CN202758535U

CN202758535U - 一种工业机器人与机器视觉系统

Info

Publication number: CN202758535U
Application number: CN 201220334250
Authority: CN
Inventors: 黄华圣; 陆磊; 钱军
Original assignee: Zhejiang Tianhuang Science and Technology Industrial Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Tianhuang Science and Technology Industrial Co Ltd
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2022-07-11

Abstract

本实用新型属于教学仪器领域，具体涉及一种应用工业机器人和机器视觉系统，要解决的技术问题是提供一种将工业机器人和机器视觉系统这两种技术整合到一个实训设备中，微缩一个工业现场的生产线，实现对高速传输的工件进行检测、分捡、搬运、组装、存储等操作。为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案包括一桌面、控制柜，其特征在于所述的桌面上安装一台六自由度工业机器人、一套机器视觉系统、一环形输送机构、一直线输送机构、一供料机构、一工件组装机构、一立体仓库机构，所述的控制柜内安装一套可编程控制器。本实用新型的优点在于，将工业机器人和机器视觉系统这两种技术整合到一个实训设备中，微缩了一个工业现场的生产线，实现对高速传输的工件进行检测、分捡、搬运、组装、存储等操作，具有控制点数多，结构合理，控制全面，定位精度高，运行速度快等特点。

Description

一种工业机器人与机器视觉系统

技术领域

本实用新型属于教学仪器领域，具体涉及一种应用工业机器人和机器视觉系统的工件分拣、搬运、装配、存储机构。

背景技术

随着科技的发展，工业机器人和机器视觉系统在工业现场的使用已相当频繁，在目前教学仪器领域中，针对这两种技术的实训教学，需要分别使用这两种技术的独立设备才能进行，存在功能分散、与实际工业现场不符等缺陷。作为教学仪器领域中的实训设备，如果照搬工业现场的生产线也是不现实的，存在体积偏大、成本高、控制不全面等缺点，缺乏实训的深度，不能很好地满足教学的需求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种将工业机器人和机器视觉系统这两种技术整合到一个实训设备中，微缩一个工业现场的生产线，实现对高速传输的工件进行检测、分捡、搬运、组装、存储等操作。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案包括一桌面、控制柜，其特征在于所述的桌面上安装一台六自由度工业机器人、一套机器视觉系统、一环形输送机构、一直线输送机构、一供料机构、一工件组装机构、一立体仓库机构，所述的控制柜内安装一套可编程控制器。

所述的工业机器人与机器视觉系统，其特征在于所述的六自由度工业机器人主要由机器人本体、机器人控制器、示教单元、吸盘机构和抓取夹具组成，接收可编程控制器的控制信号，驱动各关节动作，进行抓取、搬运、放置工件操作。

所述的工业机器人与机器视觉系统，其特征在于所述的机器视觉系统，主由视觉控制器、视觉相机、视觉光源组成，用于识别工件的特性，如数字、颜色，并能将识别信息传输给可编程控制器。

所述的工业机器人与机器视觉系统，其特征在于所述的可编程控制器控制系统，用于采集各控制信号、传感器信号、机器视觉信号和六自由度工业机器人信号，经运算后输出给各执行器件、变频器、伺服驱动器和机器人控制器。

所述的工业机器人与机器视觉系统，其特征在于所述的环形输送机构，主要由三相交流电机、板链支架、环形板、对射传感器组成，用于传输工件。

所述的工业机器人与机器视觉系统，其特征在于所述的直线输送机构，主要由交流伺服电机、同步带轮、同步带、对射传感器组成，用于直线移动工件，并使用六自由度工业机器人在这个移动行程内跟踪、吸取工件。

本实用新型的优点在于，将工业机器人和机器视觉系统这两种技术整合到一个实训设备中，微缩了一个工业现场的生产线，实现对高速传输的工件进行检测、分捡、搬运、组装、存储等操作，具有控制点数多，结构合理，控制全面，定位精度高，运行速度快等特点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

附图1是本实用新型工业机器人与机器视觉系统应用实训装置的主视图；

附图2是本实用新型工业机器人与机器视觉系统应用实训装置的俯视图。

附图3是本实用新型工业机器人与机器视觉系统应用实训装置供料机构的主视图。

附图4是本实用新型工业机器人与机器视觉系统应用实训装置控制柜的主视图。

具体实施方式

如图1至图4所示，本实用新型的工业机器人与机器视觉系统应用实训装置包括：一桌面、控制柜58，在桌面上安装一台六自由度工业机器人、一套机器视觉系统、一环形输送机构、一直线输送机构、一供料机构、一工件组装机构、一立体仓库机构，在控制柜内安装一套可编程控制器。

