CN219384129U - 一种基于机器人视觉的纸张输送装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于机器人视觉的纸张输送装置，包括机架、工作台、吸纸机构和视觉模块。机架设置有横梁，工作台位于横梁的下方，工作台的上端面设置有用于定位放置的纸张的定位机构；吸纸机构包括摆臂和伺服系统，摆臂设置有若干真空吸盘，伺服系统能够驱动摆臂进行移动；视觉模块包括工业相机、环形光源和工控机，工业相机朝向工作台的一端设置有工业镜头，环形光源位于工业镜头的正下方并且二者同轴心布置；工控机与伺服系统通过电性连接，并且通过以太网网络与工业相机连接。本实用新型提供的基于机器人视觉的纸张输送装置能够通过机器人视觉定位以及定位机构的辅助定位，使得吸纸机构能够自动进行动作上的调整以适应不同尺寸的纸张。

Description

一种基于机器人视觉的纸张输送装置

技术领域

本实用新型涉及纸张输送设备技术领域，特别涉及一种基于机器人视觉的纸张输送装置。

背景技术

在纸张印刷的生产过程中，需要在多个设备之间进行纸张的输送，相关技术中通过摆臂机器人驱使真空吸盘进行纸张的吸取与运输，但是纸张的尺寸有多种，该机构不能自动进行动作上的调整以适应不同尺寸的纸张，而是需要人工进行调整，使得生产效率低，并且不能适应不同尺寸的纸张的生产需求，生产加工的灵活性低。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种基于机器人视觉的纸张输送装置，能够通过机器人视觉定位以及定位机构的辅助定位，使得吸纸机构能够自动进行动作上的调整以适应不同尺寸的纸张，从而提高生产加工的灵活性以及生产效率。

根据本实用新型提出的一种基于机器人视觉的纸张输送装置，包括机架、工作台、吸纸机构以及视觉模块，所述机架设置有横梁；所述工作台位于所述横梁的下方，所述工作台的上端面设置有定位机构，所述定位机构用于定位放置的纸张；所述吸纸机构连接于所述横梁，所述吸纸机构包括摆臂和伺服系统，所述摆臂设置有若干真空吸盘，所述伺服系统驱动所述摆臂移动；所述视觉模块包括工业相机、环形光源和工控机，所述工业相机连接于所述横梁，所述工业相机朝向所述工作台的一端设置有工业镜头，所述环形光源位于所述工业镜头的正下方，所述工业镜头与所述环形光源同轴心布置，所述工控机与所述伺服系统通过电性连接，并且通过以太网网络与所述工业相机连接。

根据本实用新型上述实施例的基于机器人视觉的纸张输送装置，至少具有如下有益效果：

将纸张放置到工作台时，通过定位机构进行纸张的定位，使得纸张的位置固定，通过工业相机对纸张进行图像采集并将图像信息传输到工控机，工控机进行图像的特征提取和分析并计算得到纸张的一个角点的坐标信息，然后工控机将识别到的角点坐标信息发送给伺服系统，伺服系统根据坐标信息控制摆臂从初始位置移动到该角点位置并进行纸张的吸取，从而使得吸纸机构能够自动进行动作上的调整以适应不同尺寸的纸张，从而提高生产加工的灵活性以及生产效率。

根据本实用新型的一些实施例，所述定位机构包括两个相互垂直的定位板，两个所述定位板用于抵接纸张相邻的两个侧边。

根据本实用新型的一些实施例，所述定位板和所述工作台均为黑色。

根据本实用新型的一些实施例，所述伺服系统包括Y轴模组和X轴模组，所述Y轴模组固定于所述横梁，所述Y轴模组连接所述X轴模组并且能够驱动所述X轴模组沿着Y轴移动，所述X轴模组连接所述摆臂并且能够驱动所述摆臂沿着X轴移动。

根据本实用新型的一些实施例，所述Y轴模组包括第一支撑板、第一伺服电机和第一滚珠丝杠副，所述第一支撑板的上端面固接于所述横梁，所述第一支撑板的下端面固接有两个平行布置的Y轴滑轨，两个所述Y轴滑轨之间设置有两个第一支座，所述第一滚珠丝杠副包括第一丝杆和第一螺母，所述第一螺母套设于所述第一丝杆并且与所述第一丝杆螺纹配合连接，所述第一丝杆安装于两个所述第一支座并且与所述Y轴滑轨平行，所述第一伺服电机安装于所述第一支撑板的一端，所述第一伺服电机的输出轴与所述第一丝杆通过联轴器连接。

