CN103738902A - 一种视觉定位灌装机器人***及视觉定位灌装方法 - Google Patents

一种视觉定位灌装机器人***及视觉定位灌装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种视觉定位灌装机器人***及视觉定位灌装方法，包括传输辊道、主机体、物料桶、压盖机、自动喷码贴标机、2D移载式码垛机和控制***；所述传输辊道依次同主机体、压盖机、自动喷码贴标机、2D移载式码垛机和控制***相连；所述物料桶放置在传输辊道上；所述主机体顶端设置有摄像头，底端设置有转桶机和复检称；所述主体机输入端和输出端对应设置有视觉定位四自由度开盖机器人和视觉定位四自由度关盖机器人，且中间部分安装有视觉定位三自由度灌装机器人；所述控制***分别与主机体和压盖机连接；本发明结构简单、安全可靠，能够全自动化传输，避免了产品物料跑、冒、滴、漏现象，保证了产品的顺利进行，提高了公司的经济效率。

Description

一种视觉定位灌装机器人***及视觉定位灌装方法
技术领域
本发明涉及化工产业灌装领域，尤其涉及一种视觉定位灌装机器人***及视觉定位灌装方法。
背景技术
目前在石油化工、医药、染料、油漆等领域，对液态产品的灌装大多采用半自动灌装方式即人工寻址的放式。虽然有少数企业使用的自动灌装线，可以实现对液态产品的自动灌装，但是开盖、关盖、压盖装置大多是人工进行的，在人工压盖完成后贴标，有一些企业也是采用人工贴标的，无法实现全部自动化灌装。尤其是在现有的灌装***中，由于200L的圆形物料桶的桶口不是在桶的中心，因此物料桶在通过辊道运输到灌装位置时，他相对于开关盖、充料头的位置不确定，对于桶口位置变化物料桶的灌装装置大多无法实现自动灌装，即使是桶口在中心的1000L的方形桶，由于桶的长期使用，会产生变形，导致了桶口的相对位置发生了变化，也会导致灌装的失败。
随着技术的发展，液体灌装设备也应用而生，但现有设备存在如下缺陷：1、对容器要求较高，只能用标准、全新的特定容器，对于用户自备的旧容器或形状产生变异的容器则无法实现自动定位。2、对各种容器不能实现兼容，一套设备只能用于一种容器。3、容器进入计量工位后，机械方式对桶口定位需较长的时间，辅助时间过长影响工作效率。4、由于设备的长期工作，设备难免产生磨损和老化，会照成桶口定位不准确，设备在下降的过程中会撞到桶口或桶面，这样的碰撞会加速设备的损坏，造成损失。
因此，现有技术还有待于更进一步改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种视觉定位灌装机器人***及视觉定位灌装方法，以实现灌装工艺的全自动化，提高灌装的精确度。
本发明的技术方案如下：
一种视觉定位灌装机器人***，其中，所述视觉定位灌装机器人***包括传输辊道、主机体、物料桶、压盖机、自动喷码贴标机、2D移载式码垛机和控制***；所述传输辊道依次同主机体、压盖机、自动喷码贴标机、2D移载式码垛机和控制***相连；所述物料桶放置在传输辊道上；所述主机体顶端设置有摄像机，底端设置有转桶机和复检称；所述主体机输入端和输出端对应设置有视觉定位四自由度开盖机器人和视觉定位四自由度关盖机器人，且中间部分安装有视觉定位三自由度灌装机器人；所述控制***分别与主机体和压盖机连接。
所述的视觉定位灌装机器人***，其中，所述压盖机上安装有视觉定位三自由度气密检测吸盘和视觉定位三自由度压盖机器人。
所述的视觉定位灌装机器人***，其中，所述控制***上设置有人机界面和按钮。
所述的视觉定位灌装机器人***，其中，所述摄像机在主体机顶端设置有多组。
所述的视觉定位灌装机器人***，其中，所述按钮包括控制按钮和电源开关按钮。
一种视觉定位灌装方法，其包括以下步骤：
A、摄像机采集物料桶的第一图像信息，并将所述第一图像信息传输至控制***，所述控制***根据所述图像信息得出所述物料桶的脉冲数与方向位，同步的将所述脉冲数与方向位传输至视觉定位四自由度开盖机器人，通过所述视觉定位四自由度开盖机器人完成开盖；
