CN212763571U - 带视觉识别的拆垛机器人和拆垛系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种带视觉识别的拆垛机器人和拆垛系统，其中，所述带视觉识别的拆垛机器人包括：工业机器人；和抓取夹具，所述抓取夹具设于所述工业机器人，所述抓取夹具包括：框架，所述框架与所述工业机器人连接；吸盘结构，用于吸取产品，所述吸盘结构设于所述框架；托底结构，用于夹取产品，所述托底结构设于所述框架；视觉相机组件，用于拍照分析产品垛型，所述视觉相机组件设于所述框架；和照明灯组件，用于补光，所述照明灯组件设于所述框架。本实用新型技术方案旨在提供一种2D视觉相机识别垛型、检测高反光面产品、提高产能、降低员工劳动作业强度且降低用人成本的带视觉识别的拆垛机器人。

Description

带视觉识别的拆垛机器人和拆垛系统

技术领域

本实用新型涉及拆垛技术领域，特别涉及一种带视觉识别的拆垛机器人及应用该带视觉识别的拆垛机器人的拆垛系统。

背景技术

目前整垛的物料拆垛，都是由人工搬运分拣完成。

但本申请发明人在实现本申请实施例中实用新型技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

由于码放物料都是1.5米高左右，单垛产品数量多且重量重，通过人工搬运需要员工反复弯腰起身，劳动强度大且效率低，严重的会导致员工关节损失或者腰肌劳损，若增加人工以满足生产需求则增加了成本。

上述内容仅用于辅助理解本申请的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种带视觉识别的拆垛机器人，旨在提供一种2D视觉相机识别垛型、检测高反光面产品、提高产能、降低员工劳动作业强度且降低用人成本的带视觉识别的拆垛机器人。

