CN115475773A - 一种带物料识别的高精度定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带物料识别的高精度定位装置，包括高精度定位装置，顶部装载有工件的高精度台车移动至所述高精度定位装置上以实现机器人的上下料工作，所述高精度定位装置包括X方向定位装置、Y方向夹紧机构、精定位机构、限位机构、工件检测装置和物料识别装置。有益效果：能够精准的实现高精度台车X、Y方向的定位，还能对Z方向调整限位，带工件检测装置和物料识别装置，能够检测高精度台车上装载的工件的数量，识别高精度台车和工件的相关信息，保证高节拍、可靠性及防错从而实现机器人自动准确抓取，提高车间自动化率。

Description

一种带物料识别的高精度定位装置

技术领域

本发明涉及一种定位装置，尤其涉及一种带物料识别的高精度定位装置。

背景技术

现有工业自动化的发展过程中，为了降低劳动强度和人力成本，对上下料工位自动化需求越来越高，通过机器人自动上下料来代替人工上下料。现有物料车配送方式是通过自动导引车/人工将物料车牵引至物料区，物料区对物料车的定位精度决定了产线自动化可靠性。

目前的物料车定位方式主要通过物料区对接工位上设置导向轨道和挡块，通过限制物料车Y向和X向的位置，从而对物料车进行定位，此类定位装置定位精度不高，且对Z向无限制，一般用于对精度要求不大或机器带视觉情形下使用。

还有一种再通过增加Z向的顶升气缸对台车进行顶升，实现Z向限位，一般情形下会在顶升气缸上增加定位销来保证物料车的定位精度，但此类定位装置对物料车的停止精度要求极高，实际应用中使用效果难以达到高节拍、高可靠性的需求。

同时物料车是人工或自动导引车牵引至物料区进行上下料，转接物料种类和台车数量成正比例关系，因此物料台车的物料识别及防错急需解决。

在上述背景下，研究一种带物料识别的高精度定位装置，保证高节拍、可靠性、物料识别及防错从而实现机器人自动准确抓取，提高车间自动化率是本领域需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种带物料识别的高精度定位装置，以解决上述问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种带物料识别的高精度定位装置，包括高精度定位装置，顶部装载有工件的高精度台车移动至所述高精度定位装置上以实现机器人的上下料工作，所述高精度定位装置包括X方向定位装置、Y方向夹紧机构、精定位机构、限位机构、工件检测装置和物料识别装置，所述X方向定位装置用以实现所述高精度台车的X向定位，所述Y方向夹紧机构用以实现所述高精度台车的Y向粗定位并夹紧，所述精定位机构用以实现所述高精度台车的精准定位，所述限位机构用以防止所述高精度台车超行程，所述工件检测装置用以检测所述高精度台车上装载的所述工件的数量，所述物料识别装置用以识别所述高精度台车和所述工件的相关信息，以防止自动上下料错误引起自动产线故障。

本发明的有益效果是：能够精准的实现高精度台车X、Y方向的定位，还能对Z方向调整限位，带工件检测装置和物料识别装置，能够检测高精度台车上装载的工件的数量，识别高精度台车和工件的相关信息，保证高节拍、可靠性及防错从而实现机器人自动准确抓取，提高车间自动化率。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

所述X方向定位装置包括两个平行设置的X方向定位轨道和两个轨道安装底板，所述轨道安装底板安装于地面，所述X方向定位轨道固定连接于所述轨道安装底板的顶部，所述高精度台车的底部对称安装有两个与所述X方向定位轨道一一对应的X向定位滚轮，每个所述X向定位滚轮的中心轴线竖直设置且其轮缘和与之对应的所述X方向定位轨道的侧面抵接并在其上滚动；每个所述X方向定位轨道的引入端均设有向外倾斜的引入段。

