CN210388481U - 基于工业机器人视觉的不规则产品加工设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及工业机器人视觉技术领域，具体提出的是基于工业机器人视觉的不规则产品加工设备。工业机器人视觉的不规则产品加工设备设备包括有数控机床、机械臂、产品传送装置、视觉系统和主控系统组成，是实现机械臂夹取待加工产品到异形夹头内部加工的控制过程，是定位传感器的位置感应指令机械臂将加工产品从异形夹头内部取出加工产品的控制过程。本申请的基于工业机器人视觉的不规则产品加工设备及其视觉控制充分运用工业视觉智能优势，实现了不规则产品在传送装置上加工实现了自动化生产，从而提高了生产效率，具有较高的推广价值。

Description

基于工业机器人视觉的不规则产品加工设备

技术领域

本申请涉及工业机器人视觉技术领域，具体提出的是基于工业机器人视觉的不规则产品加工设备。

背景技术

传统车床包括数控机床在内机床停车是没有定向停留的，产品加工完成后径向旋转停留位置是在任意位置上的，势必使机床卡盘每次夹持待加工产品的停留位置都是不一样的，待加工产品装夹由人工操作依赖于人的眼睛去识别机床卡盘的角度，利用手持工件和旋转卡盘来实现下一个待加工产品的装夹。

对于车床卡盘，操作者利用眼睛识别车床停车位置的方向，然后手持产品与夹具吻合，利用手的触觉来实现安装到位，上述操作通常用于比较规则和简单轴类的零件加工，像这样轴类等规则的产品在手工装夹对车床停车停留位置是没有要求的，因此，利用机械手对不规则异型产品进行装夹，对机床的停留位置提出了要求，使得现在的机械手对不规则异型产品进行装夹的自动化应用范围相对比较窄。对于不规则异型产品或有方向性异型的装夹在提出了方向性要求的同时，一方面是机床停车的位置是随机的，机床也没有定点停车确定停留位置的功能；另一方机械手要夹取送料传送装置上待加工产品其摆放也是任意的。机床停车的位置是随机和待加工产品随意不规则放置在送料装置上，加大了机械手臂的夹持夹取待加工产品的难度，限制了工业机器视觉在自动化领域中的应用。

发明内容

针对上述现有机床装夹对机床停车停留位置要求和送料传送装置任意摆放的待加工产品的技术现状，提出了解决的机械手夹取不规则产品的技术方案，具体提出了基于工业机器人视觉的不规则产品加工设备及其视觉控制以解决上述技术问题，其特征在于，所述的工业机器人视觉的不规则产品加工设备包括有数控机床、机械臂、产品传送装置、视觉系统和主控系统，本加工设备是指机械臂依靠视觉系统夹取待加工产品到异形夹头内部加工所参与设备的总和；所述的工业机器人视觉的不规则产品视觉控制利用定位传感器的位置感应和产品传送装置安装设置的相结合视觉系统，实现机械臂夹取待加工产品到异形夹头内部加工的控制过程，和定位传感器的位置感应指令机械臂将加工产品从异形夹头内部取出加工产品的控制过程。

具体的，在上述数控机床主轴上安装设置有定位传感器，所述的定位传感器具有执行感应记录数控机床停车后实时停车位置的模块；上述的数控机床具有机床卡盘，机床卡盘上安装设置有异形夹头，所述的异形夹头相匹配并能夹持待加工产品。上述数控机床停车后实时停车位置与异形夹头停留位置相同，因此，定位传感器记录数控机床每次在不同实时停车位置就是异形夹头的实时停留位置信息，所述的定位传感器在数控机床的实时停车位置与异形夹头的停留位置一致；上述定位传感器安装在数控机床主轴的末端，定位传感器记录数控机床上异形夹头的实时停车位置信息后，将此数据传送至主控系统。

上述的视觉系统具有视觉调试器、视觉摄像头支架、视觉显示屏和视觉摄像头组成，所述的视觉摄像头安装在视觉摄像头支架上，上述的视觉摄像头四周安装设置有光源，视觉显示屏具有观察图像和可以依靠视觉调试器调整视觉摄像头拍摄角度、图像大小等信息作用。上述的产品传送装置安装设置在视觉系统上，所述的视觉摄像头正对拍摄产品传送装置传送的待加工产品，上述机械臂安装设置在数控机床与视觉系统之间。机械臂执行的是从产品传送装置夹取不规则排列待加工产品到数控机床的异形夹头内部，以及机械臂从异形夹头内部夹取加工完成后的待加工产品，这是一个循环往复的过程。上述产品传送装置安装设置在视觉系统的台板上，使待加工产品在具有传送功能的产品传送装置上以不同的姿态不规则排列在视觉摄像头之下以一定的速度通过，便于视觉摄像头获取待加工产品在产品传送装置的位置方向信息。

