CN207205954U - 一种基于机器视觉系统的框架自动上料机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于机器视觉系统的框架自动上料机，涉及自动上料领域，包括上下设置的防护罩、机架以及从上到下依次设置在机架上的CCD相机、机械手臂、工件托盘；还包括设置在工件托盘下方用于工件托盘振动的振动装置以及存放工件的载座。所述振动装置包括上下滑动设置在机架上且与工件托盘固定连接的导向杆、一端与工件托盘连接且另一端与机架连接的拉伸弹簧、设置在工件托盘下方且与机架固定连接的电机以及与电机输出轴固定连接的凸轮。还包括设于工件托盘上方用于往工件托盘内输送工件的皮带输送机。本实用新型通过在工件托盘下方设置振动装置，实现将工件托盘中堆叠的工件振散，不发生堆叠，从而利用机器视觉系统完成自动上料的效果。

Description

一种基于机器视觉系统的框架自动上料机

技术领域

本实用新型涉及自动上料领域，具体的说，是一种基于机器视觉系统的框架自动上料机。

背景技术

随着科学技术不断地发展进步，自动化技术得到了广泛地推广应用；其中，在工业生产过程中，越来越多的自动化设备正取代传统的生产加工设备。其中，对于自动化设备而言，由于工件不一样，其相应的上料装置也不一样，基本上采用圆振加直很少存在一种上料机能够适用于多种工件产品的情况。另外，现在很多自动化设备并不能够真正意义地实现自动上料动作，很多时候还是需要借助于人工，这就影响了工作效率并增加了人工成本。

中国专利CN201621046326.9公开了一种全自动CCD上料机，其机架上端部装设自动输送带，自动输送带包括主动皮带辊轮、从动皮带辊轮、输送皮带、输送带驱动电机、同步带传动机构，机架于自动输送带前端侧装设工件放置框，机架上端部于自动输送带上端侧装设工件抓取组件，工件抓取组件包括水平驱动线性模组、活动安装座、竖向驱动线性模组、工件抓取夹具；机架上端部于自动输送带上端侧装设竖向支撑杆，竖向支撑杆装设面光源、CCD工业相机、显示屏；机架上端部的机器人安装座装设四轴机器人，四轴机器人驱动端装设工件移送夹具；该全自动CCD上料机还包括控制器。虽然该实用新型具有结构设计新颖、自动化程度高、工作效率高的优点，但是如果工件在输送皮带上发生堆叠，则无法利用该实用新型自动上料。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于机器视觉系统的框架自动上料机，用于解决现有技术中工件必须不发生堆叠才能使用机器视觉系统完成上料动作的问题，本实用新型通过在工件托盘下方设置振动装置，实现将工件托盘中堆叠的工件振散，不发生堆叠，从而利用机器视觉系统完成自动上料的效果。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种基于机器视觉系统的框架自动上料机，包括控制装置、上下设置的防护罩、机架以及从上到下依次设置在机架上的CCD相机、机械手臂、工件托盘；机架还设置有存放工件的载座；CCD相机电连接有图像处理装置；机械手臂上设置有抓取工件的夹爪；还包括设置在工件托盘下方用于工件托盘振动的振动装置以及存放工件的载座；图像处理装置、机械手臂、振动装置均与控制装置电连接。所述CCD相机拍摄工件并将工件的图像传输至图像处理装置，图像处理装置根据工件的图像计算工件的位置以及抓取中心；并将工件的位置以及抓取中心的信号传输给控制装置，控制装置根据这些信息控制机械手臂的位置，使其从工件托盘中正确抓取工件，并将工件放入载座中。需要说明的是，所述控制装置为采用PLC或者单片机作为控制器的控制装置，所述控制装置的具体结构以及控制装置控制CCD相机、机械手臂和振动装置的方式在本领域内均为现有技术，所述CCD相机以及与CCD相机电连接的图像处理装置的结构以及工作原理均为本领域内公知技术，因此在此处均不做详细说明。所述机械手臂可以采用现有技术中的四轴机器人或者六轴机器人。所述振动装置可以是电磁振动器、偏心轮振动器、连杆振动器等现有技术中任意一种；由于所述电磁振动器、偏心轮振动器、连杆振动器等振动装置的具体结构在本领域内均为公知技术，因此在此不做详述。