为实现上述目的，本实用新型提出的带视觉识别的拆垛机器人，用于产品拆垛，所述带视觉识别的拆垛机器人包括：

工业机器人；和

抓取夹具，所述抓取夹具设于所述工业机器人，所述抓取夹具包括：

框架，所述框架与所述工业机器人连接；

吸盘结构，用于吸取产品，所述吸盘结构设于所述框架；

托底结构，用于夹取产品，所述托底结构设于所述框架；

视觉相机组件，用于拍照分析产品垛型，所述视觉相机组件设于所述框架；和

照明灯组件，用于补光，所述照明灯组件设于所述框架。

在一实施例中，所述视觉相机组件包括：

相机支架，所述相机支架设于所述框架；和

视觉相机，所述视觉相机设于所述相机支架。

在一实施例中，所述照明灯组件包括：

照明灯支架，所述照明灯支架设于所述框架；和

照明灯，所述照明灯设于所述照明灯支架；

所述照明灯组件有多个，多个所述照明灯组件临近所述框架的外侧边缘设置。

在一实施例中，所述吸盘结构包括：

第一气缸支架，所述第一气缸支架设于所述框架；

第一气缸，所述第一气缸设于所述第一气缸支架；和

吸盘，所述吸盘设于所述第一气缸。

在一实施例中，所述吸盘结构有多个，多个所述吸盘结构沿同一方向间隔设置。

在一实施例中，所述托底结构包括两个托底组件，两个所述托底组件对称设置，所述托底组件包括：

第二气缸支架，所述第二气缸支架设于所述框架；

第二气缸，所述第二气缸设于所述第二气缸支架；和

托起部，所述托起部设于所述第二气缸；

对称设置的两个所述第二气缸驱动两个所述托起部相向运动或者背向运动。

在一实施例中，所述托底结构有多个，多个所述托底结构沿同一方向间隔设置。

本实用新型还提出一种拆垛系统，所述拆垛系统包括：

整垛输送线，用于输送整垛产品；

如上述所述的带视觉识别的拆垛机器人，所述带视觉识别的拆垛机器人临近所述整垛输送线设置；

产品输送线，所述产品输送线临近所述带视觉识别的拆垛机器人设置；

分料机构，所述分料机构临近所述产品输送线的输入端设置；

纸箱包装机，所述纸箱包装机临近所述产品输送线的输出端设置；和

纸箱输送线，所述纸箱输送线临近所述纸箱包装机的输出端设置。

在一实施例中，所述整垛输送线有两个，两个所述整垛输送线相互平行且间隔设置。

在一实施例中，所述分料机构包括：

分料支架，所述分料支架临近所述产品输送线的输入端设置；

滚筒，所述滚筒有多个，多个所述滚筒可转动地设于所述分料支架，

驱动电机，所述驱动电机设于所述分料支架且与所述滚筒通过链条连接；和

推送组件，所述推送组件设于所述分料支架，所述推送组件包括：

推送座，所述推送座设于所述分料支架；

推送气缸，所述推送气缸设于所述推送座；和

推送板，所述推送板设于所述推送气缸；

所述推送组件将位于所述滚筒的产品依次推送至所述产品输送线。

本实用新型技术方案通过采用工业机器人和设于工业机器人的抓取夹具，抓取夹具包括框架、吸盘结构、托底结构、视觉相机组件和照明灯组件，吸盘结构通过真空吸附的方式吸取整垛物料上的单个或者多个产品，托底结构在吸盘结构完成产品吸附后对产品起到支撑的作用，视觉相机组件通过拍照分析产品垛型，将光信号转变成电信号并反馈给工业机器人，实现工业机器人有序且准确地抓取产品，照明灯组件用于补光，降低视觉相机组件的识别难度，特别是解决带有透明薄膜包装的产品识别难度低的问题，由于采用了以上技术手段，所以，有效解决了现有技术中通过人工搬运需要员工反复弯腰起身，劳动强度大且效率低，严重的会导致员工关节损失或者腰肌劳损，若增加人工以满足生产需求则增加了成本的技术问题，进而实现了提高产能、降低员工劳动作业强度且降低用人成本的技术效果。

附图说明

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型带视觉识别的拆垛机器人一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型抓取夹具的结构示意图；

图3为本实用新型抓取夹具的结构示意图；

图4为本实用新型框架与吸盘结构的连接结构示意图；

图5为本实用新型框架与托底结构的连接结构示意图；

图6为本实用新型框架与视觉相机组件的连接结构示意图；

图7为本实用新型框架与照明灯组件的连接结构示意图；

图8为本实用新型吸盘结构的结构示意图；

图9为本实用新型托底组件的结构示意图；

图10为本实用新型视觉相机组件的结构示意图；

图11为本实用新型拆垛系统一实施例的结构示意图；

图12为本实用新型分料支架的的结构示意图；

附图标号说明：

拆垛系统100；带视觉识别的拆垛机器人10；工业机器人11；抓取夹具12；框架121；吸盘结构122；第一气缸支架1221；第一气缸1222；吸盘1223；托底结构123；托底组件1231；第二气缸支架1231a；第二气缸1231b；托起部1231c；视觉相机组件124；相机支架1241；视觉相机1242；照明灯组件125；照明灯支架1251；照明灯1252；整垛输送线20；产品输送线30；分料机构40；分料支架41；滚筒42；驱动电机43；推送组件44；推送座441；推送气缸442；推送板443；纸箱包装机50；纸箱输送线60；电控控制装置70；安全围80。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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；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。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种带视觉识别的拆垛机器人10，该带视觉识别的拆垛机器人10基于视觉相机组件124，对有规则或者无规则的整垛进行拆垛，可以应用于食品包装、家电或者化妆品行业等行业的拆垛，本实用新型的带视觉识别的拆垛机器人10还具有照明灯组件125，适用于透明薄膜包装的产品，照明灯组件125的设置提高了定位精度，降低了视觉相机组件124识别的难度。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

在本实用新型的实施例中，该带视觉识别的拆垛机器人10用于产品拆垛，如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，带视觉识别的拆垛机器人10包括工业机器人11和抓取夹具12，其中，抓取夹具12设于工业机器人11，抓取夹具12包括框架121、吸盘结构122、托底结构123、视觉相机组件124和照明灯组件125，框架121与工业机器人11连接；吸盘结构122用于吸取产品，吸盘结构122设于框架121；托底结构123用于夹取产品，托底结构123设于框架121；视觉相机组件124用于拍照分析产品垛型，视觉相机组件124设于框架121；照明灯组件125用于补光，照明灯组件125设于框架121。