步骤一，待加工产品在产品传送装置上，上述视觉摄像头对不规则排列并以一定速度在产品传送装置传送通过的待加工产品进行拍摄，由于异形夹头相匹配并能夹持待加工产品，因此，视觉摄像头拍摄到的待加工产品和异形夹头的位置信息相同。视觉摄像头摄像到待加工产品的位置视觉信息后，通过视觉调试器处理传送给机械臂，机械臂在对产品传送装置上的待加工产品的夹取有了方向和动作的指令，实现对待加工产品不规则排列下进行任意角度的精确夹持。

步骤二，在机械臂夹取了产品传送装置上的待加工产品后，需要将待加工产品夹取到异形夹头内部进行机加工。上述定位传感器将异形夹头的停留位置信息传送给主控系统；主控系统预判到夹取到的待加工产品的机械臂处于的等待点，主控系统将上述的异形夹头停留位置信息和机械臂处于的等待点信息相互结合进行运算，主控系统作出让机械臂执行夹持角度调整将将待加工产品成功夹取到异形夹头内部。在机械臂按照主控系统给出处理信号后，机械臂执行夹持待加工产品到异形夹头的方向和动作，使得在数控机床在任一停留位置的异形夹头上，机械臂都能够将待加工产品夹取后精准放置到异形夹头内部，供异形夹头卡住夹持以完成机加工。

作为上述的在机械臂夹取了产品传送装置上的待加工产品后，需要将待加工产品夹取到异形夹头内部进行机加工的过程，本申请还提出了与上述不同的信息处理方式，即，当定位传感器将异形夹头的停留位置信息传送给主控系统；视觉摄像头将拍摄到的传送装置上待加工产品视觉信息传送给主控系统，主控系统将上述的异形夹头停留位置信息和待加工产品在传送装置上位置信息相互结合进行运算，得出机械臂在传送装置上夹取待加工产品直接安装到异形夹头内部的执行动作和时间控制，同样与上述方案一样，实现了机械臂待加工产品在传送装置上直接夹取到异形夹头内部的过程。

步骤三，在上述机械臂的夹取下，待加工产品在异形夹头内部顺利完成加工后，还需要机械臂将异形夹头内部的待加工产品取出。加工完成后，安装在数控机床主轴的末端的定位传感器读取此时的数控机床停留位置信息，此停留位置信息先传送给主控系统，再由主控系统传送到机械臂，从而使机械臂像将待加工产品精准夹持到异形夹头内部一样将待加工产品从异形夹头内部取出，实现了机械臂后期待加工产品在数控机床任一停留位置下机械臂顺利夹取待加工产品脱离异形夹头。

本申请还提出了利用安装上述数控机床停车后实时停车位置与异形夹头停留位置由数控机床视觉摄像头来判断完成，视觉控制即异形夹头的停留位置由数控机床视觉摄像头拍摄来完成。

上述的数控机床视觉摄像头安装设置在数控机床的右边一侧，上述数控机床视觉摄像头与异形夹头的相对设置，所述的异形夹头的停留位置进行拍摄正对于数控机床视觉摄像头。

步骤一，待加工产品在产品传送装置上，上述视觉摄像头对不规则排列并以一定速度在产品传送装置传送通过的待加工产品进行拍摄，同时，数控机床视觉摄像头对异形夹头进行拍摄，视觉摄像头拍摄到的待加工产品和数控机床视觉摄像头拍摄到的异形夹头的位置信息相同。视觉摄像头摄像到待加工产品的位置视觉信息后，通过视觉调试器处理传送给机械臂，机械臂在对产品传送装置上的待加工产品的夹取有了方向和动作的指令，实现对待加工产品不规则排列下进行任意角度的精确夹持。

