CN114589540A - 一种喷气测量与清洁的曲轴抓取机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种喷气测量与清洁的曲轴抓取机器人，包括：抓取机械臂，抓取机械臂连接设有铁屑收集装置，抓取机械臂连接设有清洁机构，清洁机构连接设有视觉识别部；能够将曲轴进行夹装转移的同时判断金属屑等废料的位置与多少，同时能够全方位的对曲轴外侧及四周进行清理，避免作业后的废屑堆积，将废屑与曲轴一同转移，提高机床工位处的使用可靠性与耐久度，极大减少作业废屑对工作装置的影响，提高生产智能性；能够通过光学特性与图像采集获得曲轴加工完成的实际信息，根据预设信息对加工完的曲轴及碎屑进行处理；通过图像处理算法获得图像中需要清洁的位置进行标记，将标记位置发送至滑动机构，从而对废屑进行针对性清洁。

Description

一种喷气测量与清洁的曲轴抓取机器人
技术领域
本发明涉及工装机床领域，尤其涉及一种喷气测量与清洁的曲轴抓取机器人。
背景技术
常规加工方式使用另一道工序对其进行清理，而清理，转移等过程中，生产线会逐渐堆积杂物，需要维护人员定期进行清洁。工业4.0模式下，不使用工人对机器进行清洁，需要一种全自动智能的解决方案。
例如，一种在中国专利文献上公开的“一种转子与曲轴的常温精密压装装置及其压装方法”,其公告号：CN103862263B，公开了使用伺服电机压装曲轴的方法，而使用伺服电机进行压装时，少量铁屑等杂物可能对伺服电机传动结构造成伤害，伺服电机结构精密，价格昂贵，如不解决此问题则无法使类似生产线产生实用价值。
发明内容
为了解决伺服电机压装过程中金属屑无法处理并对伺服电机造成危险的问题，本发明提供一种喷气测量与清洁的曲轴抓取机器人，通过光学视觉识别对金属屑等杂物进行清理。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种喷气测量与清洁的曲轴抓取机器人，包括：
取机械臂，用于对曲轴进行抓取；抓取机械臂连接有铁屑收集装置，用于收集曲轴上的金属屑；抓取机械臂连接有清洁机构，用于将曲轴上的金属屑清除，清洁机构连接有视觉识别部，用于对清洁情况进行视觉识别并控制清洁机构和铁屑收集装置。抓取机械臂包括第一平台，第一平台下方连接设有第二平台，第一平台前侧设有开口向前的第一夹装开口，第二平台前侧设有与第一平台对应的第二夹装开口，第一平台下端面与第二平台下端面分别连接设有一个固定夹，固定夹分别位于夹装开口左右两侧，固定夹分别与第一平台前端面及第二平台前端面相连接，清洁机构连接设于第二平台上端面上，视觉识别部连接设于第一平台下端面上，清洁机构与视觉识别部均位于第二夹装开口后侧，铁屑收集装置位于第二平台与清洁机构对应的另一侧面上，第一平台上端面固定连接设有滑动机构，滑动机构贯穿第一平台上端面及下端面与视觉识别部相连接，滑动机构下侧末端与清洁机构连接。能够将曲轴进行夹装转移的同时判断金属屑等废料的位置与多少，同时能够全方位的对曲轴外侧及四周进行清理，避免作业后的废屑堆积，将废屑与曲轴一同转移，提高机床工位处的使用可靠性与耐久度，极大减少作业废屑对工作装置的影响。
作为优选的，视觉识别部包括：视觉获取装置，用于获取曲轴清洁情况；视觉获取装置连接有视觉处理模块，用于根据视觉获取模块的信息控制清洁机构和铁屑收集装置。视觉获取装置与第一平台下端面抵接，能够多角度的对曲轴周围废屑情况进行获取，视觉处理模块位于视觉获取装置右侧，用于将视觉获取装置获取的视觉信息进行处理分辨，并对视觉获取装置及清洁机构进行调整。视觉获取装置能够获取曲轴的图像信息与废屑的光学信息，将曲轴的图像信息与废屑的光学信息传递至视觉处理模块，视觉处理模块能够根据视觉获取装置的信息与存储的预设信息进行比对，根据视觉获取装置的信息与预设信息的差值发送不同的控制指令给视觉获取装置和清洁机构。能够通过光学特性与图像采集获得曲轴加工完成的实际信息，根据预设信息对加工完的曲轴及碎屑进行处理。