优选地，所述振动装置包括上下滑动设置在机架上且与工件托盘固定连接的导向杆、一端与工件托盘连接且另一端与机架连接的拉伸弹簧、设置在工件托盘下方且与机架固定连接的电机以及与电机输出轴固定连接的凸轮。设置导向杆，限制了工件的五个自由度，使工件托盘只能上下振动，每次振动结束后，工件托盘的位置在拉伸弹簧、导向杆和凸轮的作用下固定，因此提高了工件托盘的定位精度，方便CCD相机的检测。并且根据振动的具体要求，可以通过设计不同的凸轮轮廓曲线来满足这些要求，例如双暂停要求，柔性冲击要求。所述凸轮轮廓曲线的计算方法在本领域内为现有技术，在此不做详述。

优选地，所述振动装置包括上下滑动设置在机架上且与工件托盘固定连接的导向杆、设置在工件托盘下方且与机架固定连接的电机、与电机输出轴固定连接的第一连杆、一端与第一连杆铰接且另一端与工件托盘铰接的第二连杆。电机旋转，带动第一连杆转动，第一连杆通过第二连杆并在导向杆的作用下使工件托盘上下往复运动实现工件托盘的振动。由于采用第一连杆和第二连杆，提高了工件托盘振动的振幅，使工件容易被振散。

优选地，还包括设于工件托盘上方用于往工件托盘内输送工件的皮带输送机。设置皮带输送机，实现操作人员不用打开防护罩即可完成补充物料，防止机械手臂威胁操作人员的安全；并且设置皮带输送机，可以在不停机的情况下补充物料，提高效率。

优选地，所述工件托盘侧面设置有与机架固定连接的条形光源。机器视觉系统的核心部分是图像的采集，图像采集的关键在于对工件打光。由于CCD相机检测的是工件的外轮廓，因此打光就需要将工件的外轮廓与背景的边界必须清晰，使用条形光源，一方面能够满足工件托盘大尺寸的要求，另一方面设置在工件托盘侧面，照亮工件侧壁，使工件与背景的边界清晰，近距离的条形光源，能够克服环境光的干扰，保证图像稳定性。

优选地，所述机架的侧面及顶部固定连接有遮光板。环境光对CCD相机的检测产生不良影响，例如将背景与工件都照亮，造成背景与工件的边界不清晰，从而使CCD相机不能准确检测，降低了抓去精度，设置遮光板，将环境光隔离，克服了环境光的干扰，保证图像稳定性，提高抓取精度。所述的遮光板可以采用不透明的材料如不锈钢等制作，也可以采用不透光的材料例如茶色亚克力、黑色亚克力制作。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本实用新型通过在工件托盘下方设置振动装置，实现将工件托盘中堆叠的工件振散，不发生堆叠，从而利用机器视觉系统完成自动上料的效果。

(2)本实用新型通过设置导向杆和拉伸弹簧，实现能够定位工件托盘，提高抓取精度的效果；

(3)本实用新型通过设置皮带输送机，实现自动向工件托盘补充物料的效果；

(4)本实用新型通过在工件托盘侧面设置条形光源，实现提高图像边缘清晰度，从而提高CCD相机检测精度，提高抓取精度；

(5)本实用新型通过在防护罩侧面设置遮光板，实现遮挡外部光源，防止外部光影响CCD相机的图像精度的效果。

附图说明

图1为本实用新型主视图；

图2为本实用新型俯视图；

图3为本实用新型侧视图；

图4为实施例2振动装置结构示意图；

图5为实施例3振动装置结构示意图；

其中1-机架；2-振动装置；3-皮带输送机；4-机械手臂；5-CCD相机；6-工件托盘；7-条形光源；8-工件；9-载座；10-遮光板；11-防护罩；21-导向杆；22-电机；23-凸轮；24-拉伸弹簧；25-第二连杆；26-第一连杆。

具体实施方式

下面结合本实用新型的优选实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

结合附图1-5所示，一种基于机器视觉系统的框架自动上料机，包括控制装置、上下设置的防护罩11、机架1以及从上到下依次设置在机架1上的CCD相机5、机械手臂4、工件托盘6；机架1还设置有存放工件8的载座9；CCD相机5电连接有图像处理装置；机械手臂4上设置有抓取工件8的夹爪；还包括设置在工件托盘6下方用于工件托盘6振动的振动装置2以及存放工件8的载座9；图像处理装置、机械手臂4、振动装置2均与控制装置电连接。本实施例中，振动装置采用电磁振动器。