步骤二，在机械臂夹取了产品传送装置上的待加工产品后，需要将待加工产品夹取到异形夹头内部进行机加工。上述数控机床视觉摄像头拍摄到的异形夹头的位置信息传送给主控系统；主控系统预判到夹取到的待加工产品的机械臂处于的等待点，主控系统将上述的异形夹头停留位置信息和机械臂处于的等待点信息相互结合进行运算，主控系统作出让机械臂执行夹持角度调整将将待加工产品成功夹取到异形夹头内部。在机械臂按照主控系统给出处理信号后，机械臂执行夹持待加工产品到异形夹头的方向和动作，使得在数控机床在任一停留位置的异形夹头上，机械臂都能够将待加工产品夹取后精准放置到异形夹头内部，供异形夹头卡住夹持以完成机加工。

步骤三，在上述机械臂的夹取下，待加工产品在异形夹头内部顺利完成加工后，还需要机械臂将异形夹头内部的待加工产品取出。加工完成后，安装设置在数控机床右侧的数控机床视觉摄像头对异形夹头的停留位置进行拍摄信息，此停留位置信息先传送给主控系统，再由主控系统传送到机械臂，从而使机械臂像将待加工产品精准夹持到异形夹头内部一样将待加工产品从异形夹头内部取出，实现了后期待加工产品在数控机床任一停留位置下机械臂顺利夹取待加工产品脱离异形夹头。

上述三步骤，机械臂执行的是从产品传送装置夹取不规则排列待加工产品到数控机床的异形夹头内部，以及机械臂从异形夹头内部夹取加工完成后的待加工产品，这是一个循环往复的过程。

综上，从数控机床停车后的停留位置信息和视觉摄像头对待加工产品拍摄取得视觉信息，到机械臂成功将待加工产品夹持到异形夹头内部，再到加工后机械臂1将加工完成的待加工产品夹取脱离异形夹头，本申请的基于工业机器人视觉的不规则产品加工设备及其视觉控制充分运用工业视觉智能优势，实现了不规则产品在传送装置上加工实现了自动化生产，从而提高了生产效率，具有较高的推广价值。

附图说明

图1为本申请基于工业机器人视觉的不规则产品加工设备结构示意图；

图2为本申请基于工业机器人视觉的不规则产品加工设备的产品传送装置上待加工产品示意图；

图3为本申请基于工业机器人视觉的不规则产品加工设备的另一实施方案结构示意图。

附图中标记：1.机械臂；2.产品传送装置；3.待加工产品；4.光源；5.视觉摄像头；6.视觉摄像头支架；7.视觉调试器；8.视觉显示屏；9.主控系统；10.定位传感器；11.机床卡盘；12.异形夹头；13.数控机床；14.视觉系统；15.数控机床视觉摄像头。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的两个实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例一

在图1图2中，本申请基于工业机器人视觉的不规则产品加工设备及其视觉控制，其中加工设备包括有数控机床13、机械臂1、产品传送装置2、视觉系统14和主控系统9组成，本加工设备是指机械臂1依靠视觉系统14夹取待加工产品3到异形夹头12内部加工所参与设备的总和；所述基于工业机器人视觉的不规则产品视觉控制是指定位传感器10的位置感应和产品传送装置2安装设置的相结合视觉系统，本视觉控制是指机械臂1基于视觉系统14利用定位传感器10的位置感应实现机械臂1夹取待加工产品3到异形夹头12内部加工的控制过程，和定位传感器10的位置感应指令机械臂1将加工产品3从异形夹头12内部取出加工产品3的控制过程。

具体的，在上述数控机床13主轴上安装设置有定位传感器10，所述的定位传感器10具有执行感应记录数控机床13停车后实时停车位置的模块；上述的数控机床13具有机床卡盘11，机床卡盘11上安装设置有异形夹头12，所述的异形夹头12相匹配并能夹持待加工产品3。上述数控机床13停车后实时停车位置与异形夹头12停留位置相同，因此，定位传感器10记录数控机床13每次在不同实时停车位置就是异形夹头12的实时停留位置信息，所述的定位传感器10在数控机床13的实时停车位置与异形夹头12的停留位置一致；上述定位传感器10安装在数控机床13主轴的末端，定位传感器10记录数控机床13上异形夹头12的实时停车位置信息后，将此数据传送至主控系统9。