可以理解地，工业机器人11是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能，抓取夹具12具体设于工业机器人11的执行结构末端，以实现产品在不同位置之间的输送；在抓取产品时，视觉相机组件124通过拍照分析产品的垛型，照明灯组件125用于补光以降低视觉相机组件124的识别难度，吸盘结构122通过真空吸附的方式吸取产品，托底结构123对产品起到支撑作用，避免在运输过程中产品掉落，通过工业机器人11，可以实现将产品从整垛产品向其他输送线进行输送。

本实用新型技术方案通过采用工业机器人11和设于工业机器人11的抓取夹具12，抓取夹具12包括框架121、吸盘结构122、托底结构123、视觉相机组件124和照明灯组件125，吸盘结构122通过真空吸附的方式吸取整垛物料上的单个或者多个产品，托底结构123在吸盘结构122完成产品吸附后对产品起到支撑的作用，视觉相机组件124通过拍照分析产品垛型，将光信号转变成电信号并反馈给工业机器人11，实现工业机器人11有序且准确地抓取产品，照明灯组件125用于补光，降低视觉相机组件124的识别难度，特别是解决带有透明薄膜包装的产品识别难度低的问题，由于采用了以上技术手段，所以，有效解决了现有技术中通过人工搬运需要员工反复弯腰起身，劳动强度大且效率低，严重的会导致员工关节损失或者腰肌劳损，若增加人工以满足生产需求则增加了成本的技术问题，进而实现了提高产能、降低员工劳动作业强度且降低用人成本的技术效果。

在本实用新型的实施例中，如图6和图10所示，视觉相机组件124包括相机支架1241和视觉相机1242，其中，相机支架1241设于框架121；视觉相机1242设于相机支架1241。相机支架1241通过螺纹紧固件与框架121实现连接，视觉相机1242通过螺纹紧固件与相机支架1241实现连接。视觉相机组件124设于框架121，且视觉相机1242所处的位置不会被吸盘结构122或者托底结构123所遮挡，视觉相机1242的拍摄角度朝下，即抓取夹具12在抓取产品时，视觉相机1242可以拍摄到产品的垛型。在本实施例中，视觉相机组件124位于框架121靠中间的位置，以保证夹取时可以大范围拍摄到产品。

在本实用新型的实施例中，如图2、图3和图7所示，照明灯组件125包括照明灯支架1251和照明灯1252，其中，照明灯支架1251设于框架121；照明灯1252设于照明灯支架1251。照明灯组件125有多个，多个照明灯组件125临近框架121的外侧边缘设置。照明灯支架1251通过螺纹紧固件与框架121实现连接，照明灯1252通过螺纹紧固件与照明灯支架1251实现连接。在本实施例中，框架121呈方形，照明灯1252采用条形灯，照明灯1252有四个，且分别设于框架121的四条边，以保证光源充足，照明灯1252光源朝下，即抓取夹具12在抓取产品时，照明灯1252可照射到产品，从而实现降低视觉相机组件124识别产品的难度，特别是带有透明薄膜包装的产品。

在本实用新型的实施例中，如图4和图8所示，吸盘结构122包括第一气缸支架1221、第一气缸1222和吸盘1223，其中，第一气缸支架1221设于框架121；第一气缸1222设于第一气缸支架1221；吸盘1223设于第一气缸1222。第一气缸1222用于驱动吸盘1223上下运动，吸盘1223连通真空泵，通过真空吸附实现吸取产品。在本实施例中，第一气缸1222用于驱动吸盘1223上下运动，即第一气缸1222驱动吸盘1223靠近或者远离整垛的产品，在需要吸取产品时，第一气缸1222驱动吸盘1223向下运动，使吸盘1223通过真空吸附的作用实现吸取产品，在完成吸取之后，第一气缸1222驱动吸盘1223向上运动，使产品位于托底结构123之间。

在本实用新型的实施例中，吸盘结构122有多个，多个吸盘结构122沿同一方向间隔设置。多个吸盘结构122相互独立、互不干扰，根据视觉相机组件124拍摄的产品垛型，从而判定可单次抓取多个或者分多次抓取。在本实施例中，吸盘结构122设有三个，即抓取夹具12一次完成三个产品的抓取，并将该三个产品抓取至指定输送线或者工位，从而提高了生产效率。

