔架竖板之间设置有肋板。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水平机械臂上设置有第一滑动固定件，用于固定所述竖直机械臂并使其能够沿水平方向移动。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述竖直机械臂上面设置有第二滑动固定件，用于安装夹爪。
6.如权利要求1-5中任一项所述的系统，其特征在于，所述水平机械臂的端部设置有第一电机，所述竖直机械臂的上端设置有第二电机。
7.一种自动分拣产品的方法，包括：
S1利用自动上样机器人将待分拣的产品放置于传输履带上，
S2设置于传输履带上方的摄像头获取待分拣样品的图形，并进行分析比对，筛选出次品，并将抓取次品的信号发送至二轴机械臂组件，二轴机械臂组件控制夹爪将次品取出，放置于分选槽中。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：筛选出次品之后，根据前期所设定的通讯协议将指令写入可编程逻辑控制器，触发可编程逻辑控制器中的程序运行，发送信号至电机的驱动器，所述驱动器收到信号后控制电机运动，夹爪移动到相应位置并抓取指定的产品。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：
S3分拣完成后，可编程逻辑控制器发送第一复位信号给驱动器，所述驱动器收到信号后将各轴上的位置回零复位，使得夹爪复位，然后发送第二复位指令给所述可编程逻辑控制器。
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