CN210358150U - 一种三维物体分拣教学平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及实验教学技术领域，具体是涉及一种三维物体分拣教学平台，包括拍摄部、扫描部、夹持部、旋转部、安装架、分拣部、抓取部和工作台，旋转部与工作台旋转相连，夹持部包括至少三个夹持臂，夹持臂呈圆周分布于旋转部上，夹持臂相对夹持或松开物体，安装架固设于工作台上，拍摄部固定于安装架上且位于旋转部的上方，扫描部固定于安装架上且位于拍摄部的下方，抓取部的底座固定于工作台上且位于旋转部的一侧，分拣部固定于工作台上且临近抓取部设置。本实用新型在物体被分拣前，通过拍摄物体颜色以及位置以及扫描物体三维特征，从而便于准确抓取物体并将其放置于分拣部上，便于将物体准确分类，进而提高分拣精度。

Description

一种三维物体分拣教学平台

技术领域

本实用新型涉及实验教学技术领域，具体是涉及一种三维物体分拣教学平台。

背景技术

随着工业社会的快速发展，自动化物品识别成为人们日趋关注的重点。由于可分拣的物品种类越来越多，且被分拣的物品形状多样，给分拣的抓取过程造成困难。

现有市场中的分拣教学平台大多利用摄像头识别物体的颜色或位置，从而将物品分拣，但由于摄像头摄取物品的信息不完整，容易引起分拣的失败或分拣错误。

实用新型内容

为了解决分拣精度较低的技术问题，本实用新型实施例提供了一种三维物体分拣教学平台，其目的在于对物品增设三维信息扫描，以准确分拣物品。

本实用新型提供了一种三维物体分拣教学平台，包括拍摄部、扫描部、夹持部、旋转部、安装架、分拣部、抓取部和工作台，旋转部与工作台旋转相连，夹持部包括至少三个夹持臂，夹持臂呈圆周分布于旋转部上，夹持臂相对夹持或松开物体，安装架固设于工作台上，拍摄部固定于安装架上且位于旋转部的上方，扫描部固定于安装架上且位于拍摄部的下方，抓取部的底座固定于工作台上且位于旋转部的一侧，分拣部固定于工作台上且临近抓取部设置。

在物体进行分拣前，先通过拍摄部拍摄物体颜色以及位置，扫描部扫描物体三维特征，从而便于抓取部根据物体的位置信息准确抓取物体，并将该物体放置于分拣部上，分拣部根据物体的颜色信息和三维特征信息以将物体准确分类，从而提高分拣精度；通过旋转部带动物体旋转，以便于扫描部摄取物体的三维特征；通过夹持部夹持物体，以防止物体被从旋转部上甩出；通过将拍摄部和扫描部固定于安装架上，以便于拍摄部拍摄物体的颜色和位置的同时，扫描部扫描物体的三维特征，从而节省时间，提高效率。

进一步的，夹持臂呈圆周分布于旋转部的旋转平台上，且夹持臂与旋转平台通过螺纹配合相连。

通过设置至少三个夹持臂，以便于更加稳固的夹持物体，防止物体被从旋转部上甩出；通过伸缩气缸带动夹持臂横移动作，以便于多个夹持臂之间配合，以夹持或松开物体。

进一步的，夹持臂的一端固设有柔性件，夹持臂的另一端固定于伸缩气缸的伸缩杆上，且任意两相邻夹持臂固设有柔性件的一端之间的距离小于两夹持臂固连于伸缩杆的一端之间的距离。

通过在夹持臂的端部设置柔性件，以防止多个夹持臂夹持物体时，将物体夹持变形，以使物体造成损伤。

进一步的，柔性件为吸盘组，吸盘组包括多个吸盘，吸盘呈线性排列于夹持臂上并吸附于夹持臂上。

通过将吸盘线性排列于夹持臂的端部，以便于夹持臂与物体抵接时，吸盘位于夹持臂与物体之间，从而避免夹持臂直接夹持物体，以致物体变形。

进一步的，安装架包括第一安装架和第二安装架，第一安装架固定于工作台上，第二安装架固定于第一安装架上，且与第一安装架垂直，拍摄部固定于第一安装架的顶端，扫描部固定于第二安装架上，扫描部位于拍摄部的下方。

