CN117834836A

CN117834836A - 一种物料抓取系统、方法、计算设备及介质

Info

Publication number: CN117834836A
Application number: CN202211201449.5A
Authority: CN
Inventors: 于圣龙; 姜涛钦; 陶四杰
Original assignee: Changguangxi Intelligent Manufacturing Wuxi Co ltd
Current assignee: Changguangxi Intelligent Manufacturing Wuxi Co ltd
Priority date: 2022-09-29
Filing date: 2022-09-29
Publication date: 2024-04-05

Abstract

本申请提供了一种物料抓取系统、方法、计算设备及介质，涉及物料抓取技术领域，3D相机搭载于机械臂的抓取部件，当所述机械臂运动到物料点上方时，对物料进行拍摄，处理单元根据所述3D相机所拍摄画面中的物料与所述处理单元中预设的模板类型进行匹配，得到目标物料类型，获取所述3D相机所拍摄画面中的物料的堆放方式，计算所述物料相对于所述机械臂的抓取部件的堆放位置数据，主控单元控制所述机械臂的抓取部件基于所述目标物料类型进行物料抓取，同时控制所述机械臂的抓取部件基于所述堆放位置数据对所述目标物料进行顺序抓取。如此，可以实现通过该物料抓取系统进而自动对物料进行准确抓取。

Description

一种物料抓取系统、方法、计算设备及介质

技术领域

本申请涉及物料抓取技术领域，尤其涉及一种物料抓取系统、方法、计算设备及介质。

背景技术

随着我国工业生产向精细化方向不断发展，特别是制造业对机器人的精确性要求越来越高，对工业视觉机器人的实时性和控制质量提出了新的需求。

目前的工厂中，产品零部件种类繁多且复杂，加工过程又有多道工序，因此零部件半成品在多个工作站之间需要通过不同型号的料车流转。通过多种料车对物料进行运输导致上料工艺复杂。

此外，物料从料车上进行搬运需要耗费大量人力，因此需要一种能够实现料车自动上下料的设备，可以通过对料车进行改进，以实现料车自动上下料，但是传统料车设备属于重资产，并且更改升级后，也会让料车设计更复杂。加工成本上升的同时，工件的承载数量反而下降。

多重因素下，工厂管理者迫切需要一款可以在现有料车基本不改动的情况下，实现自动化上料的工作站。

因此迫切需要研发一款能够实现对料车自动上下料，且能够准确抓取物料的设备。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种物料抓取系统、方法、计算设备及介质，旨在提供一款能够实现对料车自动上下料，且能够准确抓取物料的设备。

第一方面，本申请实施例提供了一种物料抓取系统，所述系统包括机械臂、抓取部件、3D相机、主控单元、处理单元；

所述抓取部件与所述机械臂相连；

所述3D相机搭载于机械臂的抓取部件，用于当所述机械臂运动到物料点上方时，对物料进行拍摄；

所述处理单元，用于根据所述3D相机所拍摄画面中的物料与预设的模板类型进行匹配，得到目标物料类型；获取所述3D相机所拍摄画面中的物料的堆放方式，计算所述物料相对于所述机械臂的抓取部件的堆放位置数据；

所述主控单元，用于基于所述目标物料类型控制所述抓取部件进行物料抓取，同时基于所述堆放位置数据控制所述机械臂的抓取部件对所述目标物料进行顺序抓取。

可选的，所述机械臂和所述抓取部件之间的角度在抓取物料时会产生变化。

可选的，当所述机械臂对物料进行抓取时，所述主控单元还用于：

检测所述机械臂和所述抓取部件之间的角度值，当所述角度值超出预设角度值范围时，控制所述机械臂停止工作。

可选的，所述系统还包括报警系统，所述报警系统用于当所述机械臂与所述抓取部件之间的角度超出预设角度范围时，发出报警信息。

可选的，所述处理单元中预设有至少一种物料模板类型。

第二方面，本申请实施例提供了一种物料抓取方法，所述方法包括：

当机械臂运动到物料点上方时，搭载于所述机械臂的抓取部件的3D相机对所述物料点处的物料进行拍摄；

处理单元根据所述3D相机所拍摄画面中的物料与所述处理单元中预设的模板类型进行匹配，得到目标物料类型；获取所述3D相机所拍摄画面中的物料的堆放，计算所述物料相对于所述机械臂的抓取部件的堆放位置数据；

