CN220516174U - 基于视觉的多自由度上下料设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及自动化生产设备技术领域，具体涉及一种基于视觉的多自由度上下料设备，其设置于工件悬挂装置和工件加工装置之间，包括：多自由度机械臂，多自由度机械臂包括执行端和固定端，执行端与所述固定端连接，固定端安装在操作台上；视觉夹具，视觉夹具安装在所述多自由度机械臂的执行端处，包括安装板、视觉采集装置和夹取装置；安装板包括相对的第一表面和第二表面，视觉采集装置安装在所述安装板的第一表面或第二表面上，夹取装置安装在所述安装板的第二表面或第一表面上。本申请提供的基于视觉的多自由度上下料设备，可以解决相关技术中采用人工上下料效率较低的问题。

Description

基于视觉的多自由度上下料设备

技术领域

本申请涉及自动化生产设备技术领域，具体涉及一种基于视觉的多自由度上下料设备。

背景技术

当前生产过程中，工件在加工过程中的上下料由人工来完成，工件在工件加工装置内进行加工时工人需在一侧准备，以便及时进行设备的上下料，对工人来说工作内容重复枯燥，并且等待工件加工的时间也是对人力的浪费，效率较低，也不安全。

发明内容

本申请提供了一种基于视觉的多自由度上下料设备，可以解决相关技术中采用人工上下料效率较低的问题。

为了解决背景技术中所述的技术问题，本申请提供一种基于视觉的多自由度上下料设备，所述基于视觉的多自由度上下料设备设置于工件悬挂装置和工件加工装置之间，包括：

多自由度机械臂，所述多自由度机械臂包括相对的执行端和固定端，以及从所述执行端至固定端依次铰接的多个机械臂，所述固定端安装在操作台上；

视觉夹具，所述视觉夹具安装在所述多自由度机械臂的执行端处，包括安装板、视觉采集装置和夹取装置；

所述安装板包括相对的第一表面和第二表面，所述视觉采集装置安装在所述安装板的第一表面或第二表面上，所述夹取装置安装在所述安装板的第二表面或第一表面上。

可选地，所述视觉采集装置包括图像采集端，所述安装板上开设有镂空孔，所述视觉采集装置的图像采集端从所述镂空孔处外露。

可选地，所述夹取装置包括：驱动机构和夹爪机构；

所述驱动机构包括驱动端，所述夹爪机构连接所述驱动机构的驱动端。

可选地，所述驱动机构包括活塞缸，所述活塞缸包括缸体和活塞杆；

所述活塞杆的动力输出端为所述驱动机构的驱动端，所述夹爪机构通过拨动销连接在所述活塞杆的动力输出端处。

可选地，所述夹爪机构包括相对设置的固定夹爪和/或活动夹爪；所述活动夹爪连接所述驱动机构的驱动端。

可选地，所述视觉采集装置的拍摄方向与所述夹取装置的夹取方向一致。

可选地，还包括工件悬挂装置和工件加工装置，所述基于视觉的多自由度上下料设备设置在所述工件悬挂装置和工件加工装置之间，所述工件悬挂装置的悬挂面上形成多个位置可调的悬挂位，所述悬挂位上悬挂有待夹取工件。

可选地，所述工件悬挂装置包括第一竖梁、第二竖梁，以及连接在第一竖梁顶端和第二竖梁顶端之间的上横梁，所述第一竖梁、所述第二竖梁和所述上横梁形成所述悬挂面；

所述工件悬挂装置还包括至少一个支撑杆，所述支撑杆滑动设置在所述悬挂面位置处，所述悬挂位设置于所述支撑杆上。

可选地，所述工件悬挂装置还包括可活动支撑台，所述第一竖梁的底端和所述第二竖梁的底端固定在所述支撑台上；

所述支撑杆的底端滑动连接在所述支撑台上，所述支撑杆的顶端滑动连接在所述上横梁下。

可选地，所述操作台上还安装有用户交互装置。

本申请技术方案，至少包括如下优点：本申请所示基于视觉的多自由度上下料设备通过视觉采集装置、夹取装置和多自由度机械臂实现工件的视觉自动上下料、提高上下料的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，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示出了本申请一实施例提供的基于视觉的多自由度上下料设备在使用时的结构示意图；