根据本实用新型的一些实施例，两个所述第一支座之间设置有两个第一限位座，所述第一螺母能够抵接所述第一限位座。

根据本实用新型的一些实施例，所述X轴模组包括第二支撑板、第二伺服电机和第二滚珠丝杠副，所述第二支撑板的上端面固接所述第一螺母，所述第二支撑板的上端面固接有多个第一滑块，所述第一滑块滑设于所述Y轴滑轨，所述第二支撑板的下端面固接有两个平行布置的X轴滑轨，两个所述X轴滑轨之间设置有两个第二支座，所述第二滚珠丝杠副包括第二丝杆和第二螺母，所述第二螺母套设于所述第二丝杆并且与所述第二丝杆螺纹配合连接，所述第二丝杆安装于两个所述第二支座并且与所述X轴滑轨平行，所述第二伺服电机安装于所述第二支撑板的一端，所述第二伺服电机的输出轴与所述第二丝杆通过联轴器连接。

根据本实用新型的一些实施例，两个所述第二支座之间设置有两个第二限位座，所述第二螺母能够抵接所述第二限位座。

根据本实用新型的一些实施例，所述摆臂包括第三支撑板、第一气缸和连接板，所述第三支撑板的上端面固接所述第二螺母，所述第三支撑板的上端面固接有多个第二滑块，所述第二滑块滑设于所述X轴滑轨，所述第一气缸固接于所述第三支撑板的下端面，所述第一气缸的活塞杆沿着Z轴延伸，所述连接板为直角形，所述连接板的一端固接所述第一气缸的活塞杆的端部，另一端设置有两个所述真空吸盘，所述真空吸盘朝向所述工作台。

根据本实用新型的一些实施例，所述视觉模块还包括延长臂和安装支架，所述延长臂与所述横梁的方向垂直，所述延长臂的一端固接于所述横梁的上端面，另一端连接所述安装支架，所述工业相机安装于所述安装支架的顶部，所述环形光源安装于所述安装支架的底部。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型一些实施例的基于机器人视觉的纸张输送装置的结构示意图；

图2是本实用新型一些实施例的基于机器人视觉的纸张输送装置的局部结构示意图；

图3是本实用新型一些实施例的基于机器人视觉的纸张输送装置的另一局部结构示意图；

图4是本实用新型一些实施例的吸纸机构的结构示意图；

图5是本实用新型一些实施例的Y轴模组的结构示意图；

图6是本实用新型一些实施例的X轴模组的结构示意图；

图7是本实用新型一些实施例的摆臂的结构示意图。

其中，附图标记：

机架100；横梁110；

工作台200；

定位机构300；定位板310；

吸纸机构400；Y轴模组410；第一支撑板411；第一伺服电机412；Y轴滑轨413；第一支座414；第一丝杆415；第一螺母416；第一限位座417；X轴模组420；第二支撑板421；第二伺服电机422；X轴滑轨423；第二支座424；第二丝杆425；第二螺母426；第二限位座427；第一滑块428；摆臂430；真空吸盘431；第三支撑板432；第一气缸433；连接板434；第二滑块435；

视觉模块500；工业相机510；工业镜头520；环形光源530；延长臂540；安装支架550；

纸张600。

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，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1和图2，根据本实用新型提出的一种基于机器人视觉的纸张输送装置，包括有机架100、工作台200、吸纸机构400和视觉模块500。机架100设置有横梁110，工作台200位于横梁110的下方，工作台200的上端面设置有用于定位放置的纸张600的定位机构300；吸纸机构400连接于横梁110，吸纸机构400包括有摆臂430和伺服系统，摆臂430设置有若干真空吸盘431，伺服系统能够驱动摆臂430进行移动；视觉模块500包括工业相机510、环形光源530和工控机，工业相机510连接于横梁110，用于采集工作台200上纸张的图像，工业相机510朝向工作台200的一端设置有工业镜头520，环形光源530位于工业镜头520的正下方并且二者同轴心布置；工控机与伺服系统通过电性连接，并且通过以太网网络与工业相机510连接。

可以理解的是，将纸张600放置到工作台200时，通过定位机构300进行纸张600的定位，使得纸张600的位置固定，通过工业相机510对纸张600进行图像采集并将图像信息传输到工控机，工控机配置有图像处理软件，能够对收集的图像进行图像的特征提取和分析。由于工业相机510、工作台200以及吸纸机构400的初始位置都是固定的，图像处理软件能够通过分析纸张600相对于工业相机510的坐标信息，并计算得到纸张600的一个角点的坐标信息，然后工控机将识别到的角点坐标信息发送给伺服系统，伺服系统根据坐标信息控制摆臂430从初始位置移动到该角点位置并进行纸张600的吸取，从而使得吸纸机构400能够自动进行动作上的调整以适应不同尺寸的纸张600，从而提高生产加工的灵活性以及生产效率。