作为优选的，清洁机构包括：喷气装置，用于将压装造成的金属屑从曲轴上清除，喷气装置连接有安全装置，用于防止喷气装置工作异常。安全装置包括单向阀，单向阀位于喷气装置出口处；喷气装置与第二平台滑动连接，喷气装置包括喷气头，喷气头连接设有气管，喷气头与气管连接处连接设有喷气套件，喷气套件与滑动机构固定连接，喷气管外缘面连接设有卡环，卡环连接设有球体转动件，第二平台上端面连接设有与球体转动件对应的球体转动槽，球体转动件与球体转动槽转动连接。能够对压装后的曲轴进行清洁，尤其是压装过程的结合处，并且在抓取过程中能够通过滑动机构改变清洁机构的位置使得清洁更加全面，能够实现对曲轴多角度的进行清洁，减少作业废屑对工作装置的影响，减少后续工作步骤，使得整个过程更加智能化。
作为优选的，视觉获取装置包括：与抓取机械臂相连的摄像头，摄像头连接设有光源。摄像头上端面与固定杆连接，固定杆贯穿视觉获取装置延伸至下端面外界，摄像头下端面连接设有光源，用于为摄像头提供探测光线。能够通过摄像头获取曲轴现场图像，并且通过光线对废屑进行检测。
作为优选的，光源为能发出多种波长的光源，摄像头连接设有光谱仪。 光源包括光线发生器，光线发生器连接设有信号处理模块，用于根据接收到的信号改变发出的光源组成，光线发生器为多个不同种光线发生器组成的发生器阵列，每一个发生器均设有独立控制开关，信号处理模块设有多通道控制电路，多通道控制电路与控制开关相连，能够根据信号控制每一个控制开关的开启与闭合。能够通过光源提供不同的光线信号。
作为优选的，视觉处理模块包括：与摄像头连接的处理器，处理器连接设有信号接收器。处理器能够接收光谱仪的光信号，同时能够接收摄像头获取的曲轴图像信号，能够对光谱仪的光信号进行分析，将吸收的最少与最多的两种光线信号进行标记，增大光源中标记信号光线的输出功率，减少其他光线的输出功率；根据曲轴图像信号与预设的曲轴图像进行比对，通过图像处理算法获得图像中需要清洁的位置进行标记，将标记位置发送至滑动机构，从而对废屑进行针对性清洁。
作为优选的，铁屑收集装置连接设有信号发射器，用于传递收集量信号。铁屑收集装置包括收集件，收集件与清洁机构之间连接设有连接件，连接件与收集件及清洁机构均转动连接，收集件为开口向上的筒状非金属固体，收集件内端壁上满载高度处设有信号发射器，能够发射代表收集件满载程度的光线至信号接收器。能够实时检测收集的碎屑量并将碎屑量进行反馈，同时在收集件满载时及时进行上报。
本发明具有如下优点：
（1）能够将曲轴进行夹装转移的同时判断金属屑等废料的位置与多少，同时能够全方位的对曲轴外侧及四周进行清理，避免作业后的废屑堆积，将废屑与曲轴一同转移，提高机床工位处的使用可靠性与耐久度，极大减少作业废屑对工作装置的影响，提高生产智能性；（2）能够通过光学特性与图像采集获得曲轴加工完成的实际信息，根据预设信息对加工完的曲轴及碎屑进行处理；（3）通过图像处理算法获得图像中需要清洁的位置进行标记，将标记位置发送至滑动机构，从而对废屑进行针对性清洁。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1是本发明的第一夹装平台俯视结构示意图。
图2是本发明的第一夹装平台仰视结构示意图。
图3是本发明的第二夹装平台俯视结构示意图。
图中：
1-第一平台；2-滑槽；3-第一夹装开口；4-固定夹；5-滑块；6-固定杆；7-摄像头；8-光源；9-视觉处理模块；10-第二夹装开口；11-第二平台；12-喷气头；13-喷气套件；14-气管；15-收集件；16-连接件；17-信号发射器；18-卡环；19球体转动件；20-球体转动槽。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的认识可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。
如图1-3所示，在一个较佳的实施例中，本发明公开了一种喷气测量与清洁的曲轴抓取机器人，包括：