通过将第二安装架固定于第一安装架上，以使扫描部位于拍摄部的下方，从而便于拍摄部拍和扫描部同时摄取物体信息，以提高工作效率。

进一步的，抓取部为机械手，机械手包括机械臂和夹爪，机械臂固定于工作台上，且位于旋转部一侧，夹爪转动设置于机械臂上。

通过机械臂带动夹爪上下移动或左右移动，从而便于夹爪抓取物体，避免掉落。

进一步的，旋转部包括电机和旋转平台，工作台上设有通孔，电机固定于工作台的下表面，旋转平台位于工作台的上表面，电机的输出轴穿过通孔且与旋转平台固定相连。

通过将电机固定于工作台的下表面，以便于通过电机对旋转平台起支撑作用，此外，通过电机带动旋转平台旋转，从而便于扫描部扫描物体的三维特征。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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。

图1为本实用新型提供的一种三维物体分拣教学平台的结构示意图；

图2为图1所示旋转平台与夹持臂的俯视图；

图3为图1所示机械手的结构示意图。

图中：1、拍摄部；11、单目摄像头；2、扫描部；21、三维扫描仪；3、抓取部；31、机械手；311、机械臂；3111、第一机械臂；3112、第二机械臂；312、夹爪；4、夹持部；41、夹持臂；411、凸台；42、伸缩气缸；43、柔性件；5、旋转部；51、旋转平台；511、凹槽；512、卡槽；6、安装架；61、第一安装架；62、第二安装架；7、分拣部；8、工作台；9、3D打印机；10、控制器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合图1-图3对该三维物体分拣教学平台的结构进行举例说明。

实施例1，该三维物体分拣教学平台包括拍摄部1、扫描部2、夹持部4、旋转部5、安装架6、分拣部7、抓取部3和工作台8，旋转部5与工作台8旋转相连，旋转部5包括电机和旋转平台51，工作台8上设有通孔，工作台8的下表面固定一电机支架，电机通过螺钉或螺栓等紧固件固定于电机支架上，旋转平台51位于工作台8的上表面，电机的输出轴穿过通孔并高于工作台8的上表面，以防止旋转平台51的下表面与工作台8接触从而发生磨损，旋转平台51套设于电机的输出轴上且与输出轴固定相连，夹持部4包括至少三个夹持臂41，三个夹持臂41呈圆周分布于旋转平台51上，旋转平台51上开设有凹槽511和三个卡槽512，三个卡槽512呈圆周分布于凹槽511的周侧，夹持臂41设置于凹槽511内，且夹持臂41的一端卡入卡槽512内，凹槽511底面设有螺纹，夹持臂41下表面设有螺纹，凹槽511的底面与夹持臂41下表面通过螺纹配合相连，从而便于调节三个夹持臂41的位置以使三个夹持臂配合夹持或松开物体，且夹持臂41在旋转平台51的带动下做同步旋转动作，夹持臂41的一端为凸台411，由于凸台411需要在夹持臂411夹持物体时抵接在物体表面，因此柔性件43为吸盘组，吸盘组包括多个吸盘，吸盘竖直排列并吸附于凸台411上，以使得吸盘背面与物体表面接触，从而避免凸台411与物体表面接触时，造成物体表面损伤，吸盘之间存在间距，安装架6包括第一安装架61和第二安装架62，第一安装架61位L型支架，第一安装架61通过螺钉或螺栓等紧固件固定于工作台8上，第二安装架62固定于第一安装架61上，第二安装架62与第一安装架61垂直，在本申请中，拍摄部1为单目摄像头11，用于识别物体的颜色，扫描部2为三维扫描仪21，用于识别物体三维特征并输出物体三维点云模型，抓取部3为机械手31，单目摄像头11固定于第一安装架61的顶端以位于旋转平台51上方，三维扫描仪21固定于第二安装架62上且位于单目摄像头11的下方，机械手31包括机械臂311和夹爪312，机械臂包括第一机械臂3111和第二机械臂3112，第一机械臂3111的下端固定于工作台8上，且与工作台8垂直，第一机械臂3111和第一安装架61位于旋转平台51的不同侧，从而避免机械臂311上的夹爪312与单目摄像头11之间发生干涉，第二机械臂3112与第一机械臂3111铰接，夹爪312转动设置于机械臂311上，分拣部7固定于工作台8上且临近机械手31设置，以便于机械手31将抓取的物体放置于分拣部7上。

