CN204725502U - 一种视觉引导下的电梯门板上料装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于产品上料装置，具体涉及一种视觉引导下的电梯门板上料装置。该检测装置由视觉定位单元、机械臂控制单元和实时监控单元构成，实时监控单元工控机通过以太网线分别和视觉定位单元中的相机、机械臂控制单元中的机械臂控制柜相连接。视觉定位单元主要由工业相机、工业镜头、红色环形光源和图像采集卡组成，用于图像的采集与定位处理。机械臂控制单元主要由PLC、机械臂、机械臂控制柜、吸盘抓手和示教器组成，用于实现电梯门板的抓取和上料。实时监控单元则主要由工控机组成。本实用新型装置能帮助实现视觉引导下的机械手稳定准确抓取电梯门板自动上料的功能。

Description

一种视觉引导下的电梯门板上料装置

技术领域

本实用新型涉及一种产品定位上料装置，尤其涉及一种视觉引导下的电梯门板上料装置，属于搬运机械臂领域。

背景技术

随着我国工业的快速发展，以往依托人口红利低成本的生产模式已经走到了十字路口，唯一的出路就是利用现代先进的科学技术不断提升企业的生产效率、保证产品的数量和质量。特别是在大型的制造企业如汽车企业、船舶企业、门板生产企业等，其产品一般都具有质量体积大、不易人工搬运等特点，搬运机械臂是代替人工劳动，完成搬运工作的一种机械臂。目前虽然机械臂已广泛应用在工业生产线上，但很多都是在示教人员的示教编程或离线编程下完成一些预先设定的固定动作和功能。如果工件周围的环境发生了变化，则就会导致机械臂抓取任务的失败，这种由于机械臂无法识别工件外部环境变化的缺点极大的限制了机械臂在工业生产中的应用。

人类依靠自己的眼睛来获取外部环境的信息，进而做出各种判断和动作。机器视觉顾名思义是使机械臂具有像人一样的视觉功能，从客观事物的图像中提取出有用的信息，从而实现各种检测、判断、识别和测量等功能。

在电梯门板的生产过程中，由于门板尺寸大、质量重，人工劳动强度大，需要机械臂代替人工将来料位置变化的门板悬挂至生产线的挂钩上。将机器视觉技术和机械臂技术相结合，利用机器视觉的定位功能使机械臂具有自己的“眼睛”来获取电梯门板的位置信息，引导机械臂完成抓取、上料工作，对提高生产线的效率和扩展机械臂的应用范围都具有重要的意义。

实用新型内容

为使机械臂能够通过自己的“眼睛”获取来料门板的位置信息，并引导其完成抓取上料任务，本实用新型提供了一种视觉引导下的电梯门板上料装置。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种视觉引导下的电梯门板上料装置，包括视觉定位单元、机械臂控制单元和实时监控单元，实时监控单元通过千兆以太网线分别和视觉定位单元、机械臂控制单元相连接。

视觉定位单元由工业相机、工业镜头、红色环形光源和图像采集卡组成，其中相机、镜头和光源共两套安装在机械臂末端的吸盘支架上，构成机械臂手眼系统；工业镜头安装在工业相机上，红色环形光源安装在镜头下面，且其中心线与镜头的中心线保持一致，光源与镜头下表面间的距离保持在20±5mm范围内，两台相机中心线间的距离是270±5mm；图像采集卡安装在监控单元工控机的PCI插槽中，图像采集卡与工业相机通过千兆以太网线相连接；实现图像的采集和传输功能。

机械臂控制单元由PLC、机械臂、机械臂控制柜、吸盘抓手和示教器组成，机械臂通过电机动力电缆、转数计数电缆和用户电缆连接机械臂控制柜；PLC和机械臂控制柜之间通过以太网连接；吸盘抓手由吸盘支架和六个吸盘组成，吸盘支架安装在机械臂末端的法兰盘位置处；机械臂控制柜通过千兆以太网与监控单位工控机相连接；实现由机械臂根据接收的位置信息准确的抓取电梯门板完成上料任务。

实时监控单元则由工控机组成，工控机与机械臂控制柜和工业相机通过千兆以太网连接在一起，负责与机械臂和工业相机进行数据交换；此外，工控机还提供了人机监控界面，实时显示当前上料情况，记录并保存上料数据及图像等功能。

本实用新型装置的有益效果：装置结构简单，能帮助实现视觉引导下的机械臂稳定准确抓取电梯门板上料。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

