CN221175597U - 一种工业机器人视觉实训装置 - Google Patents

Abstract

一种工业机器人视觉实训装置，包括实训柜体，还包括安装在使用柜体上的工业机器人单元、工业相机单元、送料单元和放料模具单元，工业机器人单元包括安装在实训柜体上的工业机器人，且工业机器人的端部安装有用于抓取模具的夹具机构，工业相机单元包括安装在实训柜体上可对模具拍照的工业相机，且还包括可调整工业相机高度的调整机构，送料单元包括安装在使用柜体上的输送皮带，放料模具单元包括至少一组安装在实训柜体上的模具摆放板和相应的模具。工业机器人与视觉实训教学设备能够提供一个全面、真实且可扩展的实践教学环境，帮助学生理解和掌握机器人和机器视觉技术的实际应用，极大的提升学生关于工业机器人方面的学习成效。

Description

一种工业机器人视觉实训装置

技术领域

本实用新型涉及实验训练设备技术领域，尤其涉及一种工业机器人视觉实训装置。

背景技术

工业机器人与视觉实训教学设备通常是一种集成系统，包含了工业机器人、机器视觉系统以及其他相关的技术和组件。这种设备被设计用于自动化技术、机器人技术、电气工程、机械工程等专业的实践教学，帮助学生理解和掌握机器人和机器视觉技术的实际应用。随着工业4.0和智能制造的快速发展，工业机器人与视觉技术已经成为现代制造业的重要组成部分。为了满足市场需求，提高学生的技能水平，我们研发了一套工业机器人与视觉实训设备。本设备旨在帮助学生掌握工业机器人与视觉技术的实际应用，培养学生解决实际问题的能力。

实用新型内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种工业机器人视觉实训装置，帮助学生掌握工业机器人与视觉技术的实际应用，培养学生解决实际问题的能力。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种工业机器人视觉实训装置，包括实训柜体，还包括安装在实训柜体上的工业机器人单元、工业相机单元、送料单元和放料模具单元；

所述工业机器人单元包括安装在实训柜体上的工业机器人，且工业机器人的端部安装有用于抓取模具的夹具机构；

所述工业相机单元包括安装在实训柜体上可对模具拍照的工业相机，且还包括可调整工业相机高度的调整机构；

所述送料单元包括安装在实训柜体上的输送皮带；

所述放料模具单元包括至少一组安装在实训柜体上的模具摆放板和相应的模具。

实训装置进入正常工作准备，在实训装置上还设有工业电脑，用于控制实训装置，通过工业电脑打开视觉运行软件之后，在物料经过工业相机下时被光电感应到拍照，计算出实际取料坐标，例如X、Y、Z、A坐标角度值，发送给机器人控制器，机器人根据收到的坐标跟随抓取物料，摆放至正确位置，辅助帮助学生学习关于机器人实训控制的相关功能。

作为本实用新型的一种优选技术方案，还包括根据相机拍照计算出的物块坐标位置，在输送皮带上同步跟随抓取的功能，其具体步骤包括；

1）机器人程序启动运行，启动运行完成之后，机器人系统启动运动程序，同时启动输送皮带，并在内部启动队列刷新任务，若队列无物块，则不刷新；

2）视觉程序启动运行，如若有物块达到相机视野范围内，相机触发拍照，工业机器人锁存编码器的当前值，同时视觉内部计算出拍照物块的坐标位置值，通过TCP/IP协议同步发送给工业机器人；

3）工业机器人将接收的物块坐标位置加入队列，工业机器人会根据实时采集的编码器值以及之前锁存的编码器值，预测计算出物块动态坐标位置，并预测出将要抓取的同步位置，在同步跟随抓取后随输送带同步运行一段距离后将物块抓起，放置到该物块的磨具位置上。

当物块进入机械手的工作区域之后，机器人系统会将dpcs附到每个物块上，然后跟随同步带上的物块一起向前运动。机器人可以在各个坐标系下运动， 因此各个坐标系之间是可以相互转换的，只是它们的坐标以及轨迹表达不同。理解各个坐标系之间的转换关系有助于同步带跟踪的调试。机器人系统会在当前的物块上建立动态坐标系并且切换到动态坐标系上，根据机器人本身的运动参数计算出预测的位置信息，然后机器人运动到物块上方，进行抓取，抓取完成之后将物块放到指定位置完成当前一个流程，即完成了对物块的抓取。