所述的六自由度工业机器人：由机器人本体35、示教单元33、机器人控制器57、输入输出信号转换器14、吸盘机构36、抓取夹具37、第一光纤传感器38、安全光幕27等组成，机器人控制器57接收可编程控制器56的控制信号，驱动各关节动作并抓取物体。机器人本体35与实训桌面上的机器人安装板25固连，示教单元33放置在实训桌面上的示教单元支架32上，吸盘机构36和抓取夹具37安装在机器人本体35的顶端，第一光纤传感器38用于检测立体仓库26中相应仓位是否已放置了物料，安全光幕27安装在型材实训桌面上，用于防止人员或其它物体靠近机器人的运行范围。

所述的机器视觉系统：由视觉控制器1、视觉显示器2、视觉支架6、视觉相机40、视觉光源41、光源调节器39、第二光纤传感器42等组成，视觉控制器1安装在型材实训桌面上，是机器视觉系统的核心，用于图像识别和控制信号的处理，视觉显示器2安装在实训桌面上，用于显示视觉相机40当前拍摄的图像，视觉支架6为槽形支架，槽面向下跨过环形输送机构的左边圆弧部分，安装在实训桌面上，视觉相机40与视觉支架6固连，相机的镜头正对下方，视觉光源41与视觉相机40固连，光源方向正对下方，第二光纤传感器42安装在环形输送机构上，用于检测是否有工件传送到视觉相机40的下方位置，从而触发视觉相机40进行拍照，光源调节器39用于调节视觉光源41的亮度。

所述的可编程控制器控制系统：可编程控制器控制系统安装在控制柜58中，使用一台可编程控制器56，用于采集各种控制信号、传感器信号、机器视觉信号和机器人信号，经运算后输出控制信号给伺服驱动器53、变频器54和机器人控制器57等执行机构。

所述的环形输送机构：环形输送机构安装在型材实训桌上，由板链支架52、板链导向板51、龙骨板链50、三相交流电机8、板链主动轮9、导向块7、档板4、内臂板11、外臂板12等组成。龙骨板链50和板链导向板51铺设在板链支架52上，形成一个环形传输带，三相交流电机8安装在板链支架52上，由变频器54驱动，其动力输出轴与板链主动轮9固连，板链主动轮9具有凸齿结构，凸齿插入到龙骨板链50中，当板链主动轮9旋转时将拖动龙骨板链50在环形面上水平移动，从而达到传输工件的目的，内臂板11、外臂板12分别安装在龙骨板链50的内侧和外侧，与板链支架52固连，用于防止工件从板链上掉落，导向块7安装在内臂板11、外臂板12上，用于将工件整理到板链的中心位置，使视觉相机40的镜头能对准工件，档板4用于将工件转送到直线输送机构上去。

所述的直线输送机构：直线输送机构安装在型材实训桌上，由交流伺服电机43、同步带轮支架44、主动轮17、第一同步带轮15、第一同步带45、第二同步带轮46、从动轮3、第二同步带16、导向挡板18、对射传感器19等组成。交流伺服电机43安装在同步带轮支架44上，由伺服驱动器53驱动，其动力输出轴与主动轮17固连，第一同步带轮15安装在同步带轮支架44上，通过第一同步带45将主动轮17和第一同步带轮15连接起来，第一同步带轮15与第二同步带轮46同轴固连，第二同步带16连接第二同步带轮46和从动轮3，第二同步带16带面呈水平方向，当交流伺服电机43旋转时，可使第二同步带16转动，从而实现一个水平条状的输送带，导向挡板18位于第二同步带16的上方，用于防止工件从输送带上掉落，对射传感器19用于检测工件是否到达直线输送机构，作为机器人到直线输送带上来吸取工件的触发信号。

所述的供料机构：供料机构安装在型材实训桌上，具有四个工位，由井式料库47、顶料气缸48、第一推料气缸49和第一光电传感器5组成，井式料库47安装在型材实训桌上，用于将圆柱形工件叠放在料库中，第一推料气缸49可将工件推到环形输送机构的龙骨板链50上，顶料气缸48用于防止推料时上方的工件影响推料过程，即推料前先可用顶料气缸48顶住上方的工件，第一光电传感器5用于检测工件是否到位。

所述的工件组装机构：工件组装机构安装在型材实训桌上，由井式托盘库20、井式托盘盖库24、第二推料气缸21、推料块22、第三推料气缸23、和第二光电传感器31等组成，井式托盘库20和井式托盘盖库24分别用于放置工件托盘和托盘盖，第二推料气缸21和第三推料气缸23可推动推料块22移动，从而将工件托盘和托盘盖推出到装配位置34处，第二光电传感器31用于检测工件托盘和托盘盖是否到位。