图2A示出了本申请一实施例中视觉夹具第一视角的放大结构示意图

图2B示出了本申请一实施例中视觉夹具第二视角的放大结构示意图是；

图3示出了六自由度机械臂的放大结构示意图；

图4示出了图1中工件悬挂装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1示出了本申请一实施例提供的基于视觉的多自由度上下料设备在使用时的结构示意图，从图1中可以看出，该基于视觉的多自由度上下料设备设置于工件悬挂装置1和工件加工装置2之间，包括多自由度机械臂3和视觉夹具4。

该多自由度机械臂3包括执行端和固定端，该执行端与该固定端连接，该固定端安装在操作台8上。执行端能够进行多自由度地移行、旋转动作。可选地，该执行端和固定端为该多自由度机械臂3相对的两端，从该执行端至固定端依次铰接有多个机械臂。

该视觉夹具4安装在该多自由度机械臂3的执行端处。

图2A示出了本申请一实施例中视觉夹具第一视角的放大结构示意图，图2B示出了本申请一实施例中视觉夹具第二视角的放大结构示意图。从图2A和图2B中可以看出，该视觉夹具4包括安装板410、视觉采集装置5和夹取装置6。该安装板410包括相对的第一表面411和第二表面412，该视觉采集装置5安装在第一表面411上，所述夹取装置6安装在第二表面412上。可扩展的，所述视觉采集装置5和所述夹取装置6也可以安装在所述安装板410的同一表面。

在使用本实施例所述的基于视觉的多自由度上下料设备进行上下料操作时，多自由度机械臂3带动视觉夹具4在工件悬挂装置1和工件加工装置2之间进行多自由度地移行、旋转动作，视觉夹具4的视觉采集装置5能够对待夹取工件9进行图像采集，夹取装置6在多自由度机械臂3动作到位时夹取该待夹取工件9。通过将视觉采集装置5和夹取装置6分别安装在安装板410相对的两个表面上，防止夹取装置6夹取的工件损坏视觉采集装置5，并且防止视觉采集装置5阻碍夹取装置6夹取工件。

可以设置控制装置，该控制装置与视觉采集装置5、工件加工装置2、多自由度机械臂3和夹取装置6电性连接，即该控制装置能够接收视觉采集装置5、工件加工装置2、多自由度机械臂3和夹取装置6发送的信号，并向视觉采集装置5、工件加工装置2、多自由度机械臂3和夹取装置6发送信号。

在使用时，该控制装置中可以烧录有控制程序，在使用本实施例所述的基于视觉的多自由度上下料设备进行上下料操作，该控制程序控制视觉采集装置5采集待夹取工件9的图像，该控制程序对采集的待夹取工件9的图像进行处理以识别、定位工件，该控制程序根据工件识别、定位的结果控制多自由度机械臂3和夹取装置6动作以夹取相关工件。其中，该控制程序可以为现有的程序，本申请不涉及计算机程序上的改进。

继续参照图2B，该安装板410开设有镂空孔411，该视觉采集装置5包括图像采集端510，该视觉采集装置5的图像采集端510从该镂空孔411中外露，从而视觉采集装置5能够以第一方向A进行图像采集。作为视觉采集装置5的一种可实施例，该视觉采集装置5的图像采集端510包括摄像头，该图像采集端510的摄像头从该镂空孔411处外露。其中该第一方向A指向该安装板410第二表面412的一侧。

可选地，图2A和图2B所示实施例中包括两个相同的夹取装置6，两个夹取装置6分别位于镂空孔411相对的两侧。

继续参照图2B，该夹取装置6包括驱动机构610和夹爪机构620，该驱动机构610包括能够往复直线运动的驱动端611，该夹爪机构620连接该驱动机构610的驱动端611，通过该驱动机构610驱动端611的往复直线运动带动夹爪机构620的张开与闭合，以夹取工件。示例性地，该驱动机构610可以为活塞缸，例如液压缸或气缸。活塞缸包括缸体和活塞杆，活塞杆的动力输出端为该驱动机构610的驱动端611，夹爪机构620通过拨动销连接在活塞杆的动力输出端处。通过活塞杆的上、下推进带动夹爪机构620的开合动作以夹取工件。