在本实用新型的实施例中，如图5和图9所示，托底结构123包括两个托底组件1231，两个托底组件1231对称设置，托底组件1231包括第二气缸支架1231a、第二气缸1231b和托起部1231c，其中，第二气缸支架1231a设于框架121；第二气缸1231b设于第二气缸支架1231a；托起部1231c设于第二气缸1231b；对称设置的两个第二气缸1231b驱动两个托起部1231c相向运动或者背向运动。在夹取产品的过程中，第二气缸1231b驱动托起部1231c背向运动，使吸盘1223可以在第一气缸1222的驱动下向下运动进行吸取产品，吸盘1223在吸取产品之后，在第一气缸1222的驱动下向上运动，第二气缸1231b驱动托起部1231c相向运动，吸盘1223停止吸取，产品自然落下后通过对称设置的两个托起部1231c实现支撑，托底结构123保证产品在运输过程中的稳定性，避免产品掉落。

在本实用新型的实施例中，托底结构123有多个，多个托底结构123沿同一方向间隔设置。托底结构123的数量与吸盘结构122的数量相同，且在位置时一一对应，在本实施例中，托底结构123的数量为三个。

在本实用新型的实施例中，如图5和图9所示，托底结构123还包括阻挡块，阻挡块的形状呈直角三棱柱，阻挡块设于托起部1231c的内侧，起到阻挡产品掉落的作用，在托起部1231c背向运动放下产品时，阻挡块的斜面也可以起到缓冲的作用，避免产品直接掉落造成损伤。

本实用新型还提出一种拆垛系统100，如图11和图12所示，该拆垛系统100包括整垛输送线20、产品输送线30、分料机构40、纸箱包装机50、纸箱输送线60和带视觉识别的拆垛机器人10，该带视觉识别的拆垛机器人10的具体结构参照上述实施例，由于本拆垛系统100采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

在本实用新型的实施例中，如图11和图12所示，整垛输送线20用于输送整垛产品；带视觉识别的拆垛机器人10临近整垛输送线20设置；产品输送线30临近带视觉识别的拆垛机器人10设置；分料机构40临近产品输送线30的输入端设置；纸箱包装机50临近产品输送线30的输出端设置；纸箱输送线60临近纸箱包装机50的输出端设置。

本实用新型通过采用带视觉识别的拆垛机器人10，将位于整垛输送线20的产品放置到分料机构40进行分料，分料机构40将产品依次推送至产品输送线30，产品输送线30将产品输送至纸箱包装机50实现装箱，纸箱输送线60将完成装箱的产品送出。以上过程无需人工操作，解决透明薄膜分拣识别难度、降低职业病工伤发生率、解决工厂订单多现有人力无法满足其产能的问题，通过本实用新型的拆垛系统100，提高了产品生产包装效率，由原来4.8秒/单包提升到3.6秒/单包，避免员工长时间在噪音大的环境中连续作业，且能够适应不同的有规则或者无规则的垛型拆除，对于带透明薄膜包装的产品亦可正确识别，此外，本实用新型采用带视觉识别系统的拆垛机器人10可以适应不同层数的变化，视觉相机组件124对于高反光面、不同颜色包装的产品均可精准识别。

在本实用新型的实施例中，整垛输送线20有两个，两个整垛输送线20相互平行且间隔设置。整垛输送线20和分料机构40均在带视觉识别的拆垛机器人10的可活动范围内，即带视觉识别的拆垛机器人10可抓取任意一条整垛输送线20上的产品至分料机构40。

在本实用新型的实施例中，如图12所示，分料机构40包括分料支架41、滚筒42、驱动电机43和推送组件44，其中，分料支架41临近产品输送线30的输入端设置；滚筒42有多个，多个滚筒42可转动地设于分料支架41，驱动电机43设于分料支架41且与滚筒42通过链条连接；推送组件44设于分料支架41，推送组件44包括推送座441、推送气缸442和推送板443，推送座441设于分料支架41；推送气缸442设于推送座441；推送板443设于推送气缸442；推送组件44将位于滚筒42的产品依次推送至产品输送线30。在本实施例中，滚筒42在驱动电机43的驱动下将产品移动至临近推送组件44的位置，推送组件44依次推送产品至产品输送线30，再由产品输送线30将产品输送至纸箱包装机50进行包装。

