CN207036661U - 一种基于六轴机器人的光学检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于六轴机器人的光学检测系统，包括，机台和设置于机台上的六轴机械手以及用于操控六轴机械手运动的机械手控制器、视觉检测机构、第二视觉相机、产品治具、PC工控机以及PLC控制器，该系统是利用设备的机械和电气结构，检测导航产品外观缺陷的自动化设备，采用六轴机械手与多个视觉相机联合组成的一套自动检测系统，实现机器换人，从而实现高效自动检测以及产品外观的多部位，多角度自动视觉检测，对产品检测项目进行量化性的检测判断，杜绝人工误判的情况，同时还可以提高产品的生产效率。

Description

一种基于六轴机器人的光学检测系统

技术领域

本实用新型涉及自动化及检测系统领域，尤其涉及一种基于六轴机器人的光学检测系统。

背景技术

目前大部分工厂对产品的外观缺陷检测都是采用传统的人工目视检测方式，这种检测方式存在以下几点弊端：

1、人工检测容易出现漏检、误判问题；

2、人工检测的效率比较低，容易出现人工疲劳；

3、人工检测需要投入人力，会增加企业的用工成本；

随着全球工业4.0的到来，工业自动化生产是未来的发展趋势，机器换人是每个工厂走向工业发展的必然之路，作为全国领先的汽车电子制造企业，我司率先采用机械手取代人工作业的工业自动化技术，针对导航产品外观检测的传统目测方式，研发一种用于检测导航产品外观缺陷的自动化设备，那么如何设计设备的机械和电气结构，实现高效自动检测以及产品外观的多部位，多角度自动视觉检测，杜绝人工误判的情况，同时可以提高产品的生产效率，将是我司迫在眉睫需要解决的技术问题。

发明内容

本实用新型为克服上述现有技术问题，提供一种基于六轴机器人的光学检测系统，该系统利用设备的机械和电气结构，实现高效自动检测以及产品外观的多部位，多角度自动视觉检测，杜绝了人工误判的情况，同时还提高了产品的生产效率。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种基于六轴机器人的光学检测系统，包括机台和设置于机台上的六轴机械手以及用于操控六轴机械手运动的机械手控制器，还包括视觉检测机构、第二视觉相机、产品治具以及PC工控机，所述视觉检测机构位于六轴机械手臂上并与六轴机械手轴连接，所述第二视觉相机和产品治具设置于机台上，所述视觉检测机构包括第一视觉相机和吸盘抓取部，所述PC工控机包括以太网通讯模块，所述以太网通讯模块分别与机械手控制器、第一视觉相机和第二视觉相机相连接，所述机械手控制器包括串口通讯模块和DIO控制模块，所述串口通讯模块分别与第一视觉相机和第二视觉相机相连接，所述DIO控制模块与产品治具相连接。其中，以太网通讯模块，属独立硬件资源，可实现PC工控机与视觉控制系统的以太网通讯，用于控制视觉拍照和视觉数据传输，机械手控制器，用于六轴机械手的控制以及与PC工控机的以太网通讯模块通讯，DIO控制模块，属共享硬件资源，用于产品治具模块的控制，起到固定产品和获取产品治具状态的作用，也用于机械手与PLC直接的交互应答，串口通讯模块，属共享硬件资源，用于机械手控制器触发第一视觉相机和第二视觉相机拍照通信。该系统利用设备的机械和电气结构，实现高效自动检测以及产品外观的多部位，多角度自动视觉检测，杜绝了人工误判的情况，同时还提高了产品的生产效率。

进一步的，作为优选技术方案，还包括PLC控制器，所述PLC控制器与所述DIO控制模块和产品治具相连接。PLC控制器，属共享硬件资源，用于传送产品治具及产品，并通过DIO控制模块与机械手控制器实现交互应答；

进一步的，作为优选技术方案，还包括产品传动机构和伺服器，所述伺服器分别与所述PLC控制器和产品传动机构相连接。伺服控制器，属独立硬件资源，受控于PCL控制器，用于控制产品传动机构转动。

进一步的，作为优选技术方案，所述产品传动机构设置于所述机台上，所述产品传动机构包括NG品传送带和OK品传送带。NG品传送带和OK品传送带属独立机构，用于传送NG产品和OK产品，杜绝了人工误放的情况，同时还提高了产品的检测效率。