示例性地，该夹爪机构620包括相对设置的固定夹爪621和活动夹爪622，固定夹爪621固定在驱动机构610上，活动夹爪620连接驱动机构610的驱动端611，该驱动机构610驱动端611的往复直线运动带动活动夹爪622远离或者靠近固定夹爪621，实现夹爪机构620的张开或闭合，以夹取工件。

为了使得视觉采集装置5对工件的图像采集操作与夹取装置6的夹取操作协调配合，可选地，该视觉采集装置5的图像采集方向与该夹取装置6的夹取方向一致。示例性地，图2B中的第一方向A为视觉采集装置5的图像采集方向与夹取装置6的夹取方向。

在其他实施例中视觉采集装置5可翻转安装在第一表面411上，以实现视觉采集装置5的图像采集方向的改变。

示例性地，该视觉采集装置5安装在转轴上，通过转动转轴实现视觉采集装置5的翻转，以改变视觉采集装置5的图像采集方向。

对于图1所示实施例的基于视觉的多自由度上下料设备，其多自由度机械臂3可以为六自由度机械臂。参照图3，其示出了该六自由度机械臂的放大结构示意图，从图3中可以看出，该六自由度机械臂包括固定座110、第一机械臂120、第二机械臂130和执行臂140。

其中，该固定座110安装在操作台8上，该固定座110为该六自由度机械臂的固定端；视觉夹具4安装在该执行臂140上，该执行臂140为该六自由度机械臂的执行端。第一机械臂120的一端通过第一旋转关节150铰接该固定座110，第一机械臂120的另一端通过第二旋转关节160铰接第二机械臂130的一端，第二机械臂130的另一端通过第三旋转关节170铰接执行臂140。该第一旋转关节150、第二旋转关节160和第三旋转关节170均能实现两个方向上的旋转。示例性地，第一旋转关节150包括能够沿不同方向旋转的第一旋转装置151和第二旋转装置152，第一旋转装置151和第二旋转装置152相连，且固定座110连接第一旋转装置151，第一机械臂120连接第二旋转装置152。

图4为图1中工件悬挂装置的结构示意图，从图4中可以看出，本实施例中的工件悬挂装置的悬挂面上形成多个位置可调的悬挂位120，该悬挂位120上悬挂有待夹取工件9。可选地，该多个悬挂位120呈阵列式排布，每个悬挂位120上分别设有挂钩，待夹取工件9悬挂在挂钩上。图4所示实施例的工件悬挂装置1的悬挂面上形成两列悬挂位，分别为左列悬挂位和右列悬挂位。

继续参照图4，为了使得悬挂位120在悬挂面上的位置可调，本实施例中的该工件悬挂装置包括第一竖梁112、第二竖梁113，以及连接在第一竖梁112顶端和第二竖梁113顶端之间的上横梁111，所述第一竖梁112、第二竖梁113和上横梁111形成悬挂面。所述工件悬挂装置1包括至少一个支撑杆114，所述支撑杆114滑动设置在所述悬挂面的位置处，所述悬挂位120设置于所述支撑杆114上。可以通过沿着悬挂面滑动支撑杆114，以实现对应支撑杆114上悬挂位120位置的横向调节。还可以沿着该支撑杆114的延伸方向在该支撑杆114上设有滑道或者若干安装调节孔，通过调节挂钩在滑道或安装调节孔中的安装位置，以调整悬挂位120的纵向高度。

可选地，该支撑杆114的延伸方向与所述第一竖梁112的延伸方向以及第二竖梁113的延伸方向一致，该支撑杆114的顶端滑动连接在该上横梁111下。该工件悬挂装置还包括可活动支撑台130，所述第一竖梁112和第二竖梁113固定在该支撑台130上，该支撑杆114的底端可以滑动连接在该支撑台130上。

为了便于工件悬挂装置的移动，该支撑台130下可以安装有滑轮131。

用其他方式使用本实施例所述的基于视觉的多自由度上下料设备进行上下料操作时，根据烧录的控制程序，控制装置还可以控制多自由度机械臂3按照预定的顺序，如从左往右、从下往上的顺序向工件悬挂装置的悬挂位采集待夹取工件9的图像。其中，该控制程序在一个悬挂位处，该控制装置对采集的待夹取工件9的图像进行模板匹配以确定多自由度机械臂3的抓取位姿，控制装置将该抓取位姿发送给多自由度机械臂3。

