CN114919044B - 基于视觉感知的进出装芯系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于视觉感知的进出装芯系统，主机架上安装机械定位架和动力机架，机械定位架内安装升降架，升降架通过竖向导向机构上下移动，升降架上固定定位板，定位板上均匀开设有定位孔，机械定位架外部套接移动架，移动架通过移动导向机构前后移动，机械定位架通过横向导向机构左右移动；动力机架通过动力导向机构在主机架内前后移动，动力机架上通过夹紧液压缸连接有夹紧板，夹紧板上均匀开设有夹紧孔，各夹紧孔在同一侧横向开设有用于容置芯管且与夹紧液压缸配合对夹紧芯管的卡槽。本发明解决了模具无法精准定位的问题，通过调整实现找正对准芯孔，完成自动进出芯管工作，防止损坏芯管或模具。

Description

基于视觉感知的进出装芯系统

技术领域

本发明涉及水泥板芯孔成型配套设备技术领域，具体涉及一种基于视觉感知的进出装芯系统。

背景技术

在原有水泥板生产过程中，利用现有的自动抽芯机拆卸和安装芯管时，需要模具车行走定位准确，否则自动抽芯机无法对准芯孔，在工作时极易造成芯管或模具的损坏，反而提高了芯管损坏率和降低了生产效率。又回到了传统的人工抽插芯管，靠人对正芯孔，费时费力，降低了整套生产线的生产效率。并且，芯管在使用后需涂抹润滑油，人工涂抹不仅存在效率低下而且会出现涂抹不均匀的问题。如何改变现有状况，改善进出芯管工艺和涂抹润滑油工艺，成为了目前亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于视觉感知的进出装芯系统，解决了在现有技术中模具无法精准定位的问题，能够自动找正对准芯孔，完成自动进出芯管工作。

本发明是通过如下技术方案实现的：

提供一种基于视觉感知的进出装芯系统，包括可托放芯管的主机架，主机架上在其前端安装有机械定位架，并在后端安装有动力机架，其中：

机械定位架内部安装有升降架，升降架通过竖向导向机构在机械定位架内上下移动，升降架上固定有定位板，定位板上均匀开设有用于芯管锥头端通过的定位孔，机械定位架外部套接有移动架，移动架通过移动导向机构在主机架上前后移动，机械定位架通过横向导向机构在移动架内左右移动；

动力机架通过由动力液压缸驱动的动力导向机构在主机架内前后移动，动力机架上通过夹紧液压缸连接有夹紧板，夹紧板上均匀开设有用于芯管锥柄端通过的夹紧孔，各夹紧孔在同一侧横向开设有用于容置芯管且与夹紧液压缸配合对夹紧芯管的卡槽。

进一步的，还包括视觉感知装置，视觉感知装置包括信息收集处理系统和可对芯管孔位置进行图像采集的定位摄像头，定位摄像头安装在主机架前端顶部，信息收集处理系统分别与定位摄像头、竖向导向机构、移动导向机构、横向导向机构、动力液压缸和夹紧液压缸电连接。

视觉感知装置利用定位摄像头对芯管孔的位置进行图像采集，将采集的图像传递给信息收集处理系统，经过与信息收集处理系统中存储的正确芯孔位置进行比对，可通过信息收集处理系统控制竖向导向机构、移动导向机构、横向导向机构、动力液压缸和夹紧液压缸动作，协同配合后实现自动找正对准芯孔，完成自动进出芯管工作。

进一步的，竖向导向机构包括竖向导轨、导向轮、竖向齿轮、竖向齿条和伺服电机，竖向导轨设有四个分别安装在机械定位架的左右两侧，每侧的两个竖向导轨之间滚动连接有上下设置的两个导向轮，导向轮转动安装在升降架上，竖向齿轮设有两个分别安装在升降架左右两侧的两个导向轮之间，竖向齿轮通过设置在升降架上的伺服电机驱动转动且竖向齿轮在升降架左右两侧均伸出导向轮外，竖向齿条设有两个分别固定在升降架左右两侧，并分别与竖向齿轮啮合连接。

竖向导向机构通过伺服电机驱动竖向齿轮转动，竖向齿轮与竖向导轨之间配合，可带动升降架竖向移动，用于调整定位板的竖向位置，用于与芯管孔对齐，导向轮在竖向导轨上运行可对升降架在竖向进行导向限位，保证升降架运行的稳定性。