作为本实用新型的一种优选技术方案，实训柜体上方设有多条滑槽的调整平台，所述工业相机单元、送料单元和放料模具单元均可通过调整平台调整位置。

设有滑槽结构的调整平台，能够在使用过程中对工业相机单元、送料单元和放料模具单元进行适应性的调整，根据实际使用需求进行相应位置的调整。

作为本实用新型的一种优选技术方案，工业相机单元还包括安装在实训柜体上的支撑柱，且支撑柱上设有滑道，所述工业相机与滑道滑动配合，所述支撑柱滑动安装在调整平台上。

在使用时由于模具或是物块的不同，需要对工业相机的位置进行调整，从而使其能够更好的对焦。

作为本实用新型的一种优选技术方案，送料单元还包括皮带机支架，所述输送皮带安装在皮带机支架上，且皮带机支架安装在实训柜体上，所述皮带机支架滑动安装在调整平台上。

使用时将皮带输送机置于工业相机的下方，并将模具或物块放置在皮带输送机上，带动其移动。

作为本实用新型的一种优选技术方案，模具摆放板滑动安装在调整平台上，所述模具包括多个瓶盖状的第一模具，所述第一模具对应的模具摆放板上设有与多个第一模具对应且为圆形的放置槽。

圆形瓶盖状的第一模具是作为实训模具中的一种，并且设有与其对应的模具摆放板，机器人能够通过识别实训模具的形状，判断将其放置的在对应的模具摆放板上。

作为本实用新型的一种优选技术方案，多个第一模具具有多个不同的直径尺寸，所述多个第一模具具有多个不同颜色。

不同的第一模具尺寸和颜色，增添了使用本实训装置时的功能设置范围。

作为本实用新型的一种优选技术方案，模具还包括多个异形的第二模具，所述第二模具对应的模具摆放板上设有多个与第二模具对应且为对应异形的放置槽。

异形的第二模具作为实训模具中的一种，能够作为学生实训过程中另一种学习操作的实训，通过学习操控对异形第二模具的定位识别和定点分类。

作为本实用新型的一种优选技术方案，第二模具上标有字符，且对应的放置槽标有相同的字符。

标有字符的情况下能够提升学生在针对第二模具的实训过程中进一步的增加实训操作方法，让机器人和工业相机识别字符朝向。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

高度集成：所有的组件都集成在一个系统中，方便进行教学和培训。

可扩展性：设备的组件是模块化的，可以根据需要进行扩展或缩减。

易维护性：设备的结构和组件设计简洁，方便进行维护和保养。

实时反馈：设备可以提供实时的操作反馈，帮助学生更好地掌握操作技能。

总的来说，工业机器人与视觉实训教学设备能够提供一个全面、真实且可扩展的实践教学环境，帮助学生理解和掌握机器人和机器视觉技术的实际应用。

附图说明

图1为本实用新型整体轴侧的结构示意图。

图2为本实用新型整体侧面轴侧的结构示意图。

图3为本实用新型整体俯视的结构示意图。

图4为本实用新型整体正面的结构示意图。

图5为本实用新型整体侧面的结构示意图。

图6为本实用新型同步带跟随步骤程序的示意图。

1、工业机器人；2、滑道；3、工业相机；4、皮带输送机；5、皮带机支架；6、滑道；7、实训柜体；8、调整平台；9、模具摆放板；10、第一模具；11、第二模具。

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做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。

请参阅图1-5，一种工业机器人视觉实训装置，包括实训柜体7，还包括安装在实训柜体上的工业机器人单元、工业相机单元、送料单元和放料模具单元，所述工业机器人单元包括安装在实训柜体7上的工业机器人1，且工业机器人1的端部安装有用于抓取模具的夹具机构，所述工业相机单元包括安装在实训柜体7上可对模具拍照的工业相机3，且还包括可调整工业相机3高度的调整机构，所述送料单元包括安装在实训柜体上的输送皮带4，所述放料模具单元包括至少一组安装在实训柜体7上的模具摆放板9和相应的模具。

在实训柜体7的内部还安装有电源、气源二联建、压力开关、设备控制柜电源、机器人控制电源、光源控制器电源、空压机电源，首先确认电源接头接入电源，电源线另外一端为三孔插头，1L+1N+1PE，电源规格为：AC 220V 50Hz，须带有PE地线，确认空压机气管接入气动二联件进气口，气动二联件，过滤压缩空气中的水分，控制压缩空气的开关.将蓝色阀门向右推动，是压缩空气经过过滤阀进入设备气动元件，还设有万能转换开关，具有接地保护，漏电保护功能。转动旋转把柄，打开设备总电源，设备控制柜电源位于设备正面下方的柜门内。设备控制电源，具有接地保护，漏电保护功能。将所有断路器把柄向上推送电，确认打开机器人控制的电源，确认打开光源控制器的电源，设备运行前必须给空气压缩机供电，供电电源类型与上述设备供电电源类型相同，完成上述工作之后，实训装置进入正常工作准备，在实训装置上还设有工业电脑，用于控制实训装置，通过工业电脑打开视觉运行软件之后，在物料经过工业相机3下时被光电感应到拍照，计算出实际取料坐标，例如X、Y、Z、A坐标角度值，发送给机器人控制器，机器人根据收到的坐标跟随抓取物料，摆放至正确位置，辅助帮助学生学习关于机器人实训控制的相关功能。

