CN205521414U - 一种基于机器视觉的球泡灯分拣和装箱系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于机器视觉的球泡灯分拣和装箱系统，包括工作平台，工作平台上设有机器人模块、视觉系统模块和工件平台模块，机器人模块包括六轴机器人、机械手爪和PLC控制箱，机械手爪安装在六轴机器人端部的转动机械手上；工件平台模块包括拍照区平台、检测平台、成品箱和次品箱；视觉系统模块包括2D相机、光源、工控机一体机和视觉软件系统，2D相机通过支架固定在机械手爪上，多个光源均匀分布在拍照区的四周。本实用新型基于机器视觉的球泡灯分拣和装箱系统结构简单、集成度高、安装方便、分拣速度快、效率高、成本低和安全性好，有效实现了基于机器视觉的球泡灯的分拣和装箱。

Description

一种基于机器视觉的球泡灯分拣和装箱系统

技术领域

本实用新型涉及机器视觉技术，具体为一种基于机器视觉的球泡灯分拣和装箱系统。

背景技术

LED球泡灯外形似球泡状，是新一代节能环保的通用照明产品。传统的LED球泡灯大多由手工生产，其手工生产作业方式生产效率低，而且品质难以保证。随着近几年我国制造业的发展，LED球泡灯的生已逐步实现自动化，在一定程度上提升了生产效率，确保了产品品质。

我们知道，成品检测是LED球泡灯品质保证的关键环节，成品检测的效率及品质的把控直接影响着产品最终装箱的质量。经检索发现，现有的球泡灯成品检测及分拣设备以及方法，多是采用工位转台结构装置或设备。如申请号为2013103480307，实用新型名称为LED球泡灯成品在线检测及分拣的设备及方法，公告日为2015年05月13日的实用新型专利，其公开了一种LED球泡灯成品在线检测及分拣设备，包括工位转台，工位转台上设有检测工位、分拣工位以及多个检测工装，工位转台带动其上检测工装及对应放置的球泡灯依序轮转经过各工位，由检测机构将检测到工位的球泡灯送入检测系统进行成品检测，检测后的球泡灯由分拣机构进行对检测后的球泡灯进行分拣动作。该球泡灯成品检测及分拣设备相对于传统手工生产作业在一定程度了有效提升了生产效率，品质也得到一定保证，但是其属于传统的工位转台结构，其结构复杂、安装不便、制造成本高、精度低。

实用新型内容

本实用新型提供了一种结构简单、集成度高、安装方便、分拣速度快、效率高、成本低和安全性好的基于机器视觉的球泡灯分拣和装箱系统。

本实用新型可以通过以下技术方案来实现：

一种基于机器视觉的球泡灯分拣和装箱系统，包括工作平台，所述工作平台上设有机器人模块、视觉系统模块和工件平台模块，所述机器人模块包括六轴机器人、机械手爪和PLC控制箱，所述机械手爪安装在六轴机器人端部的转动机械手上，所述六轴机器人和机械手爪分别与PLC控制箱连接；所述工件平台模块包括用于放置待检测球泡灯的拍照区平台，用于测试球泡灯是否良好的检测平台，用于存放检测合格的球泡灯的成品箱，和用于存放检测不合格的次品球泡灯的次品箱，所述拍照区平台位于工作平台的一侧，所述检测平台位于工作平台的中间，所述成品箱和次品箱位于工作平台的另一侧；所述视觉系统模块包括2D相机、光源、工控机一体机和视觉软件系统，所述2D相机为康耐视相机，所述2D相机通过支架固定在机械手爪上，所述光源为多个，均匀分布在拍照区的四周，所述2D相机和工控机一体机分别与PLC控制箱连接，所述视觉软件系统包括In-Sight软件，该软件使用FindPatterns算法，建立图像比对模型，使用CalibrateAdvanced算法，校正世界坐标，使用SortPatterns算法与之前建立的模型对比，计算当前球泡灯的位置，使用TransPixelToWorld算法将工件的像素坐标转换为全局坐标，针对球泡灯的不同姿态，经视觉软件系统分析运算后，得出球泡灯的位置坐标，引导六轴机器人进行抓取球泡灯并移动至检测平台处进行检测，检测判断合格的球泡灯由六轴机器人控制机械手爪将其移至成品箱内进行装箱，检测判断不合格的球泡灯由六轴机器人控制机械手爪将其移至次品箱内进行装箱。本实用新型基于机器视觉的球泡灯分拣和装箱系统通过将机器人模块和视觉系统模块结合在一起，通过视觉系统模块进行视觉分析运算，得出球泡灯的位置坐标，然后引导六轴机器人进行抓取至各工位，进行检测、分拣，然后有序装箱，其采用六轴机器人代替传统的的转台设计，其一方面有效简化了设备或装置结构，安装方便，另一方面六轴机器人集成度高、自由度高、运动灵活、快速、稳定，其分拣速度快、装箱速度快，大幅提升了工作效率，而且有效地确保高速作业运动的平稳，稳定性好，精度高；视觉系统模块采用2D视觉系统有效提高定位测量精度，定位精准，工控机一体机的设置，采用定制化操作界面，运行效率高，操作简单、安全；视觉系统模块与机器人模块的结合，有效实现了基于机器视觉的球泡灯的分拣和装箱，其结构简单、集成度高、安装方便、分拣速度快、效率高、成本低和安全性好。