该三维物体分拣教学平台还包括3D打印机9，3D打印机用于对三维扫描仪扫描得到的物体三维特征进行实体打印，3D打印机固定于工作台上。

在实际操作过程中，先将物体放置于旋转平台51上，再通过调整夹持臂41，以使得三个夹持臂41配合夹持物体，待夹持臂41夹持好物体后，启动电机驱动旋转平台51转动，单目摄像头11拍摄物体颜色和其所处的位置，三维扫描仪21扫描物体的三维特征，随后电机停止工作，旋转平台51停止旋转，调整夹持臂41相对于旋转平台51的位置从而松开物体，机械臂311根据单目摄像头11拍摄的物体的位置信息带动夹爪312抓取物体，并将其搬运至分拣部7，分拣部7根据单目摄像头11拍摄的物体的颜色信息以及三维扫描仪扫描的物体三维特征对其进行分拣，最后3D打印机对三维扫描仪扫描得到的物体三维特征进行实体打印。

实施例2，该三维物体分拣教学平台还包括控制器10，控制器10固定于工作台8上，且控制器10位于机械手31一侧，3D打印机8位于第一安装架61一侧，3D打印机9、单目摄像头11、三维扫描仪21和机械手31分别与控制器10电连接。

在实际操作过程中，先将物体放置于旋转平台51上，调整夹持臂41夹持物体，电机驱动旋转平台51转动，单目摄像头11拍摄物体颜色和其所处位置，三维扫描仪21扫描物体三维特征，控制器10接收单目摄像头11和三维扫描仪21摄取的物体信息后，控制电机停止驱动旋转平台51旋转，夹持臂41松开物体，控制器10控制机械手31抓取物体并将其放置于分拣部7上，控制器10控制分拣部7对物体进行分拣，从而准确分拣物体，在本实施例中，除采用控制器10控制以外，还可以通过人工手动控制。

综上所述，本实用新型先通过拍摄部拍摄物体的颜色及位置，扫描部扫描物体的三维特征，从而便于抓取部根据其位置信息准确抓取物体，并将该物体放置于分拣部上，分拣部根据物体的颜色信息和三维特征信息以将物体准确分类，从而提高分拣精度。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。

Claims (7)

1.一种三维物体分拣教学平台，其特征在于，包括拍摄部、扫描部、夹持部、旋转部、安装架、分拣部、抓取部和工作台，所述旋转部与所述工作台旋转相连，所述夹持部包括至少三个夹持臂，所述夹持臂呈圆周分布于所述旋转部上，夹持臂相对夹持或松开物体，所述安装架固设于所述工作台上，所述拍摄部固定于所述安装架上且位于所述旋转部的上方，所述扫描部固定于所述安装架上且位于所述拍摄部的下方，所述抓取部的底座固定于所述工作台上且位于所述旋转部的一侧，所述分拣部固定于所述工作台上且临近所述抓取部设置。

2.根据权利要求1所述的一种三维物体分拣教学平台，其特征在于，所述夹持臂呈圆周分布于所述旋转部的旋转平台上，且所述夹持臂与所述旋转平台通过螺纹配合相连。

3.根据权利要求2所述的一种三维物体分拣教学平台，其特征在于，所述夹持臂的一端固设有柔性件，所述夹持臂的另一端固定于伸缩气缸的伸缩杆上，且任意两相邻夹持臂固设有柔性件的一端之间的距离小于两夹持臂固连于伸缩杆的一端之间的距离。

4.根据权利要求3所述的一种三维物体分拣教学平台，其特征在于，所述柔性件为吸盘组，所述吸盘组包括多个吸盘，所述吸盘呈线性排列于所述夹持臂上并吸附于所述夹持臂上。

5.根据权利要求1所述的一种三维物体分拣教学平台，其特征在于，所述安装架包括第一安装架和第二安装架，所述第一安装架固定于所述工作台上，所述第二安装架固定于所述第一安装架上，且与所述第一安装架垂直，所述拍摄部固定于所述第一安装架的顶端，所述扫描部固定于所述第二安装架上，所述扫描部位于所述拍摄部的下方。

6.根据权利要求1所述的一种三维物体分拣教学平台，其特征在于，所述抓取部为机械手，所述机械手包括机械臂和夹爪，所述机械臂固定于所述工作台上，且位于所述旋转部一侧，所述夹爪转动设置于所述机械臂上。

7.根据权利要求1所述的一种三维物体分拣教学平台，其特征在于，所述旋转部包括电机和旋转平台，所述工作台上设有通孔，所述电机固定于所述工作台的下表面，所述旋转平台位于所述工作台的上表面，所述电机的输出轴穿过所述通孔且与所述旋转平台固定相连。

Images