工作原理：

使用本装置时，首先自动或者手动将工件8放入工件托盘6中，然后启动设备，控制装置启动CCD相机5拍摄工件8并将工件8的图像传输至图像处理装置，图像处理装置根据图像判断托盘6中是否有可以抓取的工件8，如果有，图像处理装置将工件8的位置即抓取中心等信号传输至控制装置，控制装置控制机械手臂4移动到工件8，抓取工件8，然后将工件8放入载座9中；如果没有可以抓取的工件8，图像处理装置将信号传输给控制装置，控制装置控制振动装置2振动设定的次数后停止，再用CCD相机拍摄工件8并将工件8的图像传输至图像处理装置，图像处理装置判断工件托盘6中是否有可以抓取的工件8，如此往复动作，实现工件8的自动上料。

实施例2：

为更好的实施本实用新型，定位工件托盘，提高抓取精度，在实施例1的基础上，结合附图4，进一步地，所述振动装置2包括上下滑动设置在机架1上且与工件托盘6固定连接的导向杆21、一端与工件托盘6连接且另一端与机架1连接的拉伸弹簧24、设置在工件托盘6下方且与机架1固定连接的电机22以及与电机22输出轴固定连接的凸轮23。

工作原理：

启动振动装置2时，控制装置启动电机22，电机22带动凸轮23旋转，在拉伸弹簧24及导向杆21的作用下，工件托盘6始终紧贴凸轮23的外轮廓，因此随着凸轮23的旋转，工件托盘6实现上下振动。

实施例3：

为更好的实施本实用新型，提高振动装置振幅，在实施例1的基础上，结合附图5，进一步地，所述振动装置2包括上下滑动设置在机架1上且与工件托盘6固定连接的导向杆21、设置在工件托盘6下方且与机架1固定连接的电机22、与电机22输出轴固定连接的第一连杆26、一端与第一连杆26铰接且另一端与工件托盘6铰接的第二连杆25。

工作原理：

启动振动装置2时，控制装置启动电机22，电机22带动第一连杆26旋转，第一连杆26通过第二连杆25带动工件托盘6移动，在导向杆21的作用下，工件托盘6上下移动，达到上下振动的目的。

实施例4：

为更好的实施本实用新型，实现自动向工件托盘补充物料的效果，在实施例1或2或3的基础上，结合附图1-3，进一步地，还包括设于工件托盘6上方用于往工件托盘6内输送工件8的皮带输送机3。

实施例5：

为更好的实施本实用新型，提高CCD相机检测精度，在实施例1或2或3的基础上，结合附图1-5，进一步地，所述工件托盘6侧面设置有与机架1固定连接的条形光源7。

实施例6：

为更好的实施本实用新型，防止外部光影响CCD相机的图像精度，在实施例1或2或3的基础上，结合附图1-3，进一步地，所述机架1的侧面及顶部固定连接有遮光板10。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于机器视觉系统的框架自动上料机，包括控制装置、上下设置的防护罩(11)、机架(1)以及从上到下依次设置在机架(1)上的CCD相机(5)、机械手臂(4)、工件托盘(6)；机架(1)还设置有存放工件(8)的载座(9)；CCD相机(5)电连接有图像处理装置；机械手臂(4)上设置有抓取工件(8)的夹爪；其特征在于，还包括设置在工件托盘(6)下方用于工件托盘(6)振动的振动装置(2)；图像处理装置、机械手臂(4)、振动装置(2)均与控制装置电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉系统的框架自动上料机，其特征在于，所述振动装置(2)包括上下滑动设置在机架(1)上且与工件托盘(6)固定连接的导向杆(21)、一端与工件托盘(6)连接且另一端与机架(1)连接的拉伸弹簧(24)、设置在工件托盘(6)下方且与机架(1)固定连接的电机(22)以及与电机(22)输出轴固定连接的凸轮(23)。

3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉系统的框架自动上料机，其特征在于，所述振动装置(2)包括上下滑动设置在机架(1)上且与工件托盘(6)固定连接的导向杆(21)、设置在工件托盘(6)下方且与机架(1)固定连接的电机(22)、与电机(22)输出轴固定连接的第一连杆(26)、一端与第一连杆(26)铰接且另一端与工件托盘(6)铰接的第二连杆(25)。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于机器视觉系统的框架自动上料机，其特征在于，还包括设于工件托盘(6)上方用于往工件托盘(6)内输送工件(8)的皮带输送机(3)。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种基于机器视觉系统的框架自动上料机，其特征在于，所述工件托盘(6)侧面设置有与机架(1)固定连接的条形光源(7)。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种基于机器视觉系统的框架自动上料机，其特征在于，所述机架(1)的侧面及顶部固定连接有遮光板(10)。