进一步地，所述机械手爪为外夹式设计，包括外端的手指部、中部的夹持部和里端的夹臂部，所述夹臂部通过夹持部与手指部连接，两个夹臂部之间的距离小于两个手指部之间的距离。

进一步地，所述夹持部为弧形形状，所述夹持部表面包裹有或粘结有缓冲层。弧形形状的夹持部的设计，可用于夹持各种不同姿态的球泡灯，有效确保机械手爪抓取各种不同姿态的球泡灯，缓冲层的设置，有效确保抓取过程的安全。

进一步地，所述缓冲层为橡胶，所述橡胶表面设有用于增加摩擦系数的波纹条，波纹条的设置，增加球泡灯与机械手爪之间的摩擦力，有效确保机械手爪抓取球泡灯的稳固性，防止抓取过程中球泡灯滑落。

进一步地，所述光源为条形光源，所述条形光源的数量为四条，四条条形光源均匀摆放在拍照区的四周，条形光源的设置，用于弥补室内自然光不足或其它光源在拍照区分布不均匀，有效确保拍照区的光线的充足及光源分布的均匀性，确保拍照质量。

进一步地，所述成品箱和次品箱内均放置有泡沫塑料，所述泡沫塑料内均匀分布有若干个用于放置和固定球泡灯的凹槽，凹槽的设置，便于固定和隔离各球泡灯。

本实用新型还提供了一种采用上述基于机器视觉的球泡灯分拣和装箱系统进行分拣和装箱球泡灯的方法。

一种采用上述基于机器视觉的球泡灯分拣和装箱系统进行分拣和装箱球泡灯的方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步，定位拍照，PLC控制箱控制六轴机器人复位至复位点后，启动六轴机器人，六轴机器人带动其上的2D相机移动定位至拍照区平台上的拍照点进行拍照采集球泡灯图像；

第二步，抓取球泡灯，六轴机器人带动其上的机械手爪下移至拍照点下方的球泡灯处，然后PLC控制箱控制机械手爪启动抓取动作进行抓取球泡灯；

第三步，测试、分拣，六轴机器人再次带动其上的机械手爪移动至位于工作平台中部的检测平台处进行测试球泡灯是否合格，测试过程中球泡灯正常亮为合格，球泡灯不亮或与正常亮不同为不合格；

第四步，装箱，测试合格的球泡灯随机械手爪一起由六轴机器人控制移动至成品箱内的凹槽上方，然后机械手爪松开将测试合格的球泡灯放置至成品箱的凹槽内，测试不合格的球泡灯为次品，次品球泡灯随机械手爪一起由六轴机器人控制移动至次品箱内的凹槽上方，然后机械手爪松开将测试不合格的次品球泡灯放置至次品箱的凹槽内。

上述步骤前需先通过所述视觉软件系统进行分析运算得出得拍照球泡灯的位置坐标，所述视觉软件系统包括In-Sight软件，该软件使用FindPatterns算法，建立图像比对模型，使用CalibrateAdvanced算法，校正世界坐标，使用SortPatterns算法与之前建立的模型对比，计算当前球泡灯的位置，使用TransPixelToWorld算法将工件的像素坐标转换为全局坐标，针对球泡灯的不同姿态，经视觉软件系统分析运算后，得出球泡灯的位置坐标，引导六轴机器人进行抓取球泡灯并移动至检测平台处进行检测，检测判断合格的球泡灯由六轴机器人控制机械手爪将其移至成品箱内进行装箱，检测判断不合格的球泡灯由六轴机器人控制机械手爪将其移至次品箱内进行装箱。