抓取机械臂，用于对曲轴进行抓取；抓取机械臂连接有铁屑收集装置，用于收集曲轴上的金属屑；抓取机械臂连接有清洁机构，用于将曲轴上的金属屑清除，清洁机构连接有视觉识别部，用于对清洁情况进行视觉识别并控制清洁机构和铁屑收集装置。抓取机械臂包括第一平台1，第一平台下方连接设有第二平台11，第一平台前侧设有开口向前的第一夹装开口3，第二平台前侧设有与第一平台对应的第二夹装开口10，第一平台下端面与第二平台下端面分别连接设有一个固定夹4，固定夹分别位于两个夹装开口左右两侧，清洁机构连接设于第二平台上端面上，视觉识别部连接设于第一平台下端面上，清洁机构与视觉识别部均位于第二夹装开口后侧，铁屑收集装置位于第二平台与清洁机构对应的另一侧面处，第一平台上端面固定连接设有滑动机构，滑动机构贯穿第一平台上端面及下端面与视觉识别部相连接，滑动机构下侧末端与清洁机构连接。能够将曲轴进行夹装转移的同时判断金属屑等废料的位置与多少，同时能够全方位的对曲轴外侧及四周进行清理，避免作业后的废屑堆积，将废屑与曲轴一同转移，提高机床工位处的使用可靠性与耐久度，极大减少作业废屑对工作装置的影响。在使用时，通过第一夹装开口与第二夹装开口将压装好的曲轴进行定位，通过固定夹对其进行固定，固定夹夹紧后视觉识别部对曲轴进行图像采集与识别，视觉识别部并将识别信号发送至清洁机构，清洁机构对曲轴进行清洁，清洁完成后再次通过视觉识别部进行识别，设定多个滑动机构位移点，在一个位移点清洁完成后视觉识别部将完成信号发送至滑动机构；滑动机构在接受到该唯一点的完成信号后移动至下一位移点，并带动清洁机构及铁屑收集装置更改工作位置。
视觉识别部包括：视觉获取装置，用于获取曲轴清洁情况；视觉获取装置连接有视觉处理模块9，用于根据视觉获取模块的信息控制清洁机构和铁屑收集装置。视觉获取装置与第一平台下端面抵接，能够多角度的对曲轴周围废屑情况进行获取，视觉处理模块位于视觉获取装置右侧，用于将视觉获取装置获取的视觉信息进行处理分辨，并对视觉获取装置及清洁机构进行调整。视觉获取装置能够获取曲轴的图像信息与废屑的光学信息，将曲轴的图像信息与废屑的光学信息传递至视觉处理模块，视觉处理模块能够根据视觉获取装置的信息与存储的预设信息进行比对，根据视觉获取装置的信息与预设信息的差值发送不同的控制指令给视觉获取装置和清洁机构。能够通过光学特性与图像采集获得曲轴加工完成的实际信息，根据预设信息对加工完的曲轴及碎屑进行处理。在使用时，通过视觉获取装置获取曲轴的图像信息与图像信息并传递到视觉处理模块。
清洁机构包括：喷气装置，用于将压装造成的金属屑从曲轴上清除，喷气装置连接有安全装置，用于防止喷气装置工作异常。安全装置包括单向阀，单向阀位于喷气装置出口处，喷气装置与第二平台上端面连接，喷气装置包括喷气头12，喷气头连接设有气管14，喷气头与气管连接处连接设有喷气套件13，喷气套件与滑动机构固定连接，喷气管外缘面连接设有卡环18，卡环连接设有球体转动件19，第二平台上端面连接设有与球体转动件对应的球体转动槽20，球体转动件与球体转动槽转动连接。能够对压装后的曲轴进行清洁，尤其是压装过程的结合处，并且在抓取过程中能够通过滑动机构改变清洁机构的位置使得清洁更加全面，能够实现对曲轴多角度的进行清洁，减少作业废屑对工作装置的影响，减少后续工作步骤，使得整个过程更加智能化。在使用时，通过喷气装置用气流将金属屑吹到铁屑收集装置中。
视觉获取装置包括：与抓取机械臂相连的摄像头7，摄像头连接设有光源8，摄像头上端面连接设有固定杆6，固定杆贯穿视觉获取装置延伸至下端面外界，摄像头下端面连接设有光源，用于为摄像头提供探测光线。能够通过摄像头获取曲轴现场图像，并且通过光线对废屑进行检测。在使用时，光源发射不同波长的光线，经过视觉处理模块调校后使用吸收最少的光线进行检测。