参阅图6，还包括根据相机拍照计算出的物块坐标位置，在输送皮带上同步跟随抓取的功能，其具体步骤包括；

1）机器人程序启动运行，启动运行完成之后，机器人系统启动运动程序，同时启动输送皮带，并在内部启动队列刷新任务，若队列无物块，则不刷新；

2）视觉程序启动运行，如若有物块达到相机视野范围内，相机触发拍照，工业机器人锁存编码器的当前值，同时视觉内部计算出拍照物块的坐标位置值，通过TCP/IP协议同步发送给工业机器人；

3）工业机器人将接收的物块坐标位置加入队列，工业机器人会根据实时采集的编码器值以及之前锁存的编码器值，预测计算出物块动态坐标位置，并预测出将要抓取的同步位置，在同步跟随抓取后随输送带同步运行一段距离后将物块抓起，放置到该物块的磨具位置上。

同步带跟随系统主要有五大坐标系，分别如下：

1.机器人坐标系，对于机器人本体来说，机器人坐标系固定在机器人底端，同时也表示世界坐标系，其中 的坐标表示的是WCS。

2.pcs坐标系，pcs是工件坐标系。

3.视觉坐标系，视觉坐标系是相机本身具有的坐标系，其中的坐标表示的是 CCD。

4.同步带坐标系，同步带坐标系是同步带本身具有的坐标系，很多关于物块坐标的处理都是在同步带坐标 系上进行的。

5.dpcs坐标系，dpcs表示在物块上方建立的动态坐标系。机器人在同步带上跟随物块时，就是在动态坐标中进行跟随的。

当物块进入机械手的工作区域之后，机器人系统会将dpcs附到每个物块上，然后跟随同步带上的物块一起向前运动。机器人可以在各个坐标系下运动， 因此各个坐标系之间是可以相互转换的，只是它们的坐标以及轨迹表达不同。理解各个坐标系之间的转换关系有助于同步带跟踪的调试。机器人系统会在当前的物块上建立动态坐标系并且切换到动态坐标系上，根据机器人本身的运动参数计算出预测的位置信息，然后机器人运动到物块上方，进行抓取，抓取完成之后将物块放到指定位置完成当前一个流程，即完成了对物块的抓取。

请参阅图1-5，实训柜体7上方设有多条滑槽的调整平台8，所述工业相机单元、送料单元和放料模具单元均可通过调整平台8调整位置。

设有滑槽结构的调整平台8，能够在使用过程中对工业相机单元、送料单元和放料模具单元进行适应性的调整，根据实际使用需求进行相应位置的调整，从而提升实训时的效果。

请参阅图1-5，工业相机单元还包括安装在实训柜体7上的支撑柱2，且支撑柱2上设有滑道6，所述工业相机3与滑道6滑动配合，所述支撑柱2滑动安装在调整平台8上。

在使用时由于模具或是物块的不同，需要对工业相机3的位置进行调整，从而使其能够更好的对焦，是否设置相机模块， 需要根据工作模式以及触发模式的类型来选择。具体情况如下：当工作模式是停止抓取时，这时候无需设置相机模块、当触发模式为非相机触发时，也无需设置、当触发模式为相机触发时，需要设置相机模块。

相机模块包括相机发送数据的坐标值是基于哪个坐标系的，其中 CCD表示像素坐标， WCS 表示机器人世界坐标系下的坐标。如果相机发送的是WCS 坐标，那么像素坐标转换到WCS 的关系无需在机械手这边做； 而如果发送的是 CCD 坐标，那么需要在机械手这边做像素到 WCS 的转换，即九点标定。

请参阅图1-5，送料单元还包括皮带机支架5，所述输送皮带4安装在皮带机支架5上，且皮带机支架5安装在实训柜体7上，所述皮带机支架5滑动安装在调整平台8上。

使用时将皮带输送机置于工业相机3的下方，并将模具或物块放置在皮带输送机上，带动其移动，并且经过工业相机3时对其进行拍照，且可通过皮带机支架5对皮带输送机进行位置的变动。

