CN207832115U - 一种基于三轴运动控制的视觉检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及视觉检测系统领域，尤其是一种基于三轴运动控制的视觉检测系统。其包括：放置柜、第一支架、第二支架、拾取模块、第一视觉模块、输送线、第二视觉模块和信息平台模块。第一视觉模块获取产品图像，拾取模块采用三轴机械臂和拾取机构对存在问题的产品进行拾取，并运送到输送线上，经过第二视觉模块精准判断，获知产品缺陷。本实用新型能够对电子芯片等类似产品的尺寸、颜色、形状、平整度等参数进行检测，省去人工检测，节省时间以及人力成本。机械臂上设置限位开关，当运动至位限位开关或停止位限位开关时，平台系统就会发出停止信号，从而保证运动过程的安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及视觉检测系统领域，尤其是一种基于三轴运动控制的视觉检测系统。
背景技术
随着各种工业技术的发展，工业机器人应用和智能系统的概念也深入了行业人心，工业已经进入了自动化和信息化的时代。现代化视觉检测系统扮演着越来越重要的角色。现在工业生产线上很多检测需要人工来完成，耗时多，成本高，精度低，不能满足工业的需求，所以，自动化检测代替人工检测尤为重要。
实用新型内容
本实用新型提出一种基于三轴运动控制的视觉检测系统，解决了现有检测中依靠人工检测，耗时长、精准度低的问题。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种基于三轴运动控制的视觉检测系统，包括：放置柜、第一支架、第二支架、拾取模块、第一视觉模块、输送线、第二视觉模块和信息平台模块；所述放置柜具有放置面；所述第一支架、第二支架固定安装于放置柜的放置面上；所述拾取模块安装于第一支架和第二支架上方，所述拾取模块接收信息平台模块的运动控制信号并执行取、放动作；所述第一视觉模块设置于拾取模块上，将图像信号传递给信息平台模块；所述输送线固定于第二支架面向第一支架的一侧，接收信息平台的运动控制信号；所述第二视觉模块固定于放置面上并位于输送线的上方，将图像信号传递给信息平台模块；所述信息平台模块接收第一视觉模块的图像信号，进行逻辑动作顺序判断，将运动控制信号传递给拾取模块执行抓取产品放置到输送线的动作，信息平台模块将运动控制信号传递给输送线，并接收第二视觉模块的图像信号。
优选地，拾取模块包括X向机械臂、Y向机械臂、Z向机械臂和拾取机构； 所述X向机械臂固定安装于第一支架上方；所述Y向机械臂的两端分别与X向机械臂、第二支架滑动连接，所述Y向机械臂位于X向机械臂和第二支架的上方；所述Z向机械臂位于Y向机械臂一侧并与Y向机械臂通过滑动座滑动连接；所述Z向机械臂在伺服电机驱动下相对于滑动座上、下滑动，所述拾取机构设置于Z向机械臂下方；所述输送线与Y向机械臂平行并固定于第二支架面向第一支架的一侧。
优选地，所述拾取机构包括回旋电机、吸盘、真空发生器和气源，所述回旋电机固定安装于Z向机械臂下端，所述吸盘通过联轴器与回旋电机固定连接，所述真空发生器通过气管与吸盘固定连接，所述气源与真空发生器连接并位于放置柜内。
优选地，所述第一视觉模块包括第一视觉传感器、光源，所述光源位于第一视觉传感器下方，第一视觉传感器将图像信号传递给信息平台模块。
优选地，所述输送线包括滑轨、载物托盘和用于驱动载物托盘沿滑轨移动的驱动电机，所述载物托盘与滑轨滑动连接，所述驱动电机设置于滑轨的端部，所述第二视觉模块包括第二视觉传感器和第三视觉传感器，所述第三视觉传感器靠近第二支架，所述第二视觉传感器远离第二支架；所述第二视觉传感器和第三视觉传感器将图像信号传递给信息平台模块。
优选地，所述第二视觉传感器的镜头垂直于输送线，所述第三视觉传感器的镜头相对于输送线倾斜。
优选地，所述X向机械臂、Y向机械臂、Z向机械臂和输送线上均安装有限位开关。
优选地，所述限位开关包括起始位限位开关、停止位限位开关和原点开关。
优选地，所述信息平台模块包括运动控制卡和视觉处理软件，所述运动控制卡将运动控制信号传递给拾取模块、输送线，视觉处理软件接收第一视觉模块和第二视觉模块的图像信号并处理。
本实用新型的有益效果是：
(1)能够对电子芯片等类似产品的尺寸、颜色、形状、平整度等参数进行 检测，省去人工检测，节省时间以及人力成本。