B、开盖后的所述物料桶传输至灌装工位，所述控制***控制视觉定位三自由度灌装机器人完成对所述物料桶的灌装，并将所述物料桶传输至所述视觉定位四自由度开盖机器人，所述视觉定位四自由度开盖机器人完成对灌装后之所述物料桶的关盖；
C、关盖后的所述物料桶传输至压盖工位，视觉定位三自由度压盖机器人对所述物料桶压盖，压盖后的所述物料桶经自动喷码贴标机贴标后通过2D移载式码垛机传输至下一工位。
所述的视觉定位灌装方法，其中，所述步骤B具体的包括：摄像机采集所述物料桶的第二图像信息，将所述第二图像信息传输至所述控制***，所述控制***控制所述视觉定位三自由度灌装机器人到达所述物料桶正上方进行灌装。
所述的视觉定位灌装方法，其中，所述步骤B具体的包括：所述摄像机采集所述物料桶的第三图像信息，将所述第三图像信息传输至所述控制***，所述控制***控制所述视觉定位四自由度开盖机器人到达所述物料桶正上方进行关盖。
所述的视觉定位灌装方法，其中，所述步骤C具体的包括：摄像机采集所述物料桶的第四图像信息，将所述第四图像信息传输至所述控制***，所述控制***控制所述视觉定位三自由度压盖机器人到达所述物料桶正上方进行压盖。
所述的视觉定位灌装方法，其中，所述步骤C具体的包括：将压盖后的所述物料桶移动至视觉定位三自由度气密检测吸盘进行气密性检测，若气密性完好，则所述视觉定位三自由度压盖机器人将所述物料桶压紧防盗盖。
本发明提供的一种视觉定位灌装机器人***及视觉定位灌装方法，采用多传感器群综合检测技术：液面检测、桶口检测、桶沿检测、位置检测、行程检测、密封检测、泄漏检测、几何尺寸检测、重量检测、气源压力检测、防碰撞检测等技术手段，能够实现自动传输---自动开盖---自动灌装---自动关盖---自动压盖---自动传输---贴标码垛的灌装全自动化传输，同时分别在灌装中、灌装前、灌装后进行检测，提高了灌装的精确度，保证了灌装的顺利进行，从而达了到灌装现场无跑、冒、滴、漏现象，从根本上杜绝了***事故的发生。
附图说明
图1为本发明中视觉定位灌装机器人***的总图；
图2为本发明中主机体的结构示意图；
图3为本发明中压盖机的结构示意图；
图4为本发明中控制***的结构示意图；
图5为本发明中视觉定位灌装方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种视觉定位灌装机器人***及视觉定位灌装方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的一种视觉定位灌装机器人***，如图1、图2、图3与图4所示的，包括传输辊道1、主机体2、物料桶3、压盖机4、自动喷码贴标机5、2D移载式码垛机6和控制***17；所述传输辊道1依次同主机体2、压盖机4、自动喷码贴标机5、2D移载式码垛机6和控制***17相连；所述物料桶3放置在传输辊道1上；所述主机体2顶端设置有摄像机8，底端设置有转桶机9和复检称11；所述主体机2输入端和输出端对应设置有视觉定位四自由度开盖机器人7和视觉定位四自由度关盖机器人12，且中间部分安装有视觉定位三自由度灌装机器人10；所述控制***17分别与主机体2和压盖机4连接。
在本发明的另一较佳实施例中，所述压盖机4上安装有视觉定位三自由度气密检测吸盘13和视觉定位三自由度压盖机器人14，且顶端设置有摄像机8；所述控制***17上设置有人机界面15和按钮16；所述摄像机8在主体机2顶端设置有多组；所述按钮16包括控制按钮和电源开关按钮。实现了自动传输---自动开盖---自动灌装---自动关盖---自动压盖---自动传输---贴标码垛的灌装工艺全自动化，提高了灌装效率与灌装过程的安全性。
本发明还提供了一种视觉定位灌装方法，如图5所示的，其包括以下步骤：