请参阅图1-5，模具摆放板9滑动安装在调整平台8上，所述模具包括多个瓶盖状的第一模具10，所述第一模具10对应的模具摆放板9上设有与多个第一模具10对应且为圆形的放置槽。

圆形瓶盖状的第一模具10是作为实训模具中的一种，并且设有与其对应的模具摆放板9，机器人能够通过识别实训模具的形状，判断将其放置的在对应的模具摆放板9上。

请参阅图1-5，多个第一模具10具有多个不同的直径尺寸，所述多个第一模具10具有多个不同颜色。

不同的第一模具10尺寸和颜色，增添了使用本实训装置时的功能设置范围，增加了学生在实训过程中的效果，同时机器人也可能根据工业相机3的拍照取象功能实现对不同尺寸和颜色进行识别和分类摆放。

请参阅图1-5，模具还包括多个异形的第二模具11，所述第二模具11对应的模具摆放板9上设有多个与第二模具11对应且为对应异形的放置槽。

异形的第二模具11作为实训模具中的一种，能够作为学生实训过程中另一种学习操作的实训，通过学习操控对异形第二模具11的定位识别和定点分类，从而提升学生的实训效果。

请参阅图1-5，第二模具11上标有字符，且对应的放置槽标有相同的字符。

标有字符的情况下能够提升学生在针对第二模具11的实训过程中进一步的增加实训操作方法，让机器人和工业相机3识别字符朝向，从而进一步的提升学生的实训效果。

本实训装置具有以下的特点，高度集成：所有的组件都集成在一个系统中，方便进行教学和培训。可扩展性：设备的组件是模块化的，可以根据需要进行扩展或缩减。易维护性：设备的结构和组件设计简洁，方便进行维护和保养。实时反馈：设备可以提供实时的操作反馈，帮助学生更好地掌握操作技能。

总的来说，工业机器人1与视觉实训教学设备能够提供一个全面、真实且可扩展的实践教学环境，帮助学生理解和掌握机器人和机器视觉技术的实际应用。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种工业机器人视觉实训装置，包括实训柜体（7），其特征在于，还包括安装在实训柜体（7）上的工业机器人单元、工业相机单元、送料单元和放料模具单元；

所述工业机器人单元包括安装在实训柜体（7）上的工业机器人（1），且工业机器人（1）的端部安装有用于抓取模具的夹具机构；

所述工业相机单元包括安装在实训柜体（7）上可对模具拍照的工业相机（3），且还包括可调整工业相机（3）高度的调整机构；

所述送料单元包括安装在实训柜体（7）上的输送皮带（4）；

所述放料模具单元包括至少一组安装在实训柜体（7）上的模具摆放板（9）和相应的模具。

2.根据权利要求1所述的一种工业机器人视觉实训装置，其特征在于，所述实训柜体（7）上方设有多条滑槽的调整平台（8），所述工业相机单元、送料单元和放料模具单元均可通过调整平台（8）调整位置。

3.根据权利要求1所述的一种工业机器人视觉实训装置，其特征在于，所述工业相机单元还包括安装在实训柜体（7）上的支撑柱（2），且支撑柱（2）上设有滑道（6），所述工业相机（3）与滑道（6）滑动配合，所述支撑柱（2）滑动安装在调整平台（8）上。

4.根据权利要求1所述的一种工业机器人视觉实训装置，其特征在于，所述送料单元还包括皮带机支架（5），所述输送皮带（4）安装在皮带机支架（5）上，且皮带机支架（5）安装在实训柜体（7）上，所述皮带机支架（5）滑动安装在调整平台（8）上。

5.根据权利要求1所述的一种工业机器人视觉实训装置，其特征在于，所述模具摆放板（9）滑动安装在调整平台（8）上，所述模具包括多个瓶盖状的第一模具（10），所述第一模具（10）对应的模具摆放板（9）上设有与多个第一模具（10）对应且为圆形的放置槽。

6.根据权利要求5所述的一种工业机器人视觉实训装置，其特征在于，所述多个第一模具（10）具有多个不同的直径尺寸，所述多个第一模具（10）具有多个不同颜色。

7.根据权利要求1所述的一种工业机器人视觉实训装置，其特征在于，所述模具还包括多个异形的第二模具（11），所述第二模具（11）对应的模具摆放板（9）上设有多个与第二模具（11）对应且为对应异形的放置槽。

8.根据权利要求7所述的一种工业机器人视觉实训装置，其特征在于，所述第二模具（11）上标有字符，且对应的放置槽标有相同的字符。