进一步地，所述拍照区平台的四周均设有条形光源，条形光源的设置，用于弥补室内自然光不足或其它光源在拍照区分布不均匀，有效确保拍照区的光线的充足及光源分布的均匀性，确保拍照质量。

进一步地，所述机械手爪为外夹式设计，包括外端的手指部、中部的夹持部和里端的夹臂部，所述夹臂部通过夹持部与手指部连接，两个夹臂部之间的距离小于两个手指部之间的距离。

进一步地，所述夹持部为弧形形状，所述夹持部表面包裹有或粘结有缓冲层，所述缓冲层为橡胶，所述橡胶表面设有用于增加摩擦系数的波纹条。弧形形状的夹持部的设计，可用于夹持各种不同姿态的球泡灯，有效确保机械手爪抓取各种不同姿态的球泡灯，缓冲层的设置，有效确保抓取过程的安全。波纹条的设置，增加球泡灯与机械手爪之间的摩擦力，有效确保机械手爪抓取球泡灯的稳固性，防止抓取过程中球泡灯滑落。

本实用新型基于机器视觉的球泡灯分拣和装箱系统及检测方法，具有如下的有益效果：

第一、本实用新型基于机器视觉的球泡灯分拣和装箱系统通过将机器人模块和视觉系统模块结合在一起，通过视觉系统模块进行视觉分析运算，得出球泡灯的位置坐标，然后引导六轴机器人进行抓取至各工位，进行检测、分拣，然后有序装箱，有效实现了基于机器视觉的球泡灯的分拣和装箱；

第二、结构简单，安装方便，采用六轴机器人代替传统的的转台设计，其一方面有效简化了设备或装置结构，安装方便；

第三、集成度高、精度高、效率高，六轴机器人集成度高、自由度高、运动灵活、快速、稳定，其分拣速度快、装箱速度快，大幅提升了工作效率，而且有效地确保高速作业运动的平稳，稳定性好，精度高；

第四、定位精准、操作简单、安全，视觉系统模块采用2D视觉系统有效提高定位测量精度，定位精准，工控机一体机的设置，采用定制化操作界面，运行效率高，操作简单、安全。

综上述，本实用新型基于机器视觉的球泡灯分拣和装箱系统通过将机器人模块和视觉系统模块结合在一起，其结构简单、集成度高、安装方便、分拣速度快、效率高、成本低和安全性好，有效实现了基于机器视觉的球泡灯的分拣和装箱。

附图说明

图1为本实用新型基于机器视觉的球泡灯分拣和装箱系统的结构示意图；

图2为图1中机械手爪与转动机械手连接的结构示意图；

图3为本实用新型基于机器视觉的球泡灯分拣和装箱系统进行分拣和装箱球泡灯的方法的方框原理图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合实施例及附图对本实用新型产品作进一步详细的说明。

