CN114029818B - 基于机器视觉的工业机器人柔性打磨设备 - Google Patents

Abstract

本发明基于机器视觉的工业机器人柔性打磨设备，涉及打磨设备技术领域，包括机械手臂，机械手臂底面固定有滑座，滑座底面设有滑台，滑台与滑座活动连接，机械手臂一端的动力装置设有接头更换装置，接头更换装置包括外壳，外壳内部设有内壳，外壳内的顶面螺栓固定有a电机，a电机的转动端和内壳表面分别固定有锥齿轮，内壳内壁的安装柱的内部设有连接杆，三组连接杆的一端分别设有抛光头、去刺头和扫描头，连接杆的顶面的限位板首端与连接杆顶面焊接，外壳内的顶面固定有气缸，气缸的伸缩端固定有压板，将打磨、抛光和去刺装置一体化，多种接头根据使用者的使用情况自动更换，以标准件作为对照，提高了工件的处理精度，提高了加工合格率。

Description

基于机器视觉的工业机器人柔性打磨设备

技术领域

本发明涉及打磨设备技术领域，具体为基于机器视觉的工业机器人柔性打磨设备及系统。

背景技术

专利号为CN202011025921.5，一种用于柔性打磨的智能机器人手臂，包括接臂座、上旋轴、上翻杆和载件座，所述接臂座上端设置有第一电机，且第一电机上方通过输出轴转动连接有转盘，所述转盘上方套焊有摆载盘，且摆载盘上端面一侧竖向设置有上旋轴，所述摆载盘上端面另一侧设置有第一液压缸。本发明的有益效果：通过两个推板上的橡胶压垫分别对物件的两侧推压、夹紧，保证物件被打磨处理的过程中更加稳固牢靠，保证物件不会发生偏移、抖动，且通过顶板托起物件上下调节，保证物件能够在载件座上完全漏出需要被打磨的区域，且使物件能够与打磨设备上的打磨组件快速接触，确保物件能够被打磨处理的更完全。

专利申请号为CN201911302487.8，一种打磨机器人柔性作业工具，包括设置在连接架上用于打磨的打磨器和电磨头、设置在连接架上用于连接支撑的固定块一、固定块二，还包括通过若干组螺栓连接在连接架上用于传递立的力传感装置，通过气缸使得本发明采用气压驱动的方式，气体本身具有柔顺性，获取的方式比较简单以及清洁方便，可大大的节约支出；通过气缸控制阀对气缸内的气压实时进行调节，可以更好地实现机器人打磨作业时对力的把控和调节，具有较好的柔顺性；通过导向装置使得上基座和下基座和行程限位块连接，保证了装置的行程是在0-25mm之间。

上述专利设备只能进行单方面的打磨处理，在对工件进行其它操作时需要根据情况通过人工将接头进行更换，操作麻烦，待加工件的处理精度低，需要多次对工件进行处理完成加工，加工效率低。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了基于机器视觉的工业机器人柔性打磨设备及系统，解决了将打磨、抛光和去刺装置一体化，多种接头根据使用者的使用情况自动更换，以标准件作为对照，提高了待加工件的处理精度，提高了加工合格率。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于机器视觉的工业机器人柔性打磨设备，包括机械手臂，所述机械手臂底面固定有滑座，所述滑座底面设有滑台，且滑台与滑座活动连接，所述机械手臂一端设有动力装置，所述动力装置的转动端设有接头更换装置，所述接头更换装置包括外壳，所述外壳内部设有内壳，所述外壳内的顶面螺栓固定有a电机，所述a电机的转动端和内壳表面分别固定有锥齿轮，所述内壳的内壁圆周阵列固定有安装柱，所述安装柱内部的凹槽中设有连接杆，且连接杆共为三组，三组所述连接杆一端分别设有抛光头、去刺头和扫描头，所述连接杆的顶面设有限位板，且限位板的首端与连接杆顶面焊接，所述外壳内的顶面固定有气缸，所述气缸的伸缩端固定有压板，所述滑台正面设有夹持装置。