所述Y方向夹紧机构对称设有两个，每个所述Y方向夹紧机构均包括夹紧气缸底座、夹紧气缸、固定夹臂、旋转夹臂和凸轮随动器，还包括安装于地面的底部固定装置，所述夹紧气缸底座固定连接于所述底部固定装置顶部，所述固定夹臂和所述夹紧气缸均固定连接于所述夹紧气缸底座顶部，所述旋转夹臂的底端与所述夹紧气缸的输出端固定连接以实现摆动，所述固定夹臂和所述旋转夹臂的顶端均安装有所述凸轮随动器，所述高精度台车的两侧分别设有Y向定位夹紧座，所述夹紧气缸带动所述旋转夹臂摆动，从而使得所述固定夹臂和所述旋转夹臂上的所述凸轮随动器将所述Y向定位夹紧座夹紧或松开。

所述精定位机构对称设有两个，每个所述精定位机构均包括精定位机构一和精定位机构二。

所述精定位机构一包括顶升气缸底座一、双导杆气缸一、连接板一、支撑块一和定位销，所述顶升气缸底座一固定连接于所述底部固定装置的顶部，所述双导杆气缸一的缸体固定连接于所述顶升气缸底座一顶部，所述连接板一、所述支撑块一和所述定位销从下至上依次叠层设置且固定连接，所述连接板一与所述双导杆气缸一的活塞杆固定连接，所述双导杆气缸一的活塞杆和所述定位销的中心轴线均竖直设置，所述高精度台车的两侧底部均设有与所述定位销相匹配的精确定位销座。

所述精定位机构二包括顶升气缸底座二、双导杆气缸二、连接板二和支撑块二，所述顶升气缸底座二固定连接于所述底部固定装置的顶部，所述双导杆气缸二的缸体固定连接于所述顶升气缸底座二顶部，所述连接板二与所述双导杆气缸二的活塞杆固定连接，所述支撑块二固定连接于所述连接板二的顶部，所述双导杆气缸二的活塞杆竖直设置，所述高精度台车的两侧底部均设有与所述支撑块二相匹配的精确定位支撑座。

所述工件检测装置包括检测开关。

所述物料识别装置包括RFID读写器。

所述限位机构包括限位立柱和限位块，所述限位立柱固定连接于所述底部固定装置顶部，所述限位块固定连接于所述限位立柱顶部。

附图说明

图1为本发明所提供的顶部有高精度台车的一种带物料识别的高精度定位装置的立体图；

图2为图1所示的一种带物料识别的高精度定位装置的结构示意图；

图3为图1所示的顶部有高精度台车的一种带物料识别的高精度定位装置的主视图；

图4为图2所示的一种带物料识别的高精度定位装置的Y方向夹紧机构的结构示意图；

图5为图2所示的一种带物料识别的高精度定位装置的精定位机构一的结构示意图；

图6为图2所示的一种带物料识别的高精度定位装置的精定位机构二的结构示意图；

图7为图1所示的高精度台车的俯视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

100、工件；200、高精度定位装置；300、高精度台车；210、X方向定位轨道；220、Y方向夹紧机构；230、精定位机构一；240、精定位机构二；250、限位机构；260、工件检测装置；270、物料识别装置；280、底部固定装置；290、轨道安装底板；221、夹紧气缸底座；222、夹紧气缸；223、固定夹臂；224、旋转夹臂；225、凸轮随动器；231、顶升气缸底座一；232、双导杆气缸一；233、连接板一；234、支撑块一；235、定位销；241、顶升气缸底座二；242、双导杆气缸二；243、连接板二；244、支撑块二；310、高精度台车底框；320、精确定位销座；330、Y向定位夹紧座；340、精确定位支撑座；350、X向定位滚轮；360、AGV牵引座；370、台车前牵引钩座；380、台车后挂钩座；390、行走轮。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1-6所示，一种带物料识别的高精度定位装置，包括高精度定位装置200，顶部装载有工件100的高精度台车300移动至所述高精度定位装置200上以实现机器人的上下料工作，所述高精度定位装置200包括X方向定位装置、Y方向夹紧机构220、精定位机构、限位机构250、工件检测装置260和物料识别装置270，所述X方向定位装置用以实现所述高精度台车300的X向定位，所述Y方向夹紧机构220用以实现所述高精度台车300的Y向粗定位并夹紧，所述精定位机构用以实现所述高精度台车300的精准定位，所述限位机构250用以防止所述高精度台车300超行程，所述工件检测装置260用以检测所述高精度台车300上装载的所述工件100的数量，所述物料识别装置270用以识别所述高精度台车300和所述工件100的相关信息，以防止自动上下料错误引起自动产线故障。