附图1是一种视觉引导下的电梯门板上料装置的结构原理图。

附图2是一种视觉引导下的电梯门板上料装置的视觉定位抓取结构原理图。

附图3是一种视觉引导下的电梯门板上料装置的检测流程图。

附图1中编号1是机械臂、编号2和3是工业相机、编号4和5是工业镜头、编号6和7是红色环形光源、编号8是图像采集卡、编号9是工控机、编号10是机械臂控制柜、编号11是PLC、编号12和14是电梯门板、编号13是来料平台A、编号15是来料平台B、编号16是吸盘支架、编号17是吸盘。

附图2中编号1是吸盘支架、编号2～7是吸盘、编号8和11是工业相机、编号9和12是工业镜头、编号10和13是红色环形光源、编号14是电梯门板、编号15和16是电梯门板的特征孔、编号17～22是门板上吸盘吸取位置。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型检测装置的具体实施方式做进一步说明。

经过上一条生产线焊接组装生产的电梯门板，需要进入下一条生产线进行烤漆。工人通过吊装设备将电梯门板(12和14)放置在来料平台A(13)和来料平台B(15)。上料装置上电启动后，由PLC(11)向机械臂(1)发出上料命令，机械臂上料系统启动，红色环形光源(6和7)打开，机械臂带动相机(2和3)、镜头(4和5)和光源(6和7)移动到来料平台A(13)的相机采集图像位置，到达相机采集图像位置后，由机械臂控制柜(10)向工控机(9)发出获取电梯门板位置信息的命令，工控机(9)控制相机(2和3)采集图像，并通过图像采集卡(8)将图片传送给工控机(9)进行图像定位处理，提取电梯门板(12)的位置信息，如果位置信息提取成功则将位置数据反馈给机械臂(1)，机械臂(1)根据获取的位置信息调整自己的位姿后准确的抓取电梯门板(12)，并将电梯门板(12)挂至生产线的挂钩上，完成一块电梯门板(12)的上料任务，否则(定位失败)则由人工调整电梯门板(12)位置后重新定位上料。

然后机械臂(1)返回来料平台A(13)进行下一块电梯门板(12)的图像采集位置，并完成其上料任务，当其完成了来料平台A(13)所有电梯门板(12)的上料任务后，继续完成来料平台B(15)电梯门板(14)的上料任务。当机械臂(1)在对来料平台A(13)的电梯门板(14)上料时，工人可以对来料平台B(15)放置下次需要上料的电梯门板(14)，同样当机械臂(1)在对来料平台B(15)上料时，工人可以对来料平台A(13)放置下次需要上料的电梯门板(12)，保证整个系统和整条生产线的不间断运行。

附图2示出了一种视觉引导下的电梯门板上料装置的视觉定位抓取结构原理图。电梯门板(14)的尺寸是2120×450mm，吸盘支架处安装了6个吸盘(2～7)，对应吸取门板的六个位置(17～22)；视觉系统由两套相机设备组成分别采集门板的两个特征孔(15～16)的图像，通过特征孔(15～16)获取电梯门板(14)的位置信息；工业镜头(9和12)到电梯门板(14)的距离是450±10mm，两套相机(8和11)间的距离是270±5mm，工业镜头(9和12)下表面到光源(10和13)的距离是20±5mm。

整个视觉定位过程实时显示于上位机(9)的人机界面上，同时将检测数据及图像进行保存，以便进行数据溯源。

以上是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化与修饰，均属于实用新型技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种视觉引导下的电梯门板上料装置，其特征在于，该装置由视觉定位单元、机械臂控制单元和实时监控单元构成，实时监控单元通过千兆以太网线分别与视觉定位单元中的相机、机械臂控制单元中的机械臂控制柜相连接。

2.根据权利要求1所述一种视觉引导下的电梯门板上料装置，其特征在于，视觉定位单元由工业相机、工业镜头、红色环形光源和图像采集卡组成，其中相机、镜头和光源共两套安装在机械臂末端的吸盘支架一端，构成机械臂手眼系统；工业镜头安装在工业相机上，红色环形光源安装在镜头下面，且其中心线与镜头的中心线保持一致，光源与镜头下表面间的距离保持在20±5mm范围内，两台相机中心线间的距离是270±5mm；图像采集卡安装在监控单元工控机的PCI插槽中，图像采集卡与工业相机通过千兆以太网线相连接。

3.根据权利要求1所述一种视觉引导下的电梯门板上料装置，其特征在于，机械臂控制单元由PLC、机械臂、机械臂控制柜、吸盘抓手和示教器组成，机械臂通过电机动力电缆、转数计数电缆和用户电缆连接机械臂控制柜；PLC和机械臂控制柜之间通过以太网连接；吸盘抓手由吸盘支架和六个吸盘组成，吸盘支架安装在机械臂末端的法兰盘位置处；机械臂控制柜通过千兆以太网与监控单位工控机相连接。