优选的，所述外壳与动力装置的转动端固定，所述内壳一端的凸起嵌合于外壳内的顶面凹槽中，且外壳与内壳活动连接，两个所述锥齿轮相互啮合。

优选的，所述连接杆嵌合于安装柱底面的通孔内，所述连接杆表面设有弹簧，且弹簧一端与安装柱内的一面固定，且弹簧另一端与限位板焊接。

优选的，所述限位板中部嵌合于安装柱内壁的凹槽中，且限位板与安装柱活动连接，且限位板的末端与压板形状相同。

优选的，所述夹持装置包括加工台，所述加工台顶面一侧设有标准件固定装置，所述加工台顶面另一侧设有待加工件固定装置，且标准件固定装置与待加工件固定装置相互镜像对称。

优选的，所述待加工件固定装置包括加强杆，所述加强杆与加工台顶面通过螺栓固定，两个所述加强杆侧面螺栓固定有a夹具。

优选的，所述加工台表面凹槽内设有丝杆，所述丝杆一端通过联轴器连接有b电机，且b电机与加工台两侧凹槽内固定。

优选的，所述丝杆表面套接有移动支架，且移动支架与丝杆表面套接，所述移动支架的横杆侧面螺栓固定有b夹具。

优选的，所述加工台表面设有U形传动台，且U形传动台位于滑台和加工台之间，所述U形传动台顶面固定有安装框架，所述安装框架的凹槽中设有摄像装置，所述摄像装置两侧固定有转动杆，且转动杆嵌合于安装框架内壁的通孔内，所述转动杆表面螺纹连接有蝴蝶螺母。

基于机器视觉的工业机器人柔性打磨系统，所述系统包括：

工件夹持模块，准备一个达标的标准件，将标准件放入标准件固定装置中，等待夹持，将待加工件放入待加工件固定装置中，同时对标准件和待加工件进行夹持固定；

接头更换模块，选择所需要的接头，安装在接头更换装置内部，将接头位置调整，使扫描头调整至工作位置，机械手臂移动至标准件位置处；

扫描模块，机械手臂将扫描头沿着标准件表面扫描一圈，机械手臂行径的路先记录在终端，通过终端将路径生成程序；

打磨加工模块，将机械手臂移动到待加工件的位置，选择打磨的接头，将重复扫描标准件的路径对待加工件进行处理；

视觉检测模块，待加工件完成后通过摄像装置对处理后的待加工件进行多角度拍摄，并上传至终端，终端将拍摄的照片与保存的标准件的照片对比，检测待加工件处理后的情况。

工作原理：将标准件和待加工件分别放置在标准件固定装置和待加工件固定装置中，加工台通过固定件与加强杆螺栓固定，加强杆与固定件之间轴接，调整好加强杆的倾斜角度，通过螺母将加强杆进行限位，将对应的a夹具与加强杆侧面螺栓固定，移动支架的横杆与移动支架之间同样轴接，对移动支架的横杆进行角度调整，使移动支架横杆的中心部分与加强杆一端的中心部分平齐，将b夹具螺栓固定在移动支架的横杆一侧，b夹具与a夹具为镜像对称，标准件固定装置与待加工件固定装置结构相同，移动支架套接在丝杆表面，启动b电机将丝杆转动，移动支架带动b夹具移动，待加工件和标准件分别夹持在a夹具和b夹具之间，丝杆分别安装在加工台表面的凹槽内，对工件进行处理时防止粉尘进入加工台表面的凹槽，机械手臂通过滑座与滑台连接，将机械手臂移动到标准件位置处，启动a电机将两个啮合的锥齿轮转动，使内壳在外壳中旋转，内壳一端的凸起嵌合在外壳顶面的凹槽内，内壳在外壳内旋转时对内壳进行限位，将扫描头调整到工作的位置，使限位板与压板的位置相互对应，气缸的伸缩端工作推动压板将限位板向下挤压，限位板的首端与连接头顶面固定，限位板中部嵌合在安装柱内壁的凹槽中，限位板移动时进行限位，限位板的末端与压板形状大小相同，便于压板推动限位板向下移动，压板下降到设置的位置后启动机械手臂，使扫描头沿着标准件表面扫描一圈，终端对机械手臂扫描的路径进行分析生成程序，将机械手臂移动到待加工件的位置，连接杆表面的弹簧分别与限位板和安装柱内的底面固定，气缸的伸缩端回到原位，通过弹簧的回弹力，将连接杆回收到安装柱内，再次启动a电机将内壳转动，使所需的接头调整到工作位置，压板推动限位板将所需的接头推出，通过机械手臂的动力装置将外壳整体进行转动，根据扫描标准件移动的路径对待加工件进行打磨、抛光或者去刺处理，待加工件处理后启动U形传动台，摄像装置沿着U形传动台对处理后的工件进行多角度拍摄，并将拍摄的信息上传至终端，通过与标准件的图片进行对比，系统判断处理后的工件是否与标准件一致，无需人工判断，可对摄像装置的角度进行调整，将蝴蝶螺母取出，摄像装置两侧的转动杆可嵌合在安装框架内壁的通孔中，将摄像装置翻转到合适的位置再将蝴蝶螺母拧紧固定。