进一步的，作为优选技术方案，还包括触摸屏，所述触摸屏与所述PLC控制器相连接。触摸屏，属共享硬件资源，用于控制PLC控制器以及显示PLC控制器状态信息。

进一步的，作为优选技术方案，还包括扫描枪和显示器，所述扫描枪和显示器分别与所述PC工控机相连接。扫描枪，属共享硬件资源，用于扫描产品的二维码信息传输到PC工控机，显示器，属独立硬件资源，用于显示工控机上位机软件图像信息。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：

1、本实用新型有效合理利用自动化行业高效的机器视觉技术，通过巧妙合理的结构设计，对产品外观的部件缺陷进行量化测试，采用自动检测系统与方法，通过实实在在测试数据对被测对象进行量化，摆脱了传统的人眼目视检测的方式，杜绝了人工误判的情况，同时还提高了产品的生产效率；

2、本实用新型的机构设计通过六轴机械手，合理巧妙的把吸盘抓取部，相机视觉模块进行整合到机械手抓上，配合视觉分析软件对数据进行分析对比，实现部件外观特征值检测；

3、本实用新型的灯光、丝印、螺丝、绒布、卡扣等控制系统都采用高精度的视觉系统自动测试检测；系统采用灵活性好、运动范围大的六轴机械手进行测试轨迹的移动；吸盘抓取部采用负压控制，在断气的情况下依然可以保持吸取的产品不掉落。通过测试系统软件控制各个部分的运动控制，操作简便，可以兼容不同产品的外观检测，提高了产品的检测效率。

附图说明

图1为本实用新型的机械结构图。

图2为本实用新型的机械结构图中第一视觉相机图。

图3为本实用新型的机械结构图中第二视觉相机图。

图4为本实用新型的控制系统图。

图5为本实用新型的软件控制流程图。

其中：六轴机械手为1、视觉检测机构为2、第一视觉相机为21、吸盘抓取部为22、第二视觉相机为3、产品治具为4、产品为41、OK品传送带为5、NG品传送带为6、机台为7、PC工控机为8、以太网通信模块为9、机械手控制器为10、 串口通讯模块为101、DIO控制模块为102、PLC控制器为11、伺服器为12、扫描枪为13、显示器为14、触摸屏为15。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

如图1至图4所示：一种基于六轴机器人的光学检测系统，包括机台7和设置于机台上的六轴机械手1以及用于操控六轴机械手运动的机械手控制器10、视觉检测机构2、第二视觉相机3、产品治具4、PC工控机8、PLC控制器11、OK品传送带5、NG品传送带6、伺服器12、触摸屏15、扫描枪13和显示器14，视觉检测机构2位于六轴机械手臂上并与六轴机械手1轴连接，第二视觉相机3和产品治具4以及OK品传送带5和NG品传送带6设置于机台上，视觉检测机构2包括第一视觉相机21和吸盘抓取部22，PC工控机8包括以太网通讯模块9，以太网通讯模块9分别与机械手控制器10、第一视觉相机21和第二视觉相机3相连接，机械手控制器10包括串口通讯模块101和DIO控制模块102，串口通讯模块101分别与第一视觉相机21和第二视觉相机3相连接，DIO控制模块102分别与PLC控制器11和产品治具4相连接，PLC控制器11分别与DIO控制模块102和产品治具4相连接，伺服器12分别与PLC控制器11、OK品传送带5及NG品传送带6相连接，伺服器12受控于PCL控制器11，用于控制OK品传送带5和NG品传送带6转动。

其中，以太网通讯模块9，属独立硬件资源，可实现PC工控机8与第一视觉相机21和第二视觉相机3的以太网通讯，用于控制视觉拍照和视觉数据传输，机械手控制器10，用于六轴机械手1的控制以及与PC工控机8的以太网通讯模块9通讯；DIO控制模块102，属共享硬件资源，用于产品治具4模块的控制，起到固定产品41和获取产品治具4状态的作用，也用于机械手控制器10与PCL控制器11之间的交互应答；串口通讯模块101，属共享硬件资源，用于机械手控制器10触发第一视觉相机21和第二视觉相机3拍照通信；PLC控制器11，属共享硬件资源，用于传送产品治具4，并通过DIO控制模块102与机械手控制器10实现交互应答；伺服器12，属独立硬件资源，受控于PCL控制器11，用于控制OK品传送带5及NG品传送带6；NG品传送带6和OK品传送带5属独立机构，用于传送NG产品和OK产品；触摸屏15，属共享硬件资源，用于控制PLC控制器11以及显示PLC控制器11状态信息；扫描枪13，属共享硬件资源，用于扫描产品41的二维码信息传输到PC工控机8；显示器14，属独立硬件资源，用于显示PC工控机8上位机软件图像信息。