所述主控单元基于所述目标物料类型控制所述机械臂的抓取部件进行物料抓取，同时基于所述堆放位置数据控制所述机械臂对所述目标物料进行顺序抓取。

可选的，当所述机械臂的抓取部件对物料进行抓取时，所述主控单元检测所述机械臂和所述抓取部件之间的角度值，当所述角度值超出预设角度值范围时，控制所述机械臂停止工作。

可选的，当所述机械臂与所述抓取部件之间的角度超出预设角度范围时，报警系统发出报警信息。

可选的，所述处理单元中具预设有至少一种以上的物料模板类型。

第三方面，本申请实施例提供了一种设备，所述设备包括存储器和处理器，所述存储器用于存储指令或代码，所述处理器用于执行所述指令或代码，以使所述设备执行前述第一方面任一项所述的方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有代码，当所述代码被运行时，运行所述代码的设备实现前述第一方面任一项所述的方法。

本申请实施例提供了一种物料抓取系统，其特征在于，所述系统包括机械臂、抓取部件、3D相机、主控单元、处理单元，所述3D相机搭载于机械臂的抓取部件，用于当所述机械臂运动到物料点上方时，对所述物料点处的物料进行拍摄，所述处理单元，用于根据所述3D相机所拍摄画面中的物料与所述处理单元中预设的模板类型进行匹配，得到目标物料类型，并发送到所述主控单元；获取所述3D相机所拍摄画面中的物料的堆放方式，计算所述物料相对于所述机械臂的抓取部件的堆放位置数据，所述主控单元，用于基于所述目标物料类型控制所述机械臂的抓取部件进行物料抓取，同时基于所述堆放位置数据控制所述机械臂的抓取部件对所述目标物料进行顺序抓取。这样，在抓取物料之前先确定了所要抓取物料的种类以及物料的堆放方式，使得机械臂在抓取过程中不仅能够准确抓取某种物料，还能按照一定的顺序对物料进行抓取，达到了对待抓取物料准确抓取的效果。如此，可以实现通过该物料抓取系统进而自动对物料进行准确抓取。

附图说明

为更清楚地说明本实施例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本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种物料抓取系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种物料抓取方法的流程图。

具体实施方式

如前文所述，目前的工厂中，产品零部件种类繁多且复杂，加工过程又有多道工序，因此零部件半成品在多个工作站之间需要通过不同型号的料车流转。通过多种料车对物料进行运输导致上料工艺复杂。

而物料从料车上进行搬运需要耗费大量人力，因此需要一种能够实现料车自动上下料的设备，可以通过对料车进行改进，以实现料车自动上下料，但是传统料车设备属于重资产，并且更改升级后，也会让料车设计更复杂。加工成本上升的同时，工件的承载数量反而下降。

多重因素下，工厂管理者迫切需要一款可以在现有料车基本不改动的情况下，实现自动化上料的工作站。本申请提供了一种物料抓取系统，通过该系统可以实现当有搬料需求时，能够准确抓取物料类型并按照一定的顺序对物料进行抓取，从而省去传统搬运过程中需要耗费的人力，且由于能够准确抓取需要抓取的物料类型，也无需多个料车分别运输不同的物料，降低了运输费用。

参见图1，图1为本申请实施例提供的一种物料抓取系统的结构示意图，所述物料抓取系统100包括：

机械臂110、抓取部件120、3D相机130、主控单元140、处理单元150；所述抓取部件110与所述机械臂120相连；

所述3D相机130搭载于机械臂110的抓取部件120，用于当所述机械臂运动到物料点上方时，对所述物料点处的物料进行拍摄。

当有物料需要进行搬运时，机械臂110运动到物料上方，同时搭载于机械臂110的3D相机130捕捉到拍摄目标，对物料进行拍摄。

需要说明的是，上述机械臂可以是一种手眼机器人，具体为一种多关节多自由度机械臂，机械臂通过多个旋转电机驱动，实现机器人末端的可控制定位驱动。机器人自身是没有传感器的，人为在机器人上或旁安装相机，通过相机获得目标位置坐标，从而让机器人根据相机得到目标物料的图像。