(三)有益效果

本发明提供了基于机器视觉的工业机器人柔性打磨设备及系统。具备以下有益效果：

1、本发明通过将所需的接头与连接杆一端进行连接固定，启动a电机将两个啮合的锥齿轮转动，使内壳在外壳中旋转，内壳一端的凸起嵌合在外壳顶面的凹槽内，内壳在外壳内旋转时对内壳进行限位，将所需的接头调整到工作的位置，使限位板与压板的位置相互对应，气缸的伸缩端工作推动压板将限位板向下挤压，限位板的首端与连接头顶面固定，限位板中部嵌合在安装柱内壁的凹槽中，限位板移动时进行限位，限位板的末端与压板形状大小相同，便于压板推动限位板向下移动，压板下降到设置的位置后，连接杆随着限位板的移动将接头推出，实现了将打磨、抛光和去刺设备一体化，根据使用者的需求自动更换接头，便于工作人员操作，设备简单，增加了设备的功能性。

2、本发明通过将标准件和待加工件分别放置在标准件固定装置和待加工件固定装置中，加工台通过固定件与加强杆螺栓固定，加强杆与固定件之间轴接，调整好加强杆的倾斜角度，通过螺母将加强杆进行限位，将对应的a夹具与加强杆侧面螺栓固定，移动支架的横杆与移动支架之间同样轴接，对移动支架的横杆进行角度调整，可根据工件的形状安装选取合适的a夹具和b夹具，并调整a夹具和b夹具的位置，有效的将标准件和待加工件夹持固定，使移动支架横杆的中心部分与加强杆一端的中心部分平齐，将b夹具螺栓固定在移动支架的横杆一侧，b夹具与a夹具为镜像对称，标准件固定装置与待加工件固定装置结构相同，移动支架套接在丝杆表面，启动b电机将丝杆转动，移动支架带动b夹具移动，待加工件和标准件分别夹持在a夹具和b夹具之间，丝杆分别安装在加工台表面的凹槽内，对工件进行处理时防止粉尘进入加工台表面的凹槽，机械手臂通过滑座与滑台连接，将机械手臂移动到标准件位置处，通过扫描头沿着标准件表面扫描一圈，终端对机械手臂扫描的路径进行分析生成程序，将机械手臂移动到待加工件的位置，更换所需接头对待加工件进行处理，待加工件处理的路径与扫描标准件的行径路线相同，实现了有效的对工件进行限位固定，提高了工件加工的精度，将待加工件与标准件进行对比，以标准件作为参照对待加工件进行处理，大大提高了工件加工的合格率。