光源为能发出多种波长的光源，摄像头连接设有光谱仪。光源包括光线发生器，光线发生器连接设有信号处理模块，用于根据接收到的信号改变发出的光源组成，光线发生器为多个不同种光线发生器组成的发生器阵列，每一个发生器均设有独立控制开关，信号处理模块设有多通道控制电路，多通道控制电路与控制开关相连，能够根据信号控制每一个控制开关的开启与闭合。能够通过光源提供不同的光线信号。在使用时，光源发射不同波长的光线，不同波长的光线经过曲轴与碎屑反射到光谱仪，光谱仪对不同波长的光线进行测定。
视觉处理模块包括：与摄像头连接的处理器，处理器连接设有信号接收器。处理器能够接收光谱仪的光信号，同时能够接收摄像头获取的曲轴图像信号，能够对光谱仪的光信号进行分析，将吸收的最少与最多的两种光线信号进行标记，增大光源中标记信号光线的输出功率，减少其他光线的输出功率；根据曲轴图像信号与预设的曲轴图像进行比对，通过图像处理算法获得图像中需要清洁的位置进行标记，将标记位置发送至滑动机构，从而对废屑进行针对性清洁。在具体实施时，包括如下步骤，S1、接收光谱仪信号；S2、对光谱仪信号进行分析，确定被金属吸收的最多与最少的两种光线；S3、调节光源发射的光线为吸收最少的光线；S4、重新测量。信号接收器包括解调器，能够接收信号发射器传递的收集量信号。
铁屑收集装置连接设有信号发射器17，用于传递收集量信号。铁屑收集装置包括收集件15，收集件与清洁机构之间连接设有连接件16，连接件与收集件及清洁机构均转动连接，收集件为开口向上的筒状非金属固体，收集件内端壁上满载高度处设有信号发射器，能够发射代表收集件满载程度的光线至信号接收器。能够实时检测收集的碎屑量并将碎屑量进行反馈，同时在收集件满载时及时进行上报。在具体实施时，收集件设有碳纤维材料内壁层，碳纤维材料内壁层上固定设有光纤，光纤末端与收集件上端面连接，光纤末端连接设有光纤传感器，能够将收集量信号转换为光线信号发送至信号接收器。
在另一个实施例中，光源使用230-850nm只见数个波段的光源灯，通过光谱仪对不同波长的光线进行检测。检测时同时使用580nm波段，10hz脉冲光源同时测量，从而取得最高效率的检测效果。
在其他实施例中，滑动机构包括滑槽2，滑槽位于第一平台上端面并且贯穿第一平台，滑槽在第一平台的上端面呈扇形，扇形圆心位于第一平台的上端面与前端面连接处，滑槽连接设有滑动配合的滑块5，滑块上端面固定连接设有固定杆6，固定杆贯穿滑块至下端面外界并与视觉获取装置连接，固定杆下侧末端与清洁机构连接。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种喷气测量与清洁的曲轴抓取机器人，其特征在于，包括：
抓取机械臂，用于对曲轴进行抓取；抓取机械臂连接有铁屑收集装置，用于收集曲轴上的金属屑；抓取机械臂连接有清洁机构，用于将曲轴上的金属屑清除，清洁机构连接有视觉识别部，用于对清洁情况进行视觉识别并控制清洁机构和铁屑收集装置。
2.根据权利要求1所述的一种喷气测量与清洁的曲轴抓取机器人，其特征在于，视觉识别部包括：视觉获取装置，用于获取曲轴清洁情况；视觉获取装置连接有视觉处理模块，用于根据视觉获取模块的信息控制清洁机构和铁屑收集装置。
3.根据权利要求1或2所述的一种喷气测量与清洁的曲轴抓取机器人，其特征在于，清洁机构包括：喷气装置，用于将压装造成的金属屑从曲轴上清除；喷气装置连接有安全装置，用于防止喷气装置工作异常。
4.根据权利要求2所述的一种喷气测量与清洁的曲轴抓取机器人，其特征在于，视觉获取装置包括：与抓取机械臂相连的摄像头，摄像头连接有光源。
5.根据权利要求4所述的一种喷气测量与清洁的曲轴抓取机器人，其特征在于，光源为能发出多种波长的光源，摄像头连接有光谱仪。
6.根据权利要求2或4或5所述的一种喷气测量与清洁的曲轴抓取机器人，其特征在于，视觉处理模块包括：与摄像头连接的处理器，处理器连接有信号接收器。
7.根据权利要求6所述的一种喷气测量与清洁的曲轴抓取机器人，其特征在于，铁屑收集装置连接有信号发射器，用于传递收集量信号。
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