(2)在拾取机构处安设第一视觉模块捕捉图像，通过吸取的方式分拣出存在问题的芯片，方便、快捷，为了获取问题产品的精确信息，还设有第二视觉模块和第三视觉模块，用于检测产品的尺寸、厚度及其他缺陷。
(3)机械臂上设置限位开关，当运动至位限位开关或停止位限位开关时，平台系统就会发出停止信号，从而保证运动过程的安全性。
附图说明
图1为本实用新型的立体结构示意图；
图2为本实用新型去掉放置柜之后的立体结构示意图；
图3为图2中的A部放大图；
图4为图2中的B部放大图；
图5为图2中的C部放大图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型提供了一种基于三轴运动控制的视觉检测系统，如图1、2所示，其包括：放置柜1、第一支架21、第二支架22、拾取模块、第一视觉模块、输送线34、第二视觉模块和信息平台模块；所述放置柜1具有放置面；所述第一支架 21、第二支架22固定安装于放置柜1的放置面上；所述拾取模块固定安装于第一支架21上部并位于第一支架21和第二支架22上方，所述拾取模块接收信息平台模块的运动控制信号并执行取、放动作；所述第一视觉模块设置于拾取模块上，并将图像信号传递给信息平台模块；所述输送线34固定于第二支架22面向第一支架21的一侧，并接收信息平台的运动控制信号；所述第二视觉模块固定于放置面上并位于输送线34的上方，并将图像信号传递给信息平台模块；所述信息平台模块接收第一视觉模块的图像信号，进行逻辑动作顺序判断，将运动控制信号传递给拾取模块执行抓取产品放置到输送线34的动作，信息平台模块将运动控制信号传递给输送线34，并接收第二视觉模块的图像信号。
本实用新型可用于对电路芯片产品的检测，可将若干电路芯片排列于放置面上，通过第一视觉模块进行图像获取，信息平台模块对图像信息处理后，拾取模块将存在问题的电路芯片抓取出来，放置于输送线34上，再由第二视觉模块进一步拍摄图像，获取电路芯片尺寸、厚度等信息。
为了实现对产品的拾取，所述拾取模块包括X向机械臂31、Y向机械臂32、Z向机械臂33和拾取机构；所述X向机械臂31固定安装于第一支架21上方；所述Y向机械臂32的两端分别与X向机械臂31、第二支架22滑动连接，所述Y向机械臂32位于X向机械臂31、第二支架22的上方；所述Z向机械臂33位于Y向机械臂32一侧并与Y向机械臂32滑动连接；所述拾取机构设置于Z向机械臂33下方；所述输送线34与Y向机械臂32平行并固定于第二支架22面向第一支架21的一侧。
X向机械臂31、Y向机械臂32和Z向机械臂33内安装有伺服电机，能够驱动Y向机械臂32沿着X向机械臂31和第二支架22滑动，Z向机械臂33通过滑动座沿着Y向机械臂32滑动，Z向机械臂33也可以相对于滑动座上、下滑动，从而使拾取机构能够向下方延伸拾取产品。X、Y、Z向机械臂31～33使拾取机构移动到存在问题的产品上方，所述X向机械臂31、Y向机械臂32、Z向机械臂33具体结构参照现有的X、Y、Z三轴运动机械臂，其移动方式的实现参照现有技术，例如专利“三轴联动装置”，CN201420628242.2。
为了方便拾取产品，如图3所示，所述拾取机构包括回旋电机331和吸盘332， 所述回旋电机331固定安装于Z向机械臂33下端，所述吸盘332安装于回旋电机331的联轴器下端，吸盘332通过气管连接真空发生器，真空发生器连接0.6MPa的气源，气源位于放置柜内，真空发生器能够把气源压力转化为真空吸力，吸取物品，同时也能切断气源放下物品。真空发生器是利用正压气源产生负压的一种小型真空元器件，广泛应用在工业自动化中机器人等领域。真空发生器与吸盘配合，可进行物料的吸附、搬运，尤其适合吸附易碎、薄的非金属材料物体。回旋电机331可以转动所拾取的产品，并将产品旋转为设定的正确方向，然后放置于输送线34上，吸盘332相对抓手来说吸取电路芯片等片状产品更加方便。
为了实现图像采集，如图3所示，所述第一视觉模块包括第一视觉传感器41、光源42，所述光源42位于第一视觉传感器41下方，第一视觉传感器41将图像信号传递给信息平台模块。第一视觉传感器41可以采用相机，光源42可以采用环形布置，既能提供足够的光照，又便于安装，第一视觉模块固定于Z向机械臂33上，可随Z向机械臂33移动。相机拍摄的图像能够获取产品条形码信息，以及定位、颜色判断，便于信息储存，定位信息便于拾取模块拾取。