3、本发明通过安装框架将U形传动台和摄像装置连接，启动U形传动台。摄像装置沿着U形传动台对处理后的工件进行多角度拍摄，提高了后续工件合格判断的精度，并将拍摄的信息上传至终端，通过与标准件的图片进行对比，系统判断处理后的工件是否与标准件一致，无需人工判断，可对摄像装置的角度进行调整，将蝴蝶螺母取出，摄像装置两侧的转动杆可嵌合在安装框架内壁的通孔中，将摄像装置翻转到合适的位置再将蝴蝶螺母拧紧固定，实现了可通过机器视觉处理的方法对加工后的工件进行合格判断，无需人工判断，提高了判断的精准度，快速可对摄像装置进行角度调整。

附图说明

图1为本发明的轴测图；

图2为本发明的立体图；

图3为图2-A处的放大图；

图4为本发明的俯视图；

图5为本发明的接头更换装置整体图；

图6为本发明的接头更换装置内部图；

图7为本发明的系统图。

其中，1、滑台；2、滑座；3、机械手臂；4、动力装置；5、接头更换装置；501、外壳；502、a电机；503、内壳；504、锥齿轮；505、安装柱；506、连接杆；507、弹簧；508、限位板；509、压板；510、气缸；511、抛光头；512、去刺头；513、扫描头；6、夹持装置；601、加工台；602、标准件固定装置；603、待加工件固定装置；6031、加强杆；6032、a夹具；6033、移动支架；6034、b夹具；604、丝杆；605、b电机；7、U形传动台；8、安装框架；9、摄像装置；10、转动杆；11、蝴蝶螺母。

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。

实施例一：

如图1-6所示，基于机器视觉的工业机器人柔性打磨设备，包括机械手臂3，机械手臂3底面固定有滑座2，滑座2底面设有滑台1，滑台1与滑座2活动连接，机械手臂3一端设有动力装置4，动力装置4的转动端设有接头更换装置5，接头更换装置5包括外壳501，外壳501内部设有内壳503，外壳501内的顶面螺栓固定有a电机502，a电机502的转动端和内壳503表面分别固定有锥齿轮504，外壳501与动力装置4的转动端固定，内壳503一端的凸起嵌合于外壳501内的顶面凹槽中，外壳501与内壳503活动连接，两个锥齿轮504相互啮合，内壳503的内壁圆周阵列固定有安装柱505，安装柱505内部的凹槽中设有连接杆506，连接杆506共为三组，三组连接杆506一端分别设有抛光头511、去刺头512和扫描头513，连接杆506的顶面设有限位板508，限位板508的首端与连接杆506顶面焊接，连接杆506嵌合于安装柱505底面的通孔内，外壳501内的顶面固定有气缸510，气缸510的伸缩端固定有压板509，限位板508中部嵌合于安装柱505内壁的凹槽中，限位板508与安装柱505活动连接，限位板508的末端与压板509形状相同，通过将所需的接头与连接杆506一端进行连接固定，启动a电机502将两个啮合的锥齿轮504转动，使内壳503在外壳501中旋转，内壳503一端的凸起嵌合在外壳501顶面的凹槽内，内壳503在外壳501内旋转时对内壳503进行限位，将所需的接头调整到工作的位置，使限位板508与压板509的位置相互对应，气缸510的伸缩端工作推动压板509将限位板508向下挤压，限位板508的首端与连接头顶面固定，限位板508中部嵌合在安装柱505内壁的凹槽中，限位板508移动时进行限位，限位板508的末端与压板509形状大小相同，便于压板509推动限位板508向下移动，压板509下降到设置的位置后，连接杆506随着限位板508的移动将接头推出，连接杆506表面设有弹簧507，弹簧507一端与安装柱505内的一面固定，弹簧507另一端与限位板508焊接，连接杆506表面的弹簧507分别与限位板508和安装柱505内的底面固定，气缸510的伸缩端回到原位，通过弹簧507的回弹力，将连接杆506回收到安装柱505内。