步骤101：摄像机8采集物料桶3的第一图像信息，并将所述第一图像信息传输至控制***17，所述控制***17根据所述图像信息得出所述物料桶3的脉冲数与方向位，同步的将所述脉冲数与方向位传输至视觉定位四自由度开盖机器人12，通过所述视觉定位四自由度开盖机器人12完成开盖；
步骤102：开盖后的所述物料桶3传输至灌装工位，所述控制***17控制视觉定位三自由度灌装机器人10完成对所述物料桶3的灌装，并将所述物料桶3传输至所述视觉定位四自由度开盖机器人12，所述视觉定位四自由度开盖机器人12完成对灌装后之所述物料桶3的关盖；
步骤103：关盖后的所述物料桶3传输至压盖工位，视觉定位三自由度压盖机器人14对所述物料桶3压盖，压盖后的所述物料桶3经自动喷码贴标机贴标后通过2D移载式码垛机6传输至下一工位。
在本发明的另一较佳实施例中，所述步骤102具体的包括：摄像机8采集所述物料桶的第二图像信息，将所述第二图像信息传输至所述控制***17，所述控制***17控制所述视觉定位三自由度灌装机器人10到达所述物料桶正上方进行灌装。
其还包括：所述摄像机8采集所述物料桶3的第三图像信息，将所述第三图像信息传输至所述控制***17，所述控制***17控制所述视觉定位四自由度开盖机器人12到达所述物料桶3正上方进行关盖。
更进一步的，所述步骤103具体的包括：所述摄像机8采集所述物料桶3的第四图像信息，将所述第四图像信息传输至所述控制***17，所述控制***17控制所述视觉定位三自由度压盖机器人14到达所述物料桶3正上方进行压盖。
其还包括：将压盖后的所述物料桶3移动至视觉定位三自由度气密检测吸盘13进行气密性检测，若气密性完好，则所述视觉定位三自由度压盖机器人14将所述物料桶压紧防盗盖。
为了更进一步描述本发明，以下列举更详尽的实施例进行说明。
所述物料桶3被所述传输辊道1输送到开盖工位，所述控制***17会发出信号使所述主机体2顶端的摄像机8工作，摄像机8拍摄的图像信号会传回所述控制***17，所述控制***17会根据坐标原点和所述物料桶3桶口的相对位置计算出脉冲数和方向位。这些数据所述控制***17会传送给所述视觉定位四自由度开盖机器人7，所述视觉定位四自由度开盖机器人7运行到所述物料桶3的桶口的正上方，使用开盖器完成开盖工作。完成开盖工作后，所述物料桶3被所述传输辊道1输送到灌装工位。
所述控制***17会发出信号使主机顶端的所述主机体2顶端的摄像机8工作，摄像机8拍摄的图像信号会传回所述控制***17，所述控制***17会根据坐标原点和物料桶桶口的相对位置计算出脉冲数和方向位。这些数据所述控制***17会传送给所述视觉定位三自由度灌装机器人10，使所述视觉定位三自由度灌装机器人10运行到所述物料桶3的桶口的正上方，使灌装机器人灌装。在灌装过程中，所述复检称11对所述物料桶3的重量称重，并把数据反馈给所述控制***17，所述控制***17根据反馈的数据调整灌装的大小量，保证了灌装的顺利进行。完成灌装工作后，所述物料桶3被所述传输辊道1输送到关盖工位。所述控制***17会发出信号使所述主机体2顶端的摄像机8工作，摄像机8拍摄的图像信号会传回所述控制***17，所述控制***17会根据坐标原点和所述物料桶3桶口的相对位置计算出脉冲数和方向位。这些数据所述控制***17会传送给所述视觉定位四自由度关盖机器人12，使所述视觉定位四自由度关盖机器人12运行到所述物料桶3的桶口的正上方，完成关盖工作。
完成关盖工作后，所述物料桶3被所述传输辊道1输送到压盖工位，所述控制***17会发出信号使主所述主机体2顶端的摄像机8工作，摄像机8拍摄的图像信号会传回所述控制***17，所述控制***17会根据坐标原点和所述物料桶3桶口的相对位置计算出脉冲数和方向位，这些数据所述控制***17会传送给所述视觉定位三自由度压盖机器人14，使所述视觉定位三自由度压盖机器人14带动所述视觉定位三自由度气密检测吸盘13运行到所述物料桶3的桶口的正上方，所述视觉定位三自由度气密检测吸盘13工作检查所述物料桶3桶口的气密性即关盖是否关严。气密性通过检测后，所述视觉定位三自由度压盖机器人14工作压紧防盗盖。