上述的视觉系统14具有视觉调试器7、视觉摄像头支架6、视觉显示屏8和视觉摄像头5组成，所述的视觉摄像头5安装在视觉摄像头支架6上，上述的视觉摄像头5四周安装设置有光源4，视觉显示屏8具有观察图像和可以依靠视觉调试器7调整视觉摄像头5拍摄角度、图像大小等信息作用。上述的产品传送装置2安装设置在视觉系统14上，所述的视觉摄像头5正对拍摄产品传送装置2传送的待加工产品3，上述机械臂1安装设置在数控机床13与视觉系统14之间。机械臂1执行的是从产品传送装置2夹取不规则排列待加工产品3到数控机床13的异形夹头12内部，以及机械臂1从异形夹头12内部夹取加工完成后的待加工产品3，这是一个循环往复的过程。上述产品传送装置2安装设置在视觉系统14的台板上，使待加工产品3在具有传送功能的产品传送装置2上以不同的姿态不规则排列在视觉摄像头5之下以一定的速度通过，便于视觉摄像头5获取待加工产品3在产品传送装置2的位置方向信息。

步骤一，待加工产品3在产品传送装置2上，上述视觉摄像头5对不规则排列并以一定速度在产品传送装置2传送通过的待加工产品3进行拍摄，由于异形夹头12相匹配并能夹持待加工产品3，因此，视觉摄像头5拍摄到的待加工产品3和异形夹头12的位置信息相同。视觉摄像头5摄像到待加工产品3的位置视觉信息后，通过视觉调试器7处理传送给机械臂1，机械臂1在对产品传送装置2上的待加工产品3的夹取有了方向和动作的指令，实现对待加工产品3不规则排列下进行任意角度的精确夹持。

步骤二，在机械臂1夹取了产品传送装置2上的待加工产品3后，需要将待加工产品3夹取到异形夹头12内部进行机加工。上述定位传感器10将异形夹头12的停留位置信息传送给主控系统9；主控系统9预判到夹取到的待加工产品3的机械臂1处于的等待点，主控系统9将上述的异形夹头12停留位置信息和机械臂1处于的等待点信息相互结合进行运算，主控系统9作出让机械臂1执行夹持角度调整将将待加工产品3成功夹取到异形夹头12内部。在机械臂1按照主控系统9给出处理信号后，机械臂1执行夹持待加工产品3到异形夹头12的方向和动作，使得在数控机床13在任一停留位置的异形夹头12上，机械臂1都能够将待加工产品3夹取后精准放置到异形夹头12内部，供异形夹头12卡住夹持以完成机加工。

作为上述的在机械臂1夹取了产品传送装置2上的待加工产品3后，需要将待加工产品3夹取到异形夹头12内部进行机加工的过程，本申请还提出了与上述不同的信息处理方式，即，当定位传感器10将异形夹头12的停留位置信息传送给主控系统9；视觉摄像头5将拍摄到的传送装置2上待加工产品3视觉信息传送给主控系统9，主控系统9将上述的异形夹头12停留位置信息和待加工产品3在传送装置2上位置信息相互结合进行运算，得出机械臂1在传送装置2上夹取待加工产品3直接安装到异形夹头12内部的执行动作和时间控制，同样与上述方案一样，实现了待加工产品3在传送装置2上直接夹取到异形夹头12内部的过程。

步骤三，在上述机械臂1的夹取下，待加工产品3在异形夹头12内部顺利完成加工后，还需要机械臂1将异形夹头1内部的待加工产品3取出。加工完成后，安装在数控机床13主轴的末端的定位传感器10读取此时的数控机床13停留位置信息，此停留位置信息先传送给主控系统9，再由主控系统9传送到机械臂1，从而使机械臂1像将待加工产品3精准夹持到异形夹头12内部一样将待加工产品3从异形夹头12内部取出，实现了后期待加工产品3在数控机床13任一停留位置下机械臂1顺利夹取待加工产品3脱离异形夹头12。

综上，从数控机床13停车后的停留位置信息和视觉摄像头5对待加工产品3拍摄取得视觉信息，到机械臂1成功将待加工产品3夹持到异形夹头12内部，再到加工后机械臂1将加工完成的待加工产品3夹取脱离异形夹头12，本申请的基于工业机器人视觉的不规则产品加工设备及其视觉控制充分运用工业视觉智能优势，实现了不规则产品在传送装置上加工实现了自动化生产，从而提高了生产效率，达到了机械换人的目的。