实施例二：

如图1-6所示，滑台1正面设有夹持装置6，夹持装置6包括加工台601，加工台601顶面一侧设有标准件固定装置602，加工台601顶面另一侧设有待加工件固定装置603，标准件固定装置602与待加工件固定装置603相互镜像对称，待加工件固定装置603包括加强杆6031，加强杆6031与加工台601顶面通过螺栓固定，两个加强杆6031侧面螺栓固定有a夹具6032，移动支架6033的横杆侧面螺栓固定有b夹具6034，通过将标准件和待加工件分别放置在标准件固定装置602和待加工件固定装置603中，加工台601通过固定件与加强杆6031螺栓固定，加强杆6031与固定件之间轴接，调整好加强杆6031的倾斜角度，通过螺母将加强杆6031进行限位，将对应的a夹具6032与加强杆6031侧面螺栓固定，移动支架6033的横杆与移动支架6033之间同样轴接，对移动支架6033的横杆进行角度调整，可根据工件的形状安装选取合适的a夹具6032和b夹具6034，并调整a夹具6032和b夹具6034的位置，有效的将标准件和待加工件夹持固定，使移动支架6033横杆的中心部分与加强杆6031一端的中心部分平齐，将b夹具6034螺栓固定在移动支架6033支架的横杆一侧，b夹具6034与a夹具6032为镜像对称，标准件固定装置602与待加工件固定装置603结构相同，加工台601表面凹槽内设有丝杆604，丝杆604一端通过联轴器连接有b电机605，b电机605与加工台601两侧凹槽内固定，丝杆604表面套接有移动支架6033，移动支架6033与丝杆604表面套接，移动支架6033套接在丝杆604表面，启动b电机605将丝杆604转动，移动支架6033带动b夹具6034移动，待加工件和标准件分别夹持在a夹具6032和b夹具6034之间，丝杆604分别安装在加工台601表面的凹槽内，对工件进行处理时防止粉尘进入加工台601表面的凹槽，机械手臂3通过滑座2与滑台1连接，将机械手臂3移动到标准件位置处，通过扫描头513沿着标准件表面扫描一圈，终端对机械手臂3扫描的路径进行分析生成程序，将机械手臂3移动到待加工件的位置，更换所需接头对待加工件进行处理，待加工件处理的路径与扫描标准件的行径路线相同。

实施例三：

如图1-6所示，加工台601表面设有U形传动台7，U形传动台7位于滑台1和加工台601之间，U形传动台7顶面固定有安装框架8，安装框架8的凹槽中设有摄像装置9，摄像装置9两侧固定有转动杆10，转动杆10嵌合于安装框架8内壁的通孔内，转动杆10表面螺纹连接有蝴蝶螺母11，待加工件处理后启动U形传动台7。摄像装置9沿着U形传动台7对处理后的工件进行多角度拍摄，并将拍摄的信息上传至终端，通过与标准件的图片进行对比，系统判断处理后的工件是否与标准件一致，无需人工判断，可对摄像装置9的角度进行调整，将蝴蝶螺母11取出，摄像装置9两侧的转动杆10可嵌合在安装框架8内壁的通孔中，将摄像装置9翻转到合适的位置再将蝴蝶螺母11拧紧固定。