在本实用新型的实施例中，如图11和图12所示，拆垛系统100还包括电控控制装置70，通过该电控控制装置70实现产品的抓取、分料、运输、包装以及出料等工序。

在本实用新型的实施例中，拆垛系统100还包括安全围80，安全围80围设于带视觉识别的拆垛机器人10、整垛输送线20、产品输送线30和纸箱输送线60，安全围80的设置旨在保护员工安全，同时也降低作业时的噪音。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种带视觉识别的拆垛机器人，用于产品拆垛，其特征在于，所述带视觉识别的拆垛机器人包括：

工业机器人；和

抓取夹具，所述抓取夹具设于所述工业机器人，所述抓取夹具包括：

框架，所述框架与所述工业机器人连接；

吸盘结构，用于吸取产品，所述吸盘结构设于所述框架；

托底结构，用于夹取产品，所述托底结构设于所述框架；

视觉相机组件，用于拍照分析产品垛型，所述视觉相机组件设于所述框架；和

照明灯组件，用于补光，所述照明灯组件设于所述框架。

2.如权利要求1所述的带视觉识别的拆垛机器人，其特征在于，所述视觉相机组件包括：

相机支架，所述相机支架设于所述框架；和

视觉相机，所述视觉相机设于所述相机支架。

3.如权利要求1所述的带视觉识别的拆垛机器人，其特征在于，所述照明灯组件包括：

照明灯支架，所述照明灯支架设于所述框架；和

照明灯，所述照明灯设于所述照明灯支架；

所述照明灯组件有多个，多个所述照明灯组件临近所述框架的外侧边缘设置。

4.如权利要求1所述的带视觉识别的拆垛机器人，其特征在于，所述吸盘结构包括：

第一气缸支架，所述第一气缸支架设于所述框架；

第一气缸，所述第一气缸设于所述第一气缸支架；和

吸盘，所述吸盘设于所述第一气缸。

5.如权利要求4所述的带视觉识别的拆垛机器人，其特征在于，所述吸盘结构有多个，多个所述吸盘结构沿同一方向间隔设置。

6.如权利要求1所述的带视觉识别的拆垛机器人，其特征在于，所述托底结构包括两个托底组件，两个所述托底组件对称设置，所述托底组件包括：

第二气缸支架，所述第二气缸支架设于所述框架；

第二气缸，所述第二气缸设于所述第二气缸支架；和

托起部，所述托起部设于所述第二气缸；

对称设置的两个所述第二气缸驱动两个所述托起部相向运动或者背向运动。

7.如权利要求6所述的带视觉识别的拆垛机器人，其特征在于，所述托底结构有多个，多个所述托底结构沿同一方向间隔设置。

8.一种拆垛系统，用于产品拆垛及装箱，其特征在于，所述拆垛系统包括：

整垛输送线，用于输送整垛产品；

如权利要求1至7任一项所述的带视觉识别的拆垛机器人，所述带视觉识别的拆垛机器人临近所述整垛输送线设置；

产品输送线，所述产品输送线临近所述带视觉识别的拆垛机器人设置；

分料机构，所述分料机构临近所述产品输送线的输入端设置；

纸箱包装机，所述纸箱包装机临近所述产品输送线的输出端设置；和

纸箱输送线，所述纸箱输送线临近所述纸箱包装机的输出端设置。

9.如权利要求8所述的拆垛系统，其特征在于，所述整垛输送线有两个，两个所述整垛输送线相互平行且间隔设置。

10.如权利要求8所述的拆垛系统，其特征在于，所述分料机构包括：

分料支架，所述分料支架临近所述产品输送线的输入端设置；

滚筒，所述滚筒有多个，多个所述滚筒可转动地设于所述分料支架，

驱动电机，所述驱动电机设于所述分料支架且与所述滚筒通过链条连接；和

推送组件，所述推送组件设于所述分料支架，所述推送组件包括：

推送座，所述推送座设于所述分料支架；

推送气缸，所述推送气缸设于所述推送座；和

推送板，所述推送板设于所述推送气缸；

所述推送组件将位于所述滚筒的产品依次推送至所述产品输送线。

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