进一步的，移动导向机构包括移动导轨、导向轮、移动齿轮、移动齿条和伺服电机，移动导轨设有两个分别安装在主机架的左右两侧，每侧的移动导轨上滚动连接有两个导向轮，导向轮转动安装在移动架上，移动齿轮设有两个分别安装在移动架左右两侧的两个导向轮之间，移动齿轮通过设置在移动架上的伺服电机驱动转动且移动齿轮在移动架的左右两侧均伸出导向轮外，移动齿条设有两个分别固定在主机架左右两侧，并分别与移动齿轮啮合连接。

移动导向机构通过伺服电机驱动移动齿轮转动，移动齿轮与移动齿轮配合可带动移动架整体前后移动，导向轮与移动导轨配合，可对移动架的移动进行导向和限位，使得整体运行保持平稳。

进一步的，横向导向机构包括横向导轨、导向轮、横向齿轮、横向齿条和伺服电机，横向导轨设有两个分别安装在移动架的前后两侧，每个横向导轨上滚动连接有两个导向轮，导向轮转动安装在机械定位架上，横向齿轮设有两个分别安装在机械定位架前后两侧的两个导向轮之间，横向齿轮通过设置在机械定位架上的伺服电机驱动转动，横向齿条设有两个分别固定在两个横向导轨的中部，并分别与横向齿轮啮合连接。

横向导向机构通过伺服电机驱动横向齿轮转动，横移齿轮与横移齿条配合可带动机械定位架横向移动，以调整机械定位架的横向位置，导向轮与横向导轨配合，可对机械定位架的移动进行限位和导向，使得整体运行更加稳定。

进一步的，主机架的顶部在机械定位架和动力机架之间还通过横移导向机构安装有可垂直于芯管长度方向移动的涂油机架，涂油机架上安装有涂油装置。

横移导向机构机构可控制涂油机架移动，涂油机架上的涂油装置在涂油机架的移动过程中实现对芯管的涂油。

进一步的，涂油机架上安装有可对芯管上的润滑油涂抹情况进行图像采集的涂油摄像头，涂油摄像头、横移导向机构和涂油装置均与信息收集处理系统电连接，主机架上安装有为涂油装置供油的计量油泵。

涂油机架上设置的涂油摄像头用于对芯管上的润滑油涂抹情况进行图像采集，通过信息收集处理系统的处理后可根据图像分析对不同的芯管进行涂油量的控制，配合计量油泵实现均匀涂油。

进一步的，横移导向机构包括横移导轨、导向轮、横移齿轮、横移齿条和伺服电机，横移导轨在主机架顶部前后设有两个，均沿垂直于芯管长度方向固定，每个横移导轨上滚动连接有两个导向轮，导向轮转动安装在涂油机架上，横移齿轮设有两个分别安装在涂油机架前后两侧的两个导向轮之间，横移齿轮通过设置在涂油机架上的伺服电机驱动转动且横移齿轮在涂油机架的前后两侧均伸出导向轮外，横移齿条设有两个分别固定在主机架前后两侧，并分别与横移齿轮啮合连接。

横移导向机构通过伺服电机驱动横移齿轮转动，横移齿轮与横移齿条配合，可带动涂油机架在横移齿条长度两个方向移动，涂油机架上安装的导向轮起到导向和支撑作用，用于保证涂油机架运行时的稳定性，通过调整涂油机架的位置配合涂油装置实现对芯管的均匀涂油。

作为优选，动力液压缸设有两个，沿主机架前后方向上下设置且与动力机架的中部连接。

动力液压缸设置两个，分别连接在动力机架上的中部，且上下布置，两个动力液压缸同步动作，可保证对动力机架的施力更加平衡，减少动力机架运行时的磨损，延长使用寿命。

进一步的，动力导向机构包括动力导轨、导向轮、动力齿轮和动力齿条，动力导轨在主机架顶部左右设有两个，均沿芯管长度方向固定，每个动力导轨上滚动连接有两个导向轮，导向轮转动安装在动力机架上，动力齿轮转动安装在动力机架上且动力齿轮在动力机架左右两侧均伸出两个导向轮外，动力齿条设有两个分别固定在主机架左右两侧，并分别与动力齿轮啮合连接。

作为优选，定位板上的定位孔与夹紧板上的夹紧孔间距和数量相同。

定位板与夹紧板相对应，其上面的定位孔与夹紧孔对应，可便于两板之间的芯管能够一一对应放入，实现对芯管的承托和夹紧。

本发明的有益效果：

系统整体基于视觉感知，通过利用定位摄像头对芯管孔位置进行图像采集，获取模具车上芯孔的精确位置，在传输到信息收集处理系统中，经与信息收集处理系统中存储的正确芯孔位置进行比对，可利用信息收集处理系统的处理器分别控制接竖向导向机构、移动导向机构、横向导向机构动作，用于调整定位板上的定位孔与芯管管对齐，能够自动找正对准芯孔，配合后方动力机架施力，可推动或拉动定位孔内的芯管完成自动进出芯管工作，解决了现有自动抽芯机极易损坏芯管或模具的问题，以及现有技术中模具无法精准定位的问题。