所述的立体仓库机构：立体仓库26安装在型材实训桌上，由铝质材料加工而成，分3层，每层3个仓位，共9个仓位，用于存储装配完的托盘整体组件。

工作流程：可编程控制器56发出控制信号给伺服驱动器53、变频器54，分别驱动三相交流电机8和交流伺服电机43，使环形、直线输送带运转，使工件按顺时针方向传输；工件组装机构中第二推料气缸21和第三推料气缸23将工件托盘和托盘盖推出到装配位置34处；供料机构中4个工位分别放置4种不同号码的圆柱形工件，第一推料气缸49以大于一个机器人吸取、搬运、装配的总时间间隔将4个工位中的圆柱形工件推到环形输送机构的龙骨板链50上，使圆柱形工件按顺时针方向传输；当工件传输到第二光纤传感器42时，触发视觉相机40进行拍照，视觉控制器进行图像识别后将工件号传给可编程控制器56；当工件传输到对射传感器19处时，可编程控制器56发控制信号给机器人控制器57，机器人控制器57控制机器人本体35运动到当前工件处，并沿直线传输机构跟踪运行直到用吸盘机构36将工件吸取，机器人将工件搬运到工件组装机构已推出的托盘上方，并将工件装配到对应的工件安装槽中；继续识别、吸取、搬运、装配其它工件，当4个不同工件全部装配到托盘安装槽中后，机器人使用抓取夹具37将托盘盖放到托盘上合成一个整体组件；机器人将装配完的托盘整体组件转移到立体仓库26的前方，用第一光纤传感器38检测空仓位并放置该整体组件。此时一个分拣、搬运、装配、存储过程已完成，等待下一次动作。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种工业机器人与机器视觉系统，包括一桌面、控制柜（58），其特征在于所述的桌面上安装一台六自由度工业机器人、一套机器视觉系统、一环形输送机构、一直线输送机构、一供料机构、一工件组装机构、一立体仓库机构，所述的控制柜内安装一套可编程控制器。

2.根据权利要求1所述的工业机器人与机器视觉系统，其特征在于所述的六自由度工业机器人主要由机器人本体（35）、机器人控制器（57）、示教单元（33）、吸盘机构（36）和抓取夹具（37）组成，接收可编程控制器的控制信号，驱动各关节动作，进行抓取、搬运、放置工件操作。

3.根据权利要求1所述的工业机器人与机器视觉系统，其特征在于所述的机器视觉系统，主由视觉控制器（1）、视觉相机（40）、视觉光源（41）组成，用于识别工件的特性，如数字、颜色，并能将识别信息传输给可编程控制器。

4.根据权利要求1所述的工业机器人与机器视觉系统，其特征在于所述的可编程控制器控制系统，用于采集各控制信号、传感器信号、机器视觉信号和六自由度工业机器人信号，经运算后输出给各执行器件、变频器、伺服驱动器和机器人控制器。

5.根据权利要求1所述的工业机器人与机器视觉系统，其特征在于所述的环形输送机构，主要由三相交流电机（8）、板链支架（52）、龙骨板链（50）、对射传感器（19）组成，用于传输工件。

6.根据权利要求1所述的工业机器人与机器视觉系统，其特征在于所述的直线输送机构，主要由交流伺服电机（43）、同步带轮、同步带、对射传感器（19）组成，用于直线移动工件，并使用六自由度工业机器人在这个移动行程内跟踪、吸取工件。

7.根据权利要求1所述的工业机器人与机器视觉系统，其特征在于所述的供料机构，具有四个工位，由井式料库（47）、推料气缸、顶料气缸（48）和光电传感器组成，用于将工件库中的工件依次推出到环形输送线上。

8.根据权利要求1所述的工业机器人与机器视觉系统，其特征在于所述的工件组装机构，主要由井式托盘库（20）、井式托盘盖库（24）、推料气缸和光电传感器组成，所述井式托盘库中有4个圆形工件安装槽，装配时由六自由度工业机器人将4个工件安装到相应的安装槽中，井式托盘库与井式托盘盖库装有磁钢和导向结构，工件装配完成后由机器人将托盘盖放到托盘上合成一个整体组件。

9.根据权利要求1所述的工业机器人与机器视觉系统，其特征在于所述的立体仓库机构，主要由铝质材料加工而成，配有9个仓位，用于存储装配完的托盘整体组件。