实施例二

在图3中，本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于上述数控机床13停车后实时停车位置与异形夹头12停留位置由数控机床视觉摄像头15来判断完成，视觉控制即由异形夹头12的停留位置由数控机床视觉摄像头15拍摄来完成。

上述的数控机床视觉摄像头15安装设置在数控机床13的右边一侧，上述数控机床视觉摄像头15与异形夹头12的相对设置，所述的异形夹头12的停留位置正对于数控机床视觉摄像头15。

在图2图3中，步骤一，待加工产品3在产品传送装置2上，上述视觉摄像头5对不规则排列并以一定速度在产品传送装置2传送通过的待加工产品3进行拍摄，同时，数控机床视觉摄像头15对异形夹头12进行拍摄，视觉摄像头5拍摄到的待加工产品3和数控机床视觉摄像头15拍摄到的异形夹头12的位置信息相同。视觉摄像头5摄像到待加工产品3的位置视觉信息后，通过视觉调试器7处理传送给机械臂1，机械臂1在对产品传送装置2上的待加工产品3的夹取有了方向和动作的指令，实现对待加工产品3不规则排列下进行任意角度的精确夹持。

步骤二，在机械臂1夹取了产品传送装置2上的待加工产品3后，需要将待加工产品3夹取到异形夹头12内部进行机加工。上述数控机床视觉摄像头15拍摄到的异形夹头12的位置信息传送给主控系统9；主控系统9预判到夹取到的待加工产品3的机械臂1处于的等待点，主控系统9将上述的异形夹头12停留位置信息和机械臂1处于的等待点信息相互结合进行运算，主控系统9作出让机械臂1执行夹持角度调整将将待加工产品3成功夹取到异形夹头12内部。在机械臂1按照主控系统9给出处理信号后，机械臂1执行夹持待加工产品3到异形夹头12的方向和动作，使得在数控机床13在任一停留位置的异形夹头12上，机械臂1都能够将待加工产品3夹取后精准放置到异形夹头12内部，供异形夹头12卡住夹持以完成机加工。

步骤三，在上述机械臂1的夹取下，待加工产品3在异形夹头12内部顺利完成加工后，还需要机械臂1将异形夹头1内部的待加工产品3取出。加工完成后，安装设置在数控机床13右侧的数控机床视觉摄像头15对异形夹头12的停留位置进行拍摄信息，此停留位置信息先传送给主控系统9，再由主控系统9传送到机械臂1，从而使机械臂1像将待加工产品3精准夹持到异形夹头12内部一样将待加工产品3从异形夹头12内部取出，实现了后期待加工产品3在数控机床13任一停留位置下机械臂1顺利夹取待加工产品3脱离异形夹头12。

以上所述仅为本申请的优选的两个实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (4)

1.基于工业机器人视觉的不规则产品加工设备，其特征在于，所述的工业机器人视觉的不规则产品加工设备包括有数控机床、机械臂、产品传送装置、视觉系统和主控系统，所述数控机床主轴上安装设置有定位传感器，所述定位传感器是执行感应记录数控机床停车后实时停车位置的模块，所述的视觉系统具有视觉调试器、视觉摄像头支架、视觉显示屏和视觉摄像头，所述视觉摄像头正对拍摄产品传送装置传送的待加工产品，所述的数控机床具有机床卡盘，所述的机床卡盘上安装设置有异形夹头，所述的异形夹头相匹配并能夹持待加工产品，所述数控机床的右边一侧安装设置有数控机床视觉摄像头，所述的数控机床视觉摄像头与异形夹头的相对设置。

2.根据权利要求1所述的基于工业机器人视觉的不规则产品加工设备，其特征在于，所述加工设备是指机械臂依靠视觉系统夹取待加工产品到异形夹头内部加工所参与设备的总和，所述的机械臂安装设置在数控机床与视觉系统之间，所述的定位传感器安装在数控机床主轴的末端。

3.根据权利要求1所述的基于工业机器人视觉的不规则产品加工设备，其特征在于，所述的视觉摄像头安装在视觉摄像头支架上，所述的视觉摄像头四周安装设置有光源，所述的产品传送装置安装设置在视觉系统上。

4.根据权利要求1所述的基于工业机器人视觉的不规则产品加工设备，其特征在于，所述异形夹头的停留位置正对于数控机床视觉摄像头。

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