涂油机架上安装的涂油装置可配合涂油摄像头对芯管的油量进行检测，由信息收集处理系统控制伺服电机驱动涂油机架带动涂油装置进行移动，配合计量油泵实现喷油均匀，解决了人工涂油效率低下、涂抹不均匀及润滑油浪费严重的问题。

利用本方案能够自动找正对准芯孔，完成自动进出芯管工作，避免了现有自动抽芯机极易损坏芯管或模具的问题，解决了在现有技术中模具无法精准定位的问题。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为图1中机械定位架与移动架和升降架之间的安装结构图。

图3为本发明的俯视图。

图4为本发明的左视图。

图5为本发明中夹紧板的结构示意图。

图中所示：

1、主机架，2、移动齿条，3、移动架，4、涂油机架，5、动力齿条，6、动力机架，7、信息收集处理系统，8、定位摄像头，9、横向导向机构的伺服电机，10、横向齿轮，11、横向齿条，12、竖向导向机构的伺服电机，13、竖向齿轮，14、竖向齿条，15、芯管，16、移动导向机构的伺服电机，17、移动齿轮，18、涂油摄像头，19、横移导向机构的伺服电机，20、横移齿轮，21、横移齿条，22、涂油装置，23、计量油泵，24、动力液压缸，25、动力齿轮，26、夹紧液压缸，27、夹紧板，28、导向轮，29、定位板，30、定位孔，31、夹紧孔，32、卡槽，33、横向导轨，34、竖向导轨，35、机械定位架，36、升降架。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

一种基于视觉感知的进出装芯系统，包括可托放芯管15的主机架1，主机架1上在其前端安装有机械定位架35，并在后端安装有动力机架6。

机械定位架35内部安装有升降架36，升降架36通过竖向导向机构在机械定位架35内上下移动，升降架36上固定有定位板29，定位板29上均匀开设有用于芯管15锥头端通过的定位孔30，机械定位架35外部套接有移动架3，移动架3通过移动导向机构在主机架1上前后移动，机械定位架35通过横向导向机构在移动架3内左右移动。

其中：竖向导向机构包括竖向导轨34、导向轮28、竖向齿轮13、竖向齿条14和伺服电机12，竖向导轨34设有四个分别安装在机械定位架35的左右两侧，每侧的两个竖向导轨34之间滚动连接有上下设置的两个导向轮28，导向轮28转动安装在升降架36上，竖向齿轮13设有两个分别安装在升降架36左右两侧的两个导向轮28之间，竖向齿轮13通过设置在升降架36上的伺服电机12驱动转动且竖向齿轮13在升降架36左右两侧均伸出导向轮28外，竖向齿条14设有两个分别固定在升降架36左右两侧，并分别与竖向齿轮13啮合连接。

移动导向机构包括移动导轨、导向轮28、移动齿轮17、移动齿条2和伺服电机16，移动导轨设有两个分别安装在主机架1的左右两侧，每侧的移动导轨上滚动连接有两个导向轮28，导向轮28转动安装在移动架3上，移动齿轮17设有两个分别安装在移动架3左右两侧的两个导向轮28之间，移动齿轮17通过设置在移动架3上的伺服电机16驱动转动且移动齿轮17在移动架的左右两侧均伸出导向轮28外，移动齿条17设有两个分别固定在主机架1左右两侧，并分别与移动齿轮17啮合连接。

横向导向机构包括横向导轨33、导向轮28、横向齿轮10、横向齿条11和伺服电机9，横向导轨33设有两个分别安装在移动架3的前后两侧，每个横向导轨33上滚动连接有两个导向轮28，导向轮28转动安装在机械定位架35上，横向齿轮10设有两个分别安装在机械定位架35前后两侧的两个导向轮28之间，横向齿轮10通过设置在机械定位架35上的伺服电机9驱动转动，横向齿条11设有两个分别固定在两个横向导轨33的中部，并分别与横向齿轮10啮合连接。

动力机架6通过由动力液压缸24驱动的动力导向机构在主机架1内前后移动，动力机架6上通过夹紧液压缸26连接有夹紧板27，夹紧板27上均匀开设有用于芯管15锥柄端通过的夹紧孔31，各夹紧孔31在同一侧横向开设有用于容置芯管15且与夹紧液压缸26配合对夹紧芯管的卡槽32。