可以理解的是，由于纸张600的厚度很小，因此通过真空吸盘431只吸取角点也能把纸张600吸起来，从而能够使用数量更少的吸盘，进而节省生产成本。

进一步地，可以将多种需要加工的工件照片信息存储在工控机的数据库中，在工业相机510将采集的图像传输到工控机后，工控机首先将该图像与数据库中的信息进行比对，如果识别出的信息不属于当前数据库中的，则进行报警处理，从而防止误操作。更进一步地，也可以在报警后将该工件的图像信息录入至数据库中，则下次运行时吸纸机构400也会吸取该工件，从而使得视觉模块500具备学习的功能。

参照图1和图2，根据本实用新型的一些实施例，视觉模块500还包括延长臂540和安装支架550，延长臂540与横梁110的方向垂直，延长臂540的一端固接于横梁110的上端面，另一端连接安装支架550，工业相机510安装于安装支架550的顶部，环形光源530安装于安装支架550的底部。

参照图1和图3，根据本实用新型的一些实施例，定位机构300包括两个相互垂直的定位板310，两个定位板310用于抵接纸张600相邻的两个侧边。可以理解的是，当纸张600相邻的两个侧边分别抵接两个定位板310时，纸张600靠近两个定位板310的一个角点的位置固定，由于定位板310的坐标是固定的，则纸张600靠近两个定位板310的角点的坐标也是固定的，则当工业相机510采集纸张600的图像并输送给工控机后，工控机通过提取纸张600特征并且计算分析，即可得到与该角点相对的另一个角点的坐标信息，然后工控机将该对角点的坐标信息发送给伺服系统，使得伺服系统能够驱动摆臂430从初始位置精准移动到该对角点的坐标位置，并且进行纸张600的吸取。

进一步地，根据本实用新型的一些实施例，定位板310和工作台200均为黑色，使得更能凸显纸张600白色的特征，从而使得工控机更精确地提取出采集的图像中的纸张600特征，并进行图像处理分析，从而提高加工精度。

可以理解的是，定位机构300的结构并不仅限于两个相互垂直的定位板310的结构形式，能够实现纸张600的定位即可，在此不再做赘述。

更进一步地，本领域技术人员可以理解的是，为了进一步提高图像处理的精度，可以通过提高图像系统的光学放大倍数和工业相机510的分辨率能力，或者是引入亚像素细分技术来弥补硬件的不足以提高图像系统的分辨率。

参照图1，根据本实用新型的一些实施例，伺服系统包括Y轴模组410和X轴模组420，Y轴模组410固定于横梁110，Y轴模组410连接X轴模组420并且能够驱动X轴模组420沿着Y轴移动，X轴模组420连接摆臂430并且能够驱动摆臂430沿着X轴移动。

具体地，参照图4和图5，根据本实用新型的一些实施例，Y轴模组410包括第一支撑板411、第一伺服电机412和第一滚珠丝杠副，第一支撑板411的上端面固接于横梁110，第一支撑板411的下端面固接有两个平行布置的Y轴滑轨413，两个Y轴滑轨413之间设置有两个第一支座414，第一滚珠丝杠副包括第一丝杆415和第一螺母416，第一螺母416套设于第一丝杆415并且与第一丝杆415螺纹配合连接，第一丝杆415安装于两个第一支座414并且与Y轴滑轨413平行，第一伺服电机412安装于第一支撑板411的一端，第一伺服电机412的输出轴与第一丝杆415通过联轴器连接，则第一伺服电机412能够根据接收到的来自工控机的坐标信息，驱动第一丝杆415转动从而带动第一螺母416转动。