为了对存在问题的产品进行进一步处理，如图5所示，所述输送线34包括滑轨341、载物托盘342和用于驱动载物托盘342沿滑轨341移动的驱动电机，所述载物托盘342与滑轨341滑动连接，所述驱动电机设置于滑轨341的端部，所述第二视觉模块包括第二视觉传感器43和第三视觉传感器44，所述第三视觉传感器44靠近第二支架22，所述第二视觉传感器43远离第二支架22，所述第二视觉传感器43和第三视觉传感器44将图像信号传递给信息平台模块。输送线34还包括丝杠和滑座，所述驱动电机、丝杠、滑座设置于滑轨341内部，驱动电机通过联轴器与丝杠固定连接，滑座与套置于丝杠上，载物托盘342与滑座固定连接并延伸至滑轨341上部，滑座与滑轨341滑动连接。问题产品被拾取并放置于载物托盘342后，由输送线34从左端向右端传送，传送过程中由第二视觉模块再次拍摄。
为了得到问题产品的其他参数，如图4所示，所述第二视觉传感器43的镜头垂直于输送线34，所述第三视觉传感器44的镜头相对于输送线34倾斜。第三视觉传感器44能够拍摄到产品的厚度信息，由于电子芯片上的条形码贴置不慎 可导致表面鼓泡，厚度不均，因此可拍摄是否存在鼓泡现象。第二视觉传感器43的拍摄精度优于第一视觉传感器41，第一视觉传感器主要负责产品的识别、定位、颜色判断，拍摄视野较大，可一次拍摄多个产品，精度不够，无法准确检测产品尺寸和缺陷。第二视觉传感器43位置固定，拍摄视野跟产品大小相当，精度较高，不易误判。
为了对机械臂运动轨迹进行限定，所述X向机械臂31、Y向机械臂32、Z向机械臂33和输送线34上均安装有限位开关6，所述限位开关6包括起始位限位开关、停止位限位开关和原点开关，限位开关6的位置可以根据实际移动需要调节，在一个具体实施例中，起始限位开关位于各机械臂近端，停止限位开关位于各机械臂远端，原点开关位于起始限位开关的远离停止限位开关的一侧，近端为附图1左上方位置，远端为左下方和右下方位置以及Z向机械臂上部。当各机械臂和输送线34上电后第一次运动都会寻找原点，并将以前记录的原点位置写入信息平台模块，纠正运动的位置误差，保证位置的准确性；当运动至限位开关或停止位限位开关时，信息平台模块就会发出停止信号，从而保证运动过程的安全性。
为了实现信息平台模块与其他模块的关联，所述信息平台模块包括运动控制卡和视觉处理软件，所述运动控制卡将运动控制信号传递给拾取模块、输送线34，视觉处理软件接收第一视觉模块和第二视觉模块的图像信号并处理。运动控制卡是一种基于工控机用于各种运动控制场合(包括位移、速度、加速度等)的上位控制单元，其包括脉冲输出、脉冲计数、数字输入、数字输出、D/A输出等功能，它可以发出连续的、高频率的脉冲串，通过改变发出脉冲的频率来控制电机的速度，改变发出脉冲的数量来控制电机的位置，属于现有技术，可选择已有的产品装入信息平台模块，本实用新型并不涉及对现有控制程序和软件的修改，采用现有的已知程序和软件实现上述视觉检测系统的控制。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于三轴运动控制的视觉检测系统，其特征在于，包括：放置柜(1)、第一支架(21)、第二支架(22)、拾取模块、第一视觉模块、输送线(34)、第二视觉模块和信息平台模块；
所述放置柜(1)具有放置面；
所述第一支架(21)、第二支架(22)固定安装于放置柜(1)的放置面上；
所述拾取模块安装于第一支架(21)和第二支架(22)上方，所述拾取模块接收信息平台模块的运动控制信号并执行取、放动作；
所述第一视觉模块设置于拾取模块上，并将图像信号传递给信息平台模块；
所述输送线(34)固定于第二支架(22)面向第一支架(21)的一侧，并接收信息平台的运动控制信号；
所述第二视觉模块固定于放置面上并位于输送线(34)的上方，并将图像信号传递给信息平台模块；
所述信息平台模块接收第一视觉模块的图像信号，进行逻辑动作顺序判断，将运动控制信号传递给拾取模块执行抓取产品放置到输送线(34)的动作，信息平台模块将运动控制信号传递给输送线(34)，并接收第二视觉模块的图像信号。
2.如权利要求1所述的基于三轴运动控制的视觉检测系统，其特征在于，拾取模块包括X向机械臂(31)、Y向机械臂(32)、Z向机械臂(33)和拾取机构；
所述X向机械臂(31)固定安装于第一支架(21)上方；
所述Y向机械臂(32)的两端分别与X向机械臂(31)、第二支架(22)滑动连接，所述Y向机械臂位于X向机械臂(31)和第二支架(22)的上方；