若匹配成功，控制装置控制多自由度机械臂3到达抓取位姿，打开夹取装置6，夹取工件并放置到工件加工装置2处进行加工，上料过程结束。若匹配失败，控制装置控制视觉采集装置5重新采集图像并重新匹配。若连续三次匹配失败，控制装置控制报警。

控制装置接收到加工装置2在加工完毕后发送的信号时，控制多自由度机械臂3和夹取装置6夹取相关工件并原路返回悬挂至原悬挂位处，然后控制多自由度机械臂3按照顺序移动至下一悬挂位处。

实现上述功能的控制程序可以为现有的程序，本申请不涉及计算机程序上的改进。

继续参照图1，可选地，该基于视觉的多自由度上下料设备的操作台8上还可以设有用户交互装置7。在使用时，该用户交互装置7与控制装置通信连接，用于展示用户可操作的界面。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种基于视觉的多自由度上下料设备，其特征在于，包括：

多自由度机械臂，所述多自由度机械臂包括执行端和固定端，所述执行端与所述固定端连接，所述固定端安装在操作台上；

视觉夹具，所述视觉夹具安装在所述多自由度机械臂的执行端处，包括安装板、视觉采集装置和夹取装置；

所述安装板包括相对的第一表面和第二表面，所述视觉采集装置安装在所述安装板的第一表面或第二表面上，所述夹取装置安装在所述安装板的第二表面或第一表面上。

2.如权利要求1所述的基于视觉的多自由度上下料设备，其特征在于，所述视觉采集装置包括图像采集端，所述安装板上开设有镂空孔，所述视觉采集装置的图像采集端从所述镂空孔处外露。

3.如权利要求1或2所述的基于视觉的多自由度上下料设备，其特征在于，所述夹取装置包括：驱动机构和夹爪机构；

所述驱动机构包括驱动端，所述夹爪机构连接所述驱动机构的驱动端。

4.如权利要求3所述的基于视觉的多自由度上下料设备，其特征在于，所述驱动机构包括活塞缸，所述活塞缸包括缸体和活塞杆；

所述活塞杆的动力输出端为所述驱动机构的驱动端，所述夹爪机构通过拨动销连接在所述活塞杆的动力输出端处。

5.如权利要求3所述的基于视觉的多自由度上下料设备，其特征在于，所述夹爪机构包括相对设置的固定夹爪和/或活动夹爪；所述活动夹爪连接所述驱动机构的驱动端。

6.如权利要求1所述的基于视觉的多自由度上下料设备，其特征在于，所述视觉采集装置的拍摄方向与所述夹取装置的夹取方向一致。

7.如权利要求1所述的基于视觉的多自由度上下料设备，其特征在于，还包括工件悬挂装置和工件加工装置，所述基于视觉的多自由度上下料设备设置在所述工件悬挂装置和工件加工装置之间，所述工件悬挂装置的悬挂面上形成多个位置可调的悬挂位，所述悬挂位上悬挂有待夹取工件。

8.如权利要求7所述的基于视觉的多自由度上下料设备，其特征在于，所述工件悬挂装置包括第一竖梁、第二竖梁，以及连接在第一竖梁顶端和第二竖梁顶端之间的上横梁，所述第一竖梁、所述第二竖梁和所述上横梁形成所述悬挂面；

所述工件悬挂装置还包括至少一个支撑杆，所述支撑杆滑动设置在所述悬挂面位置处，所述悬挂位设置于所述支撑杆上。

9.如权利要求8所述的基于视觉的多自由度上下料设备，其特征在于，所述工件悬挂装置还包括可活动支撑台，所述第一竖梁的底端和所述第二竖梁的底端固定在所述支撑台上；

所述支撑杆的底端滑动连接在所述支撑台上，所述支撑杆的顶端滑动连接在所述上横梁下。

10.如权利要求1所述的基于视觉的多自由度上下料设备，其特征在于，所述操作台上还安装有用户交互装置。