所述处理单元150，用于根据所述3D相机130所拍摄画面中的物料类型与所述处理单元150中预设的模板类型进行匹配，得到目标物料类型，并发送到所述主控单元140；根据所述3D相机130所拍摄画面中的物料的堆放方式进行检测，得到根据检测结果，计算所述物料相对于所述机械臂的堆放位置数据，并将所述堆放位置数据发送到所述主控单元140。

处理单元150中预先设置有多种类型的物料模板，当3D相机130对所述物料进行拍摄以后，将拍摄内容传输到处理单元中，处理单元将拍摄到的物料与预设的物料模板类型进行匹配，得到与当前物料模型所对应的模板，并将得到的模板类型发送到主控单元140。

由于物料堆放在料车或物料盘上时是按照一定顺序摆放的，在抓取过程中如果不按照顺序进行抓取，可能会产生安全事故，例如在抓取物料时，若当前需要抓取的物料按照从上至下的方式堆积，若直接从中间抽取或者对位置靠下的物料进行抓取，则容易使得位于上方的物料掉落，引发安全事故，造成物料损伤或者工作人员受伤的情况，因此处理单元首先通过图像区域裁剪技术，保留视野中央的优质数据。再通过优先匹配和模板匹配算法，确认最优解，并计算出工件在机器人基座坐标系下的位置数据，并将所述堆放位置数据发送到所述主控单元130。

所述主控单元130，用于控制所述抓取部件基于所述目标物料类型进行物料抓取，同时控制所述抓取部件120基于所述堆放位置数据对所述目标物料进行顺序抓取。当主控单元接收到来自处理单元发送的目标物料类型和物料相对于所述机械臂的堆放位置数据后，根据目标物料在多种类型的物料中选择与所述模板匹配的物料进行抓取，且按照从上(最接近机械臂的位置)到下的顺序进行抓取。此外也可以按照从左至右的顺序进行物料抓取，如何设定抓取方向可以根据实际场景进行设定，并非是唯一确定的方向。

在本实施例的一种实现方式中，所述机械臂和所述抓取部件之间的角度在抓取物料时会产生变化。

同上文所述，机械臂可以是一种手眼机器人，因此与机械臂相连的抓取部件可以看作是所述手眼机器人的手，而机械臂为手臂，那么手和手臂之间的角度是可以生变化的，但是当抓取部件和机械臂之间的角度超出预设范围时则会产生意外，例如当抓取部件与机械臂之间的角度为180°时，那么所抓取的物料可能会与机械臂产生撞击，一方面可能会对机械臂本身造成损坏，另一方面可能对物料造成损坏，因此需要设置一个角度范围对机械臂与抓取部件之间的角度进行限制，而具体范围值为在实际生产中根据情况而定的，在此不给出具体数值。

在本实施例的一种实现方式中，所述主控单元还用于：

检测所述机械臂和所述与之相连的主体之间的角度值，当所述角度值超出预设角度值范围时，控制所述机械臂停止工作。

同上文所述，当抓取部件和机械臂之间的角度超出预设范围时则会产生意外，为了避免意外发生，需要在抓取部件和机械臂之间的角度超出预设范围时控制所述机械臂停止工作。

在本实施例的一种实现方式中，所述系统还包括报警系统，所述报警系统用于当所述机械臂与所述抓取部件之间的角度超出预设角度范围时，发出报警信息。

当所述机械臂与所述抓取部件之间的角度超出预设角度范围时，说明可能会产生抓取部件与机械臂相撞的风险，因此需要发出报警信息以通知相关人员进行检修，待相关人员进行查看后，指示确认无误可以继续工作后，可以继续工作，若无工作人员进行查看，则持续发出报警信息以提醒相关人员进行检修。

在本实施例的一种实现方式中，所述处理单元中预设有至少一种物料模板类型。

物料在加工过程中需要很多道工序，每道工序产生的半成品形状都不相同，而且在同一工厂中要加工的产品有很多种类，因此在处理单元中预设有很多种类的模板，在抓取对应的物料时，处理单元将3D相机所拍摄的物料类别与模板中预设类别进行匹配从而得到目标物料类型，使得抓取部件在抓取物料时能够准确抓取。