如图1和图2所示，一种基于机器视觉的球泡灯分拣和装箱系统，包括工作平台1，所述工作平台1上设有机器人模块、视觉系统模块和工件平台模块，所述机器人模块包括六轴机器人7、机械手爪5和PLC控制箱8，所述机械手爪5安装在六轴机器人7端部的转动机械手6上，所述六轴机器人7和机械手爪5分别与PLC控制箱8连接；所述工件平台模块包括用于放置待检测球泡灯的拍照区平台10，用于测试球泡灯是否良好的检测平台11，用于存放检测合格的球泡灯的成品箱2，以及用于存放检测不合格的次品球泡灯的次品箱3，所述拍照区平台10位于工作平台1的一侧，所述检测平台11位于工作平台1的中间，所述成品箱2和次品箱3位于工作平台1的另一侧，所述成品箱2和次品箱3内均放置有泡沫塑料，所述泡沫塑料内均匀分布有若干个用于放置和固定球泡灯的凹槽4，凹槽4的设置，便于固定和隔离各球泡灯。所述视觉系统模块包括2D相机12、光源、工控机一体机9和视觉软件系统，所述2D相机12为康耐视相机，所述2D相机12通过支架固定在机械手爪5上，所述光源为多个，均匀分布在拍照区的四周，所述2D相机12和工控机一体机9分别与PLC控制箱8连接，所述视觉软件系统包括In-Sight软件，该软件使用FindPatterns算法，建立图像比对模型，使用CalibrateAdvanced算法，校正世界坐标，使用SortPatterns算法与之前建立的模型对比，计算当前球泡灯的位置，使用TransPixelToWorld算法将工件的像素坐标转换为全局坐标，针对球泡灯的不同姿态，经视觉软件系统分析运算后，得出球泡灯的位置坐标，引导六轴机器人7进行抓取球泡灯并移动至检测平台11处进行检测，检测判断合格的球泡灯由六轴机器人7控制机械手爪5将其移至成品箱2内进行装箱，检测判断不合格的球泡灯由六轴机器人7控制机械手爪5将其移至次品箱3内进行装箱。本实用新型基于机器视觉的球泡灯分拣和装箱系统通过将机器人模块和视觉系统模块结合在一起，通过视觉系统模块进行视觉分析运算，得出球泡灯的位置坐标，然后引导六轴机器人7进行抓取至各工位，进行检测、分拣，然后有序装箱，其采用六轴机器人7代替传统的的转台设计，其一方面有效简化了设备或装置结构，安装方便，另一方面六轴机器人7集成度高、自由度高、运动灵活、快速、稳定，其分拣速度快、装箱速度快，大幅提升了工作效率，而且有效地确保高速作业运动的平稳，稳定性好，精度高；视觉系统模块采用2D视觉系统有效提高定位测量精度，定位精准，工控机一体机9的设置，采用定制化操作界面，运行效率高，操作简单、安全；视觉系统模块与机器人模块的结合，有效实现了基于机器视觉的球泡灯的分拣和装箱，其结构简单、集成度高、安装方便、分拣速度快、效率高、成本低和安全性好。

如图1和图2所示，所述机械手爪5为外夹式设计，包括外端的手指部53、中部的夹持部52和里端的夹臂部51，所述夹臂部51通过夹持部52与手指部53连接，两个夹臂部51之间的距离小于两个手指部53之间的距离。所述夹持部52为弧形形状，所述夹持部52表面包裹有或粘结有缓冲层。弧形形状的夹持部52的设计，可用于夹持各种不同姿态的球泡灯，有效确保机械手爪5抓取各种不同姿态的球泡灯，缓冲层的设置，有效确保抓取过程的安全。所述缓冲层为橡胶，所述橡胶表面设有用于增加摩擦系数的波纹条，波纹条的设置，增加球泡灯与机械手爪5之间的摩擦力，有效确保机械手爪5抓取球泡灯的稳固性，防止抓取过程中球泡灯滑落。

如图1所示，所述光源为条形光源，所述条形光源的数量为四条，四条条形光源均匀摆放在拍照区的四周，条形光源的设置，用于弥补室内自然光不足或其它光源在拍照区分布不均匀，有效确保拍照区的光线的充足及光源分布的均匀性，确保拍照质量。

如图1、图2和图3所示，一种采用上述基于机器视觉的球泡灯分拣和装箱系统进行分拣和装箱球泡灯的方法，包括如下步骤：

第一步，定位拍照，PLC控制箱8控制六轴机器人7复位至复位点后，启动六轴机器人7，六轴机器人7带动其上的2D相机12移动定位至拍照区平台10上的拍照点进行拍照采集球泡灯图像；

第二步，抓取球泡灯，六轴机器人7带动其上的机械手爪5下移至拍照点下方的球泡灯处，然后PLC控制箱8控制机械手爪5启动抓取动作进行抓取球泡灯；

第三步，测试、分拣，六轴机器人7再次带动其上的机械手爪5移动至位于工作平台1中部的检测平台11处进行测试球泡灯是否合格，测试过程中球泡灯正常亮为合格，球泡灯不亮或与正常亮不同为不合格；

第四步，装箱，测试合格的球泡灯随机械手爪5一起由六轴机器人7控制移动至成品箱2内的凹槽4上方，然后机械手爪5松开将测试合格的球泡灯放置至成品箱2的凹槽4内，测试不合格的球泡灯为次品，次品球泡灯随机械手爪5一起由六轴机器人7控制移动至次品箱3内的凹槽4上方，然后机械手爪5松开将测试不合格的次品球泡灯放置至次品箱3的凹槽4内。