参照图4至图6，根据本实用新型的一些实施例，X轴模组420包括第二支撑板421、第二伺服电机422和第二滚珠丝杠副，第二支撑板421的上端面固接第一螺母416，第二支撑板421的上端面固接有多个第一滑块428，第一滑块428滑设于Y轴滑轨413，可以理解的是，第二支撑板421限制了第一螺母416的转动，使得第一螺母416由于与第一丝杆415的螺纹配合，只能随着第一丝杆415的转动而沿着第一丝杆415做水平移动，从而将旋转运动变换为直线运动。则第一伺服电机412能够根据接收到的来自工控机的坐标信息，驱动第一丝杆415转动从而带动第一螺母416移动，从而带动第二支撑板421沿着Y轴精确地移动到相应的Y轴坐标上。第二支撑板421的下端面固接有两个平行布置的X轴滑轨423，两个X轴滑轨423之间设置有两个第二支座424，第二滚珠丝杠副包括第二丝杆425和第二螺母426，第二螺母426套设于第二丝杆425并且与第二丝杆425螺纹配合连接，第二丝杆425安装于两个第二支座424并且与X轴滑轨423平行，第二伺服电机422安装于第二支撑板421的一端，第二伺服电机422的输出轴与第二丝杆425通过联轴器连接，则第二伺服电机422能够根据接收到的来自工控机的坐标信息，驱动第二丝杆425转动从而带动第二螺母426转动。

参照图4至图7，根据本实用新型的一些实施例，摆臂430包括第三支撑板432、第一气缸433和连接板434，第三支撑板432的上端面固接第二螺母426，第三支撑板432的上端面固接有多个第二滑块435，第二滑块435滑设于X轴滑轨423，可以理解的是，第三支撑板432限制了第二螺母426的转动，使得第二螺母426由于与第二丝杆425的螺纹配合，只能随着第二丝杆425的转动而沿着第二丝杆425做水平移动，从而将旋转运动变换为直线运动。则第二伺服电机422能够根据接收到的来自工控机的坐标信息，驱动第二丝杆425转动从而带动第二螺母426移动，从而带动第三支撑板432沿着X轴精确地移动到相应的X轴坐标上。第一气缸433固接于第三支撑板432的下端面，第一气缸433的活塞杆沿着Z轴延伸，连接板434为直角形，连接板434的一端固接第一气缸433的活塞杆的端部，另一端设置有两个真空吸盘431，真空吸盘431朝向工作台200。进一步地，可以增加真空吸盘431的数量从而能够提取更重的工件，或者是确保能够稳定吸取工件。

进一步地，参照图4和图5，根据本实用新型的一些实施例，两个第一支座414之间设置有两个第一限位座417，第一螺母416能够抵接第一限位座417。可以理解的是，可以通过调整两个第一限位座417的间距从而限定第一螺母416的移动范围，同时能够避免第一螺母416的过度移动从而与第一支座414发生碰撞。

进一步地，参照图4和图6，根据本实用新型的一些实施例，两个第二支座424之间设置有两个第二限位座427，第二螺母426能够抵接第二限位座427。可以理解的是，可以通过调整两个第二限位座427的间距从而限定第二螺母426的移动范围，同时能够避免第二螺母426的过度移动从而与第二支座424发生碰撞。

可以理解的是，当工控机根据采集的图像信息分析计算得出纸张600角点的坐标信息后，还会根据真空吸盘431的初始坐标信息进行计算，从而得出第一伺服电机412和第二伺服电机422所应该分别驱动X轴模组420和摆臂430到达的XY轴坐标。当第一伺服电机412和第二伺服电机422根据工控机发送的角点坐标信息，分别驱动X轴模组420和摆臂430到达工控机计算后得到的XY轴坐标后，此时真空吸盘431位于纸张600角点的正上方，则第一气缸433启动并驱动连接板434沿着Z轴移动，从而使得真空吸盘431能够吸取纸张600的角点，从而能够自动进行动作上的调整以适应不同尺寸的纸张600，从而提高生产加工的灵活性以及生产效率。

进一步地，X轴模组420和Y轴模组410的位置可以互换，即X轴模组420连接于横梁110并驱动Y轴模组410沿着X轴移动，Y轴模组410连接于X轴模组420并驱动摆臂430沿着Y轴移动，可以根据实际工况确定，在此不再做赘述。

本领域技术人员可以理解的是，吸纸机构400的结构并不仅限于上述X轴模组420、Y轴模组410和摆臂430的结构形式，举例来说，也可以使用六轴机器人驱动真空吸盘431进行纸张600的吸取，能够实现根据工控机发送的坐标信息驱动真空吸盘431到达对应坐标即可，在此不再做赘述。

进一步地，本实用新型提出的基于机器人视觉的纸张输送装置，采用机器人视觉进行工件的定位，并且采用定位机构300进行辅助定位，则工控机可以针对不同的工件类型采用不同的图像处理算法，从而能够实现除纸张600以外的工件的吸取。

在本实用新型实施例中，连接件可以为夹子或者其他形状的板件，连接方式可以为卡扣、螺丝固接或者焊接等方式，在此不再做赘述。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种基于机器人视觉的纸张输送装置，其特征在于，包括：