压盖工作完成后，物料桶3被所述传输辊道1继续向前输送，在经过自动喷码贴标机5时，标纸会自动贴在物料桶3的桶壁上，完成贴标工作，然后所述物料桶3继续先前输送，到达码垛工位，所述物料桶3自动停止，码垛工位设置有死限位，所述2D移载式码垛机6工作，将所述物料桶3移动到托盘上，完成整个灌装工作。在设备的运行过程中现场的操作工人可以通过所述人机界面15和所述操作按钮16随时控制设备的运行、停止、灌装等工作，实现了自动传输---自动开盖---自动灌装---自动关盖---自动压盖---自动传输---贴标码垛的灌装全自动化传输。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种视觉定位灌装机器人***，其特征在于，所述视觉定位灌装机器人***包括传输辊道、主机体、物料桶、压盖机、自动喷码贴标机、2D移载式码垛机和控制***；所述传输辊道依次同主机体、压盖机、自动喷码贴标机、2D移载式码垛机和控制***相连；所述物料桶放置在传输辊道上；所述主机体顶端设置有摄像机，底端设置有转桶机和复检称；所述主体机输入端和输出端对应设置有视觉定位四自由度开盖机器人和视觉定位四自由度关盖机器人，且中间部分安装有视觉定位三自由度灌装机器人；所述控制***分别与主机体和压盖机连接。
2.根据权利要求1所述的视觉定位灌装机器人***，其特征在于，所述压盖机上安装有视觉定位三自由度气密检测吸盘和视觉定位三自由度压盖机器人。
3.根据权利要求1所述的视觉定位灌装机器人***，其特征在于，所述控制***上设置有人机界面和按钮。
4.根据权利要求1所述的视觉定位灌装机器人***，其特征在于，所述摄像机在主体机顶端设置有多组。
5.根据权利要求1所述的视觉定位灌装机器人***，其特征在于，所述按钮包括控制按钮和电源开关按钮。
6.一种视觉定位灌装方法，其包括以下步骤：
A、摄像机采集物料桶的第一图像信息，并将所述第一图像信息传输至控制***，所述控制***根据所述图像信息得出所述物料桶的脉冲数与方向位，同步的将所述脉冲数与方向位传输至视觉定位四自由度开盖机器人，通过所述视觉定位四自由度开盖机器人完成开盖；
B、开盖后的所述物料桶传输至灌装工位，所述控制***控制视觉定位三自由度灌装机器人完成对所述物料桶的灌装，并将所述物料桶传输至所述视觉定位四自由度开盖机器人，所述视觉定位四自由度开盖机器人完成对灌装后之所述物料桶的关盖；
C、关盖后的所述物料桶传输至压盖工位，视觉定位三自由度压盖机器人对所述物料桶压盖，压盖后的所述物料桶经自动喷码贴标机贴标后通过2D移载式码垛机传输至下一工位。
7.根据权利要求6所述的视觉定位灌装方法，其特征在于，所述步骤B具体的包括：摄像机采集所述物料桶的第二图像信息，将所述第二图像信息传输至所述控制***，所述控制***控制所述视觉定位三自由度灌装机器人到达所述物料桶正上方进行灌装。
8.根据权利要求7所述的视觉定位灌装方法，其特征在于，所述步骤B具体的包括：摄像机采集所述物料桶的第三图像信息，将所述第三图像信息传输至所述控制***，所述控制***控制所述视觉定位四自由度开盖机器人到达所述物料桶正上方进行关盖。
9.根据权利要求6所述的视觉定位灌装方法，其特征在于，所述步骤C具体的包括：摄像机采集所述物料桶的第四图像信息，将所述第四图像信息传输至所述控制***，所述控制***控制所述视觉定位三自由度压盖机器人到达所述物料桶正上方进行压盖。
10.根据权利要求9所述的视觉定位灌装方法，其特征在于，所述步骤C具体的包括：将压盖后的所述物料桶移动至视觉定位三自由度气密检测吸盘进行气密性检测，若气密性完好，则所述视觉定位三自由度压盖机器人将所述物料桶压紧防盗盖。
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