如图1所示，上述步骤前需先通过所述视觉软件系统进行分析运算得出得拍照球泡灯的位置坐标，所述视觉软件系统包括In-Sight软件，该软件使用FindPatterns算法，建立图像比对模型，使用CalibrateAdvanced算法，校正世界坐标，使用SortPatterns算法与之前建立的模型对比，计算当前球泡灯的位置，使用TransPixelToWorld算法将工件的像素坐标转换为全局坐标，针对球泡灯的不同姿态，经视觉软件系统分析运算后，得出球泡灯的位置坐标，引导六轴机器人7进行抓取球泡灯并移动至检测平台11处进行检测，检测判断合格的球泡灯由六轴机器人7控制机械手爪5将其移至成品箱2内进行装箱，检测判断不合格的球泡灯由六轴机器人7控制机械手爪5将其移至次品箱3内进行装箱。

如图1所示，所述拍照区平台10的四周均设有条形光源，条形光源的设置，用于弥补室内自然光不足或其它光源在拍照区分布不均匀，有效确保拍照区的光线的充足及光源分布的均匀性，确保拍照质量。

如图2所示，所述机械手爪5为外夹式设计，包括外端的手指部53、中部的夹持部52和里端的夹臂部51，所述夹臂部51通过夹持部52与手指部53连接，两个夹臂部51之间的距离小于两个手指部53之间的距离。所述夹持部52为弧形形状，所述夹持部52表面包裹有或粘结有缓冲层，所述缓冲层为橡胶，所述橡胶表面设有用于增加摩擦系数的波纹条。弧形形状的夹持部52的设计，可用于夹持各种不同姿态的球泡灯，有效确保机械手爪5抓取各种不同姿态的球泡灯，缓冲层的设置，有效确保抓取过程的安全。波纹条的设置，增加球泡灯与机械手爪5之间的摩擦力，有效确保机械手爪5抓取球泡灯的稳固性，防止抓取过程中球泡灯滑落。

以上所述，仅为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；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本实用新型；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时，凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于机器视觉的球泡灯分拣和装箱系统，包括工作平台，其特征在于：所述工作平台上设有机器人模块、视觉系统模块和工件平台模块，所述机器人模块包括六轴机器人、机械手爪和PLC控制箱，所述机械手爪安装在六轴机器人端部的转动机械手上，所述六轴机器人和机械手爪分别与PLC控制箱连接；

所述工件平台模块包括用于放置待检测球泡灯的拍照区平台，用于测试球泡灯是否良好的检测平台，用于存放检测合格的球泡灯的成品箱，和用于存放检测不合格的次品球泡灯的次品箱，所述拍照区平台位于工作平台的一侧，所述检测平台位于工作平台的中间，所述成品箱和次品箱位于工作平台的另一侧；

所述视觉系统模块包括2D相机、光源、工控机一体机和视觉软件系统，所述2D相机通过支架固定在机械手爪上，所述光源为多个，均匀分布在拍照区的四周，所述2D相机和工控机一体机分别与PLC控制箱连接。

2. 根据权利要求1所述的基于机器视觉的球泡灯分拣和装箱系统，其特征在于：所述机械手爪为外夹式设计，包括外端的手指部、中部的夹持部和里端的夹臂部，所述夹臂部通过夹持部与手指部连接，两个夹臂部之间的距离小于两个手指部之间的距离。

3. 根据权利要求2所述的基于机器视觉的球泡灯分拣和装箱系统，其特征在于：所述夹持部为弧形形状，所述夹持部表面包裹有或粘结有缓冲层。

4. 根据权利要求3所述的基于机器视觉的球泡灯分拣和装箱系统，其特征在于：所述缓冲层为橡胶，所述橡胶表面设有用于增加摩擦系数的波纹条。

5. 根据权利要求4所述的基于机器视觉的球泡灯分拣和装箱系统，其特征在于：所述光源为条形光源，所述条形光源的数量为四条，四条条形光源均匀摆放在拍照区的四周。

6. 根据权利要求5所述的基于机器视觉的球泡灯分拣和装箱系统，其特征在于：所述成品箱和次品箱内均放置有泡沫塑料，所述泡沫塑料内均匀分布有若干个用于放置和固定球泡灯的凹槽。