机架，设置有横梁；

工作台，位于所述横梁的下方，所述工作台的上端面设置有定位机构，所述定位机构用于定位纸张；

吸纸机构，连接于所述横梁，所述吸纸机构包括摆臂和伺服系统，所述摆臂设置有若干真空吸盘，所述伺服系统驱动所述摆臂移动；

视觉模块，所述视觉模块包括工业相机、环形光源和工控机，所述工业相机连接于所述横梁，所述工业相机朝向所述工作台的一端设置有工业镜头，所述环形光源位于所述工业镜头的正下方，所述工业镜头与所述环形光源同轴心布置，所述工控机与所述伺服系统电性连接，并且通过以太网网络与所述工业相机连接。

2.根据权利要求1所述的基于机器人视觉的纸张输送装置，其特征在于，所述定位机构包括两个相互垂直的定位板，两个所述定位板用于抵接纸张相邻的两个侧边。

3.根据权利要求2所述的基于机器人视觉的纸张输送装置，其特征在于，所述定位板和所述工作台均为黑色。

4.根据权利要求1所述的基于机器人视觉的纸张输送装置，其特征在于，所述伺服系统包括Y轴模组和X轴模组，所述Y轴模组固定于所述横梁，所述Y轴模组连接所述X轴模组并且能够驱动所述X轴模组沿着Y轴移动，所述X轴模组连接所述摆臂并且能够驱动所述摆臂沿着X轴移动。

5.根据权利要求4所述的基于机器人视觉的纸张输送装置，其特征在于，所述Y轴模组包括第一支撑板、第一伺服电机和第一滚珠丝杠副，所述第一支撑板的上端面固接于所述横梁，所述第一支撑板的下端面固接有两个平行布置的Y轴滑轨，两个所述Y轴滑轨之间设置有两个第一支座，所述第一滚珠丝杠副包括第一丝杆和第一螺母，所述第一螺母套设于所述第一丝杆并且与所述第一丝杆螺纹配合连接，所述第一丝杆安装于两个所述第一支座并且与所述Y轴滑轨平行，所述第一伺服电机安装于所述第一支撑板的一端，所述第一伺服电机的输出轴与所述第一丝杆通过联轴器连接。

6.根据权利要求5所述的基于机器人视觉的纸张输送装置，其特征在于，两个所述第一支座之间设置有两个第一限位座，所述第一螺母能够抵接所述第一限位座。

7.根据权利要求5所述的基于机器人视觉的纸张输送装置，其特征在于，所述X轴模组包括第二支撑板、第二伺服电机和第二滚珠丝杠副，所述第二支撑板的上端面固接所述第一螺母，所述第二支撑板的上端面固接有多个第一滑块，所述第一滑块滑设于所述Y轴滑轨，所述第二支撑板的下端面固接有两个平行布置的X轴滑轨，两个所述X轴滑轨之间设置有两个第二支座，所述第二滚珠丝杠副包括第二丝杆和第二螺母，所述第二螺母套设于所述第二丝杆并且与所述第二丝杆螺纹配合连接，所述第二丝杆安装于两个所述第二支座并且与所述X轴滑轨平行，所述第二伺服电机安装于所述第二支撑板的一端，所述第二伺服电机的输出轴与所述第二丝杆通过联轴器连接。

8.根据权利要求7所述的基于机器人视觉的纸张输送装置，其特征在于，两个所述第二支座之间设置有两个第二限位座，所述第二螺母能够抵接所述第二限位座。

9.根据权利要求7所述的基于机器人视觉的纸张输送装置，其特征在于，所述摆臂包括第三支撑板、第一气缸和连接板，所述第三支撑板的上端面固接所述第二螺母，所述第三支撑板的上端面固接有多个第二滑块，所述第二滑块滑设于所述X轴滑轨，所述第一气缸固接于所述第三支撑板的下端面，所述第一气缸的活塞杆沿着Z轴延伸，所述连接板为直角形，所述连接板的一端固接所述第一气缸的活塞杆的端部，另一端设置有两个所述真空吸盘，所述真空吸盘朝向所述工作台。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的基于机器人视觉的纸张输送装置，其特征在于，所述视觉模块还包括延长臂和安装支架，所述延长臂与所述横梁的方向垂直，所述延长臂的一端固接于所述横梁的上端面，另一端连接所述安装支架，所述工业相机安装于所述安装支架的顶部，所述环形光源安装于所述安装支架的底部。