实施例四：

如图7所示，基于机器视觉的工业机器人柔性打磨系统，系统包括：

工件夹持模块，准备一个达标的标准件，将标准件放入标准件固定装置602中，等待夹持，将待加工件放入待加工件固定装置603中，同时对标准件和待加工件进行夹持固定；

接头更换模块，选择所需要的接头，安装在接头更换装置5内部，将接头位置调整，使扫描头513调整至工作位置，机械手臂3移动至标准件位置处；

扫描模块，机械手臂3将扫描头513沿着标准件表面扫描一圈，机械手臂3行径的路线记录在终端，通过终端将路径生成程序；

打磨加工模块，将机械手臂3移动到待加工件的位置，选择打磨的接头，将重复扫描标准件的路径对待加工件进行处理；

视觉检测模块，待加工件完成后通过摄像装置9对处理后的待加工件进行多角度拍摄，并上传至终端，终端将拍摄的照片与保存的标准件的照片对比，检测待加工件处理后的情况。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.基于机器视觉的工业机器人柔性打磨设备，包括机械手臂(3)，其特征在于：所述机械手臂(3)底面固定有滑座(2)，所述滑座(2)底面设有滑台(1)，且滑台(1)与滑座(2)活动连接，所述机械手臂(3)一端设有动力装置(4)，所述动力装置(4)的转动端设有接头更换装置(5)，所述接头更换装置(5)包括外壳(501)，所述外壳(501)内部设有内壳(503)，所述外壳(501)内的顶面螺栓固定有a电机(502)，所述a电机(502)的转动端和内壳(503)表面分别固定有锥齿轮(504)，所述内壳(503)的内壁圆周阵列固定有安装柱(505)，所述安装柱(505)内部的凹槽中设有连接杆(506)，且连接杆(506)共为三组，三组所述连接杆(506)的一端分别设有抛光头(511)、去刺头(512)和扫描头(513)，所述连接杆(506)的顶面设有限位板(508)，且限位板(508)的首端与连接杆(506)顶面焊接，所述外壳(501)内的顶面固定有气缸(510)，所述气缸(510)的伸缩端固定有压板(509)，所述滑台(1)正面设有夹持装置(6)。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的工业机器人柔性打磨设备，其特征在于：所述外壳(501)与动力装置(4)的转动端固定，所述内壳(503)一端的凸起嵌合于外壳(501)内的顶面凹槽中，且外壳(501)与内壳(503)活动连接，两个所述锥齿轮(504)相互啮合。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的工业机器人柔性打磨设备，其特征在于：所述连接杆(506)嵌合于安装柱(505)底面的通孔内，所述连接杆(506)表面设有弹簧(507)，且弹簧(507)一端与安装柱(505)内的一面固定，且弹簧(507)另一端与限位板(508)焊接。

4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的工业机器人柔性打磨设备，其特征在于：所述限位板(508)中部嵌合于安装柱(505)内壁的凹槽中，且限位板(508)与安装柱(505)活动连接，且限位板(508)的末端与压板(509)形状相同。

5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的工业机器人柔性打磨设备，其特征在于：所述夹持装置(6)包括加工台(601)，所述加工台(601)顶面一侧设有标准件固定装置(602)，所述加工台(601)顶面另一侧设有待加工件固定装置(603)，且标准件固定装置(602)与待加工件固定装置(603)相互镜像对称。

6.根据权利要求5所述的基于机器视觉的工业机器人柔性打磨设备，其特征在于：所述待加工件固定装置(603)包括加强杆(6031)，所述加强杆(6031)与加工台(601)顶面通过螺栓固定，两个所述加强杆(6031)侧面螺栓固定有a夹具(6032)。

7.根据权利要求6所述的基于机器视觉的工业机器人柔性打磨设备，其特征在于：所述加工台(601)表面凹槽内设有丝杆(604)，所述丝杆(604)一端通过联轴器连接有b电机(605)，且b电机(605)与加工台(601)凹槽的内壁固定。

8.根据权利要求7所述的基于机器视觉的工业机器人柔性打磨设备，其特征在于：所述丝杆(604)表面套接有移动支架(6033)，且移动支架(6033)与丝杆(604)表面套接，所述移动支架(6033)的横杆侧面螺栓固定有b夹具(6034)。

9.根据权利要求5所述的基于机器视觉的工业机器人柔性打磨设备，其特征在于：所述加工台(601)表面设有U形传动台(7)，且U形传动台(7)位于滑台(1)和加工台(601)之间，所述U形传动台(7)顶面固定有安装框架(8)，所述安装框架(8)的凹槽中设有摄像装置(9)，所述摄像装置(9)两侧固定有转动杆(10)，且转动杆(10)嵌合于安装框架(8)内壁的通孔内，所述转动杆(10)表面螺纹连接有蝴蝶螺母(11)。

Images