如图7所示，高精度台车300包括高精度台车底框310，高精度台车底框310上安装有精确定位销座320、Y向定位夹紧座330、精确定位支撑座340、AGV牵引座360、台车前牵引钩座370和台车后挂钩座380，高精度台车底框310的底部还安装有X向定位滚轮350和行走轮390。

所述X方向定位装置包括两个平行设置的X方向定位轨道210和两个轨道安装底板290，所述轨道安装底板290安装于地面，所述X方向定位轨道210固定连接于所述轨道安装底板290的顶部，所述高精度台车300的底部对称安装有两个与所述X方向定位轨道210一一对应的X向定位滚轮350，每个所述X向定位滚轮350的中心轴线竖直设置且其轮缘和与之对应的所述X方向定位轨道210的侧面抵接并在其上滚动；每个所述X方向定位轨道210的引入端均设有向外倾斜的引入段。由图2可知，X方向定位轨道210的引入端设置的引入段是向外倾斜的，这样的角度设置便于X向定位滚轮350顺利进入两个X方向定位轨道210之间，从而使得高精度台车300的X向定位更加简单方便。

所述Y方向夹紧机构220对称设有两个，每个所述Y方向夹紧机构220均包括夹紧气缸底座221、夹紧气缸222、固定夹臂223、旋转夹臂224和凸轮随动器225，还包括安装于地面的底部固定装置280，所述夹紧气缸底座221固定连接于所述底部固定装置280顶部，所述固定夹臂223和所述夹紧气缸222均固定连接于所述夹紧气缸底座221顶部，所述旋转夹臂224的底端与所述夹紧气缸222的输出端固定连接以实现摆动，所述固定夹臂223和所述旋转夹臂224的顶端均安装有所述凸轮随动器225，所述高精度台车300的两侧分别设有Y向定位夹紧座330，所述夹紧气缸222带动所述旋转夹臂224摆动，从而使得所述固定夹臂223和所述旋转夹臂224上的所述凸轮随动器225将所述Y向定位夹紧座330夹紧或松开。当Y向定位夹紧座330还未移动到旋转夹臂224处时，旋转夹臂224处于低位以避免与Y向定位夹紧座330发生干涉，当Y向定位夹紧座330移动至与固定夹臂223上的凸轮随动器225抵接时，夹紧气缸222带动旋转夹臂224旋转，旋转至固定夹臂223和旋转夹臂224上的两个凸轮随动器225将所述Y向定位夹紧座330夹紧，从而实现高精度台车300的Y向的快速粗定位，为后续的精准定位做好准备，同时，当高精度台车300沿Z向移动时，两个凸轮随动器225可在Y向定位夹紧座330上滚动，不会对高精度台车300沿Z向移动造成摩擦或卡阻。

所述精定位机构对称设有两个，每个所述精定位机构均包括精定位机构一230和精定位机构二240。

所述精定位机构一230包括顶升气缸底座一231、双导杆气缸一232、连接板一233、支撑块一234和定位销235，所述顶升气缸底座一231固定连接于所述底部固定装置280的顶部，所述双导杆气缸一232的缸体固定连接于所述顶升气缸底座一231顶部，所述连接板一233、所述支撑块一234和所述定位销235从下至上依次叠层设置且固定连接，所述连接板一233与所述双导杆气缸一232的活塞杆固定连接，所述双导杆气缸一232的活塞杆和所述定位销235的中心轴线均竖直设置，所述高精度台车300的两侧底部均设有与所述定位销235相匹配的精确定位销座320。