动力导向机构包括动力导轨、导向轮28、动力齿轮25和动力齿条5，动力导轨在主机架1顶部左右设有两个，均沿芯管15长度方向固定，每个动力导轨上滚动连接有两个导向轮28，导向轮28转动安装在动力机架6上，动力齿轮25转动安装在动力机架6上且动力齿轮5在动力机架6左右两侧均伸出两个导向轮28外，动力齿条5设有两个分别固定在主机架1左右两侧，并分别与动力齿轮25啮合连接。

当进行芯管15的进出工作时，固定于主机架1上的动力液压缸24工作，带动安装于主机架1上的动力齿轮25在动力齿条5上前后运动，以实现动力机架6的前后运动，当动力机架6到达芯管15锥柄端位置时，安装于动力机架6上的夹紧液压缸26带动夹紧板27移动，拉动夹紧板27使得各芯管15锥柄端卡入夹紧孔31一侧的卡槽32内，实现夹紧芯管15锥柄的目的。完成夹紧芯管15后，动力机架6在动力液压缸24的带动下完成芯管15的进出工作。

在本实施例中，动力液压缸24设有两个，沿主机架1前后方向上下设置且与动力机架3的中部连接。定位板29上的定位孔30与夹紧板27上的夹紧孔31间距和数量相同。

为了实现自动化对齐，本方案还包括视觉感知装置，视觉感知装置包括信息收集处理系统7和可对芯管15孔位置进行图像采集的定位摄像头8，定位摄像头8安装在主机架1前端顶部，信息收集处理系统7分别与定位摄像头8、竖向导向机构、移动导向机构、横向导向机构、动力液压缸24和夹紧液压缸27电连接。其中：本方案中的信息收集处理系统为现有技术，其采用的具体型号为：（信息收集处理系统是指采用的图像对比识别技术，直接利用图像对比软件，比如Beyond Compare来实现的）

通过竖向导向机构实现升降架36带动定位板29的竖向位置（上下）调整，通过横向导向机构实现机械定位架35及上面的升降架36的定位板29的横向位置（左右）调整，通过移动导向机构实现移动架3及上面的机械定位架35及升降架36上的定位板29整体的前后位置调整，进而可以在XYZ三轴方向完成高精度的芯管15对准功能，可以模拟人工抽查管，降低了芯管损坏率，但提高了工作效率。

主机架1的顶部在机械定位架35和动力机架6之间还通过横移导向机构安装有可垂直于芯管15长度方向移动的涂油机架4，涂油机架4上安装有涂油装置22。在本实施例中，涂油装置22为现有技术，是常规使用的用于涂油的装置，在本实施例中，涂油装置可以借鉴采用冲床自动喷油机 DYY冲压材料双面自动涂油机，其通过计量油泵23连接后实现精确出油，便于实现对芯管的均匀的涂抹。

涂油机架4上安装有可对芯管15上的润滑油涂抹情况进行图像采集的涂油摄像头18，涂油摄像头18、横移导向机构和涂油装置22均与信息收集处理系统7电连接，主机架1上安装有为涂油装置22供油的计量油泵23。

当芯管15被抽出时，涂油机架4上的涂油摄像头18对芯管15上的润滑油涂抹情况利用视觉感知进行图像采集，获取芯管15的实际状态，并传输到信息收集处理系统7中，经过与信息收集处理系统7中存储的芯管进行比对，确定芯管15涂抹润滑油的区域及用量。

横移导向机构包括横移导轨、导向轮28、横移齿轮20、横移齿条21和伺服电机19，横移导轨在主机架1顶部前后设有两个，均沿垂直于芯管15长度方向固定，每个横移导轨上滚动连接有两个导向轮28，导向轮28转动安装在涂油机架4上，横移齿轮20设有两个分别安装在涂油机架4前后两侧的两个导向轮28之间，横移齿轮20通过设置在涂油机架4上的伺服电机19驱动转动且横移齿轮20在涂油机架4的前后两侧均伸出导向轮28外，横移齿条21设有两个分别固定在主机架1前后两侧，并分别与横移齿轮20啮合连接。

润滑油通过安装在涂油机架4上的计量油泵23，输送到指定的涂抹区域，利用涂油装置22进行定量涂抹润滑油，可以模拟人工作业，精准涂油，但解决了人工涂油效率低下、涂抹不均匀及润滑油浪费严重的问题。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (6)

1.一种基于视觉感知的进出装芯系统，包括可托放芯管的主机架，其特征在于：主机架上在其前端安装有机械定位架，并在后端安装有动力机架，其中：

机械定位架内部安装有升降架，升降架通过竖向导向机构在机械定位架内上下移动，升降架上固定有定位板，定位板上均匀开设有用于芯管锥头端通过的定位孔，机械定位架外部套接有移动架，移动架通过移动导向机构在主机架上前后移动，机械定位架通过横向导向机构在移动架内左右移动；