本申请实施例提供了一种物料抓取系统，其特征在于，所述系统包括机械臂、抓取部件、3D相机、主控单元、处理单元，所述3D相机搭载于机械臂的抓取部件，用于当所述机械臂运动到物料点上方时，对所述物料点处的物料进行拍摄，所述处理单元，用于根据所述3D相机所拍摄画面中的物料与所述处理单元中预设的模板类型进行匹配，得到目标物料类型；根据所述3D相机所拍摄画面中的物料的堆放方式进行检测，得到根据检测结果，计算所述物料相对于所述机械臂的抓取部件的堆放位置数据，并将所述堆放位置数据发送到所述主控单元，所述主控单元，用于控制所述机械臂的抓取部件基于所述目标物料类型进行物料抓取，同时控制所述机械臂的抓取部件基于所述堆放位置数据对所述目标物料进行顺序抓取。这样，在抓取物料之前先确定了所要抓取物料的种类以及物料的堆放方式，使得机械臂在抓取过程中不仅能够准确抓取某种物料，还能按照一定的顺序对物料进行抓取，达到了对待抓取物料准确抓取的效果。如此，可以实现通过该物料抓取系统进而自动对物料进行准确抓取。

以上为本申请实施例提供的物料抓取系统，下面将基于此系统对此系统的使用方法进行介绍。

参见图2，图2为本申请实施例提供的一种物料抓取方法的流程图。

S201：当机械臂运动到物料点上方时，搭载于所述机械臂的抓取部件的3D相机对所述物料点处的物料进行拍摄；

S202：处理单元根据所述3D相机所拍摄画面中的物料与所述处理单元中预设的模板类型进行匹配，得到目标物料类型，并发送到所述主控单元；根据所述3D相机所拍摄画面中的物料的堆放方式进行检测，根据检测结果，计算所述物料相对于所述机械臂的抓取部件的堆放位置数据，并将所述堆放位置数据发送到所述主控单元；

S203：所述主控单元基于所述目标物料类型控制所述机械臂的抓取部件进行物料抓取，同时基于所述堆放位置数据控制所述机械臂对所述目标物料进行顺序抓取。

在本实施例的一种实现方式中，当所述机械臂的抓取部件对物料进行抓取时，所述主控单元检测所述机械臂和所述抓取部件之间的角度值，当所述角度值超出预设角度值范围时，控制所述机械臂停止工作。

在本实施例的一种实现方式中，当所述机械臂与所述抓取部件之间的角度超出预设角度范围时，发出报警信息。

在本实施例的一种实现方式中，所述处理单元中预设有至少一种以上的物料模板类型。

本申请实施例还提供了对应的设备以及计算机存储介质，用于实现本申请实施例提供的方案。

其中，所述设备包括存储器和处理器，所述存储器用于存储指令或代码，所述处理器用于执行所述指令或代码，以使所述设备执行本申请任一实施例所述的方法。

所述计算机存储介质中存储有代码，当所述代码被运行时，运行所述代码的设备实现本申请任一实施例所述的方法。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法中的全部或部分步骤可借助软件加通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如只读存储器(英文：read-only memory，ROM)/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者诸如路由器等网络通信设备)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

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。而且，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，而且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……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

还需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备及装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的设备及装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元提示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本申请的一种具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种物料抓取系统，其特征在于，所述系统包括机械臂、抓取部件、3D相机、主控单元、处理单元；

所述抓取部件与所述机械臂相连；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机械臂和所述抓取部件之间的角度在抓取物料时会产生变化。

3.根据权利要求2所述的系统，当所述机械臂的抓取部件对物料进行抓取时，所述主控单元还用于：

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括报警系统，所述报警系统用于当所述机械臂与所述抓取部件之间的角度超出预设角度范围时，发出报警信息。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理单元中预设有至少一种以上的物料模板类型。

6.一种物料抓取方法，其特征在于，所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述机械臂和所述抓取部件之间的角度在抓取物料时会产生变化。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述主控单元检测所述机械臂和所述抓取部件之间的角度值，当所述角度值超出预设角度值范围时，控制所述机械臂停止工作。

9.一种计算设备，其特征在于，所述设备包括：存储器、处理器；

所述存储器，用于存储计算机程序；

所述处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求6至8任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求6至8任一项所述方法的步骤。