所述精定位机构二240包括顶升气缸底座二241、双导杆气缸二242、连接板二243和支撑块二244，所述顶升气缸底座二241固定连接于所述底部固定装置280的顶部，所述双导杆气缸二242的缸体固定连接于所述顶升气缸底座二241顶部，所述连接板二243与所述双导杆气缸二242的活塞杆固定连接，所述支撑块二244固定连接于所述连接板二243的顶部，所述双导杆气缸二242的活塞杆竖直设置，所述高精度台车300的两侧底部均设有与所述支撑块二244相匹配的精确定位支撑座340。由于夹紧气缸222的夹紧力并不大，还可以调节高精度台车300的Y向位置以实现精准定位，通过精定位机构一230的定位销235插入精确定位销座320，精定位机构二240的支撑块二244支撑住精确定位支撑座340，实现精准定位，采用两销四支撑面的稳定定位支撑形式，定位精准且支撑稳定，这样先通过Y方向夹紧机构220实现粗定位，再通过精定位机构实现精准定位，比直接进行精准定位要更快更有效率，能适应快节拍的生产节奏。

所述工件检测装置260包括检测开关。通过检测开关检测高精度台车300上方工件100的数量。

所述物料识别装置270包括RFID读写器。RFID读写器，可对高精度台车300和工件100的相关信息进行读写，防止自动上下料错误引起自动产线故障。

所述限位机构250包括限位立柱和限位块，所述限位立柱固定连接于所述底部固定装置280顶部，所述限位块固定连接于所述限位立柱顶部。限位机构250用于防止高精度台车300超行程而造成安全事故。

本申请所提及的固定连接可为螺纹连接、焊接或粘接。

工作原理：

高精度台车300通过自动导引车/人工牵引到高精度定位装置200后，高精度定位装置200在高精度台车300的下方处布置有若干检测开关，通过检测开关检测高精度台车300上方工件100的数量；同时高精度定位装置200在高精度台车300的下方处布置有RFID读写器，可对高精度台车300和工件100的相关信息进行读写，防止自动上下料错误引起自动产线故障。

高精度台车300进入到高精度定位装置200时，首先通过高精度台车300的X向定位滚轮350进入X方向定位轨道210对高精度台车300进行X向进行限位。

通过Y方向夹紧机构220对Y向定位夹紧座330进行粗定位并夹紧，Y方向夹紧机构220在高精度台车300的X向两侧布置，Y向定位夹紧座330可在Y方向夹紧机构220进行Z向的上下移动。

由于夹紧气缸222的夹紧力并不大，还可以调节高精度台车300的Y向位置以实现精准定位，通过精定位机构一230的定位销235插入精确定位销座320，精定位机构二240的支撑块二244支撑住精确定位支撑座340，实现精准定位，采用两销四支撑面的稳定定位支撑形式；

最后机器人可对高精度台车300进行上下料动作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带物料识别的高精度定位装置，其特征在于，包括高精度定位装置(200)，顶部装载有工件(100)的高精度台车(300)移动至所述高精度定位装置(200)上以实现机器人的上下料工作，所述高精度定位装置(200)包括X方向定位装置、Y方向夹紧机构(220)、精定位机构、限位机构(250)、工件检测装置(260)和物料识别装置(270)，所述X方向定位装置用以实现所述高精度台车(300)的X向定位，所述Y方向夹紧机构(220)用以实现所述高精度台车(300)的Y向粗定位并夹紧，所述精定位机构用以实现所述高精度台车(300)的精准定位，所述限位机构(250)用以防止所述高精度台车(300)超行程，所述工件检测装置(260)用以检测所述高精度台车(300)上装载的所述工件(100)的数量，所述物料识别装置(270)用以识别所述高精度台车(300)和所述工件(100)的相关信息，以防止自动上下料错误引起自动产线故障。