所述Z向机械臂(33)位于Y向机械臂(32)一侧并与Y向机械臂(32)通过滑动座滑动连接，所述Z向机械臂(33)在伺服电机驱动下相对于滑动座上、下滑动；
所述拾取机构设置于Z向机械臂(33)下方；
所述输送线(34)与Y向机械臂(32)平行并固定于第二支架(22)面向 第一支架(21)的一侧。
3.如权利要求2所述的基于三轴运动控制的视觉检测系统，其特征在于，所述拾取机构包括回旋电机(331)、吸盘(332)、真空发生器和气源，所述回旋电机(331)固定安装于Z向机械臂(33)下端，所述吸盘(332)通过联轴器与回旋电机(331)固定连接，所述真空发生器通过气管与吸盘(332)固定连接，所述气源与真空发生器连接并位于放置柜内。
4.如权利要求1所述的基于三轴运动控制的视觉检测系统，其特征在于，所述第一视觉模块包括第一视觉传感器(41)、光源(42)，所述光源(42)位于第一视觉传感器(41)下方，第一视觉传感器(41)将图像信号传递给信息平台模块。
5.如权利要求1所述的基于三轴运动控制的视觉检测系统，其特征在于，所述输送线(34)包括滑轨(341)、载物托盘(342)和用于驱动载物托盘(342)沿滑轨(341)移动的驱动电机，所述载物托盘(342)与滑轨(341)滑动连接，所述驱动电机设置于滑轨(341)的端部，所述第二视觉模块包括第二视觉传感器(43)和第三视觉传感器(44)，所述第三视觉传感器(44)靠近第二支架(22)，所述第二视觉传感器(43)远离第二支架(22)，所述第二视觉传感器(43)和第三视觉传感器(44)将图像信号传递给信息平台模块。
6.如权利要求5所述的基于三轴运动控制的视觉检测系统，其特征在于，所述第二视觉传感器(43)的镜头垂直于输送线(34)，所述第三视觉传感器(44)的镜头相对于输送线(34)倾斜。
7.如权利要求2所述的基于三轴运动控制的视觉检测系统，其特征在于，所述X向机械臂(31)、Y向机械臂(32)、Z向机械臂(33)和输送线(34)上均安装有限位开关(6)。
8.如权利要求7所述的基于三轴运动控制的视觉检测系统，其特征在于，所述限位开关(6)包括起始位限位开关、停止位限位开关和原点开关。
9.如权利要求1所述的基于三轴运动控制的视觉检测系统，其特征在于，所述信息平台模块包括运动控制卡和视觉处理软件，所述运动控制卡将运动控制信号传递给拾取模块、输送线(34)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240603 Address after: 266000, Huangdao District, Qingdao City, Shandong Province (805 households in Building 3, No. 877 Lijiang West Road, former development zone) Patentee after: Qingdao Huaruitong Urban Construction and Development Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: Room 101, East Building, No. 27, Shandong Road, Shinan District, Qingdao, Shandong 266000 Patentee before: QINGDAO JARI INDUSTRY CONTROL TECHNOLOGY CO.,LTD. Country or region before: China |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: A visual detection system based on three-axis motion control Granted publication date: 20180907 Pledgee: Qingdao High-tech Zone High-tech Microfinance Co.,Ltd. Pledgor: Qingdao Huaruitong Urban Construction and Development Co.,Ltd. Registration number: Y2024980025783 |