系统正常工作时，把产品41放入产品治具4当中，启动测试系统后，六轴机械手1臂上的视觉检测机构1中的第一视觉相机21会对产品41进行正面和背面的特征值进行检测，然后吸盘抓取部22会抓取产品41到第二视觉相机3进行剩下部件检测，检测完毕后把OK \NG品放到对应的OK\NG传送带。该系统利用设备的机械和电气结构，实现高效自动检测以及产品外观的多部位，多角度自动视觉检测，杜绝了人工误判的情况，同时还提高了产品的生产效率。

结合图5的软件控制流程图，本实用新型的具体实施过程如下：

A、扫描枪13扫描产品41序列号后把产品41放到产品治具4，启动PLC控制器11把产品41夹紧；

B、启动PLC控制器11，把产品41送入到第一视觉相机21进行检测，机械手控制器10负责触发第一视觉相机21动作，同时移动机械手1臂上的第一视觉相机21，第一视觉相机21通过以太网通讯模块9把数据传输给到PC工控机8端进行分析检测；

C、如果第一视觉相机21检测NG后，则执行步骤E；

D、如果第一视觉相机21检测OK后，机械手控制器10控制六轴机械手1把通过吸盘抓取部22把产品41抓取到第二视觉相机3处进行检测，机械手控制器10负责触发第二视觉相机3动作，同时移动六轴机械手1臂上的吸盘抓取部22，第二视觉相机3通过以太网通讯模块9把数据传输给到PC工控机8端进行分析检测；

E、产品41完成测试后，六轴机械手1把产品41放到对应OK/NG品传送带上，PLC控制器11控制伺服器12启动对应OK/NG品传送带把产品41传送到对应的位置；

F、当程序退出后，测试系统软件退出所有功能的测试；

在执行步骤A之前，需要先执行以下步骤：

A1、扫描枪13扫描产品41的序列号，调取对应的系统程序并启动程序；

A2、对控制系统进行初始化，包括机械手控制器10系统初始化、数据采集模块初始化、串口通信模块101初始化、以太网通信模块9初始化、DIO控制模块102初始化、视觉控制系统初始化；

A3、PC工控机8测试软件系统创建独立线程，对产品41分配硬件资源，比如产品治具4控制模块的信号采集与控制等；

以上三个步骤初始化及创建线程，只在第一个扫描周期执行。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于六轴机器人的光学检测系统，包括机台（7）和设置于机台（7）上的六轴机械手（1）以及用于操控六轴机械手（1）运动的机械手控制器（10），其特征在于，还包括视觉检测机构（2）、第二视觉相机（3）、产品治具（4）以及PC工控机（8），所述视觉检测机构（2）位于六轴机械手臂上并与六轴机械手（1）轴连接，所述第二视觉相机（3）和产品治具（4）设置于机台（7）上，所述视觉检测机构（2）包括第一视觉相机（21）和吸盘抓取部（22），所述PC工控机（8）包括以太网通讯模块（9），所述以太网通讯模块（9）分别与机械手控制器（10）、第一视觉相机（21）和第二视觉相机（3）相连接，所述机械手控制器（10）包括串口通讯模块（101）和DIO控制模块（102），所述串口通讯模块（101）分别与第一视觉相机（21）和第二视觉相机（3）相连接，所述DIO控制模块与产品治具（4）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于六轴机器人的光学检测系统，其特征在于，还包括PLC控制器（11），所述PLC控制器（11）分别与所述DIO控制模块（102）和产品治具（4）相连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于六轴机器人的光学检测系统，其特征在于，还包括产品传动机构和伺服器（12），所述伺服器（12）分别与所述PLC控制器（11）和产品传动机构相连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于六轴机器人的光学检测系统，其特征在于，所述产品传动机构设置于所述机台（7）上，所述产品传动机构包括OK品传送带（5）和NG品传送带（6）。

5.根据权利要求2所述的一种基于六轴机器人的光学检测系统，其特征在于，还包括触摸屏（15），所述触摸屏（15）与所述PLC控制器（11）相连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于六轴机器人的光学检测系统，其特征在于，还包括扫描枪（13）和显示器（14），所述扫描枪（13）和显示器（14）分别与所述PC工控机（8）相连接。