动力机架通过由动力液压缸驱动的动力导向机构在主机架内前后移动，动力机架上通过夹紧液压缸连接有夹紧板，夹紧板上均匀开设有用于芯管锥柄端通过的夹紧孔，各夹紧孔在同一侧横向开设有用于容置芯管且与夹紧液压缸配合对芯管夹紧的卡槽；

竖向导向机构包括竖向导轨、导向轮、竖向齿轮、竖向齿条和伺服电机，竖向导轨设有四个分别安装在机械定位架的左右两侧，每侧的两个竖向导轨之间滚动连接有上下设置的两个导向轮，导向轮转动安装在升降架上，竖向齿轮设有两个分别安装在升降架左右两侧的两个导向轮之间，竖向齿轮通过设置在升降架上的伺服电机驱动转动且竖向齿轮在升降架左右两侧均伸出导向轮外，竖向齿条设有两个分别固定在升降架左右两侧，并分别与竖向齿轮啮合连接；

移动导向机构包括移动导轨、导向轮、移动齿轮、移动齿条和伺服电机，移动导轨设有两个分别安装在主机架的左右两侧，每侧的移动导轨上滚动连接有两个导向轮，导向轮转动安装在移动架上，移动齿轮设有两个分别安装在移动架左右两侧的两个导向轮之间，移动齿轮通过设置在移动架上的伺服电机驱动转动且移动齿轮在移动架的左右两侧均伸出导向轮外，移动齿条设有两个分别固定在主机架左右两侧，并分别与移动齿轮啮合连接；

横向导向机构包括横向导轨、导向轮、横向齿轮、横向齿条和伺服电机，横向导轨设有两个分别安装在移动架的前后两侧，每个横向导轨上滚动连接有两个导向轮，导向轮转动安装在机械定位架上，横向齿轮设有两个分别安装在机械定位架前后两侧的两个导向轮之间，横向齿轮通过设置在机械定位架上的伺服电机驱动转动，横向齿条设有两个分别固定在两个横向导轨的中部，并分别与横向齿轮啮合连接；

还包括视觉感知装置，视觉感知装置包括信息收集处理系统和可对芯管孔位置进行图像采集的定位摄像头，定位摄像头安装在主机架前端顶部，信息收集处理系统分别与定位摄像头、竖向导向机构、移动导向机构、横向导向机构、动力液压缸和夹紧液压缸电连接。

2.根据权利要求1所述的基于视觉感知的进出装芯系统，其特征在于：主机架的顶部在机械定位架和动力机架之间还通过横移导向机构安装有可垂直于芯管长度方向移动的涂油机架，涂油机架上安装有涂油装置。

3.根据权利要求2所述的基于视觉感知的进出装芯系统，其特征在于：涂油机架上安装有可对芯管上的润滑油涂抹情况进行图像采集的涂油摄像头，涂油摄像头、横移导向机构和涂油装置均与信息收集处理系统电连接，主机架上安装有为涂油装置供油的计量油泵。

4.根据权利要求3所述的基于视觉感知的进出装芯系统，其特征在于：横移导向机构包括横移导轨、导向轮、横移齿轮、横移齿条和伺服电机，横移导轨在主机架顶部前后设有两个，均沿垂直于芯管长度方向固定，每个横移导轨上滚动连接有两个导向轮，导向轮转动安装在涂油机架上，横移齿轮设有两个分别安装在涂油机架前后两侧的两个导向轮之间，横移齿轮通过设置在涂油机架上的伺服电机驱动转动且横移齿轮在涂油机架的前后两侧均伸出导向轮外，横移齿条设有两个分别固定在主机架前后两侧，并分别与横移齿轮啮合连接。

5.根据权利要求1所述的基于视觉感知的进出装芯系统，其特征在于：动力液压缸设有两个，沿主机架前后方向上下设置且与动力机架的中部连接。

6.根据权利要求1所述的基于视觉感知的进出装芯系统，其特征在于：动力导向机构包括动力导轨、导向轮、动力齿轮和动力齿条，动力导轨在主机架顶部左右设有两个，均沿芯管长度方向固定，每个动力导轨上滚动连接有两个导向轮，导向轮转动安装在动力机架上，动力齿轮转动安装在动力机架上且动力齿轮在动力机架左右两侧均伸出两个导向轮外，动力齿条设有两个分别固定在主机架左右两侧，并分别与动力齿轮啮合连接。