2.根据权利要求1所述一种带物料识别的高精度定位装置，其特征在于，所述X方向定位装置包括两个平行设置的X方向定位轨道(210)和两个轨道安装底板(290)，所述轨道安装底板(290)安装于地面，所述X方向定位轨道(210)固定连接于所述轨道安装底板(290)的顶部，所述高精度台车(300)的底部对称安装有两个与所述X方向定位轨道(210)一一对应的X向定位滚轮(350)，每个所述X向定位滚轮(350)的中心轴线竖直设置且其轮缘和与之对应的所述X方向定位轨道(210)的侧面抵接并在其上滚动；每个所述X方向定位轨道(210)的引入端均设有向外倾斜的引入段。

3.根据权利要求1所述一种带物料识别的高精度定位装置，其特征在于，所述Y方向夹紧机构(220)对称设有两个，每个所述Y方向夹紧机构(220)均包括夹紧气缸底座(221)、夹紧气缸(222)、固定夹臂(223)、旋转夹臂(224)和凸轮随动器(225)，还包括安装于地面的底部固定装置(280)，所述夹紧气缸底座(221)固定连接于所述底部固定装置(280)顶部，所述固定夹臂(223)和所述夹紧气缸(222)均固定连接于所述夹紧气缸底座(221)顶部，所述旋转夹臂(224)的底端与所述夹紧气缸(222)的输出端固定连接以实现摆动，所述固定夹臂(223)和所述旋转夹臂(224)的顶端均安装有所述凸轮随动器(225)，所述高精度台车(300)的两侧分别设有Y向定位夹紧座(330)，所述夹紧气缸(222)带动所述旋转夹臂(224)摆动，从而使得所述固定夹臂(223)和所述旋转夹臂(224)上的所述凸轮随动器(225)将所述Y向定位夹紧座(330)夹紧或松开。

4.根据权利要求3所述一种带物料识别的高精度定位装置，其特征在于，所述精定位机构对称设有两个，每个所述精定位机构均包括精定位机构一(230)和精定位机构二(240)。

5.根据权利要求4所述一种带物料识别的高精度定位装置，其特征在于，所述精定位机构一(230)包括顶升气缸底座一(231)、双导杆气缸一(232)、连接板一(233)、支撑块一(234)和定位销(235)，所述顶升气缸底座一(231)固定连接于所述底部固定装置(280)的顶部，所述双导杆气缸一(232)的缸体固定连接于所述顶升气缸底座一(231)顶部，所述连接板一(233)、所述支撑块一(234)和所述定位销(235)从下至上依次叠层设置且固定连接，所述连接板一(233)与所述双导杆气缸一(232)的活塞杆固定连接，所述双导杆气缸一(232)的活塞杆和所述定位销(235)的中心轴线均竖直设置，所述高精度台车(300)的两侧底部均设有与所述定位销(235)相匹配的精确定位销座(320)。

6.根据权利要求4所述一种带物料识别的高精度定位装置，其特征在于，所述精定位机构二(240)包括顶升气缸底座二(241)、双导杆气缸二(242)、连接板二(243)和支撑块二(244)，所述顶升气缸底座二(241)固定连接于所述底部固定装置(280)的顶部，所述双导杆气缸二(242)的缸体固定连接于所述顶升气缸底座二(241)顶部，所述连接板二(243)与所述双导杆气缸二(242)的活塞杆固定连接，所述支撑块二(244)固定连接于所述连接板二(243)的顶部，所述双导杆气缸二(242)的活塞杆竖直设置，所述高精度台车(300)的两侧底部均设有与所述支撑块二(244)相匹配的精确定位支撑座(340)。

7.根据权利要求1所述一种带物料识别的高精度定位装置，其特征在于，所述工件检测装置(260)包括检测开关。

8.根据权利要求1所述一种带物料识别的高精度定位装置，其特征在于，所述物料识别装置(270)包括RFID读写器。

9.根据权利要求3所述一种带物料识别的高精度定位装置，其特征在于，所述限位机构(250)包括限位立柱和限位块，所述限位立柱固定连接于所述底部固定装置(280)顶部，所述限位块固定连接于所述限位立柱顶部。

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