CN106915490A - 一种smd金属件的智能分拣包装设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SMD金属件智能分拣包装设备，包括工业机器人、视觉识别装置、物料传送装置和自动包装装置；工业机器人上设有工件抓取装置；视觉识别装置包括工控机和工业相机；物料传送装置上设有工件检测识别工位和工件待抓取工位，视觉识别装置和工件抓取装置设在工件输送方向的一侧，自动包装装置设在工件输送方向的另一侧；工业相机设在工件检测识别工位的上方，工件抓取装置设在工件待抓取工位的上方；工控机分别连接工业相机和工业机器人，工业机器人分别连接工件抓取装置和自动包装装置。本发明用于SMD金属件的传输、识别、检测、分拣和包装，大大改善了工件分拣和包装的速度和精度，提高了机器分拣包装的智能化和柔性化。
Description
技术领域
本发明属于机械自动化技术领域，具体涉及一种SMD金属件的智能分拣包装设备和方法。
背景技术
在人力紧缺用工成本不断增高的形势下，SMD金属件制造业市场存在“少量多样”的变化趋势，难以应对工件多样化的加工需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种SMD金属件的智能分拣包装设备和方法，以工业机器人为主体、应用视觉引导技术，将杂乱放置的工件分拣包装，大大改善了工件分拣和包装的速度和精度，提高了机器分拣包装的智能化和柔性化，提高了制造工艺的自动化水平和生产效率，降低了劳动强度和人力成本。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种SMD金属件智能分拣包装设备，用于冲压设备生产出的SMD金属件的传输、识别、检测、分拣和包装；包括工业机器人、视觉识别装置、物料传送装置和自动包装装置；所述工业机器人上设有工件抓取装置；所述视觉识别装置包括工控机和工业相机；所述物料传送装置上沿着工件输送方向分别设有工件检测识别工位和工件待抓取工位，视觉识别装置和工件抓取装置分别对应的设在工件输送方向的一侧，自动包装装置设在工件输送方向的另一侧；并且工业相机设在工件检测识别工位的上方，工件抓取装置设在工件待抓取工位的上方；所述工控机分别连接工业相机和工业机器人，工业机器人分别连接工件抓取装置和自动包装装置；所述物料传送装置间歇将工件由工件检测识别工位向工件待抓取工位输送，工业相机对工件检测识别工位上的工件进行图像采集，并将采集到的工件图像发送至工控机，工控机对采集到的工件图像进行检测识别，定位合格工件并将合格工件的位置进行坐标转换处理后传输给工业机器人，所述工业机器人根据接收到的坐标数据来控制工件抓取装置，抓取由工件检测识别工位输送到到工件待抓取工位上的合格工件并放入自动包装装置，自动包装装置对合格工件进行包装处理。
其中，所述工件抓取装置包括首先对工件姿态进行微调的夹爪和吸取微调后工件的吸嘴。
其中，所述物料传送装置包括传送带、电机和传送控制装置；所述传送控制装置与工业机器人相连接。
其中，所述自动包装装置包括载带台、分别设在载带台前后两侧的送料带卷盘和收料卷盘、设在载带台上的滚压轮、热熔装置和包装胶带卷盘以及设在载带台下方的包装控制装置；所述载带台上开设有与工件输送方向一致的输送槽，送料带卷盘上盘绕有送料带，送料带上均匀的开设有多个工件容纳槽，送料带卷盘上的空白送料带经由输送槽、接收工件抓取装置依次放入工件容纳槽中的合格工件后连接至收料卷盘上；所述滚压轮、热熔装置和包装胶带卷盘分别设在输送槽的上方，并且热熔装置设在滚压轮与收料卷盘之间，滚压轮将包装胶带卷盘上的包装胶带压紧在放置好工件的送料带上，热熔装置将包装胶带与送料带热熔在一起，收料卷盘将放置好工件的送料带卷起来；所述包装控制装置与工业机器人相连接。
一种SMD金属件智能分拣包装方法，包括以下步骤：
S1，物料传送装置首先把SMD金属件传送到工件检测识别工位；
S2，工业相机对工件检测识别工位上的SMD金属件进行图像采集，并将采集到的工件图像发送至工控机，工控机对采集到的图像进行识别检测，判定工件是否合格，将合格工件的位置进行坐标转换后传送给工业机器人；
S3，工件检测识别工位上的SMD金属件传送到工件待抓取工位，工业机器人3根据接收到的合格工件的位置，控制工件抓取装置将合格工件依次抓取，并放入自动包装装置；
S4，自动包装装置完成对合格工件的自动包装。
其中，所述步骤S1-S3中，物料传送装置间歇工作，每次移动一个工作区距离，工件检测识别工位上的SMD金属件识别检测完毕后，整体传送至工件待抓取工位；工件待抓取工位上的合格工件抓取完毕后，再传送下一批SMD金属件至工件待抓取工位；工件待抓取工位上的合格工件抓取完毕后，物料传送装置上的不合格工件自动落入回收箱中。
其中，所述步骤S2中，工控机对采集到的工件图像使用Canny算子进行二值化处理后，利用模糊比较法与模板图像进行比较，提取目标图像，并根据预设的容许度，输出合格工件的中心坐标和偏移位置，并传输到工业机器人。
其中，所述步骤S3中，首先对利用夹爪对合格工件的姿态进行旋转微调后，再利用吸嘴吸取该合格工件并将其放入自动包装装置。
其中，所述步骤S3中，工件抓取装置向空白送料带上的工件容纳槽中的一个合格工件后，送料带自动向收料卷盘移位一次。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明用于将冲压设备生产的SMD金属件进行传输、识别、检测、分拣和包装。本发明的设备以工业机器人为主体，应用视觉引导技术，可识别多种型号目标工件，进行智能分拣包装。工业机器人、工控机、工业相机通过以太网协议实现高速数据通信，提高生产的柔性和自动化程度，实现工件“样多量少”的快速生产。利用工业机器人将工件传输、检测、分拣、包装集成，节约生产空间、提高生产效率。利用路由器接入以太网，方便实现远程监控，方便根客户需求实现定制化生产。
本发明的设备有利于流水线集成与扩展，有利于生产效率的提高，有利于改善工人工作环境，降低工人危险，缓解高技术熟练工的需求，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1是本发明SMD金属件智能分拣包装设备的结构示意图；
图2是本发明工件抓取装置的结构示意图；
图3本发明的硬件连接框图；
图4是本发明的工业机器人控制流程图；
图5是本发明的视觉识别流程图；
图6自动包装模块软件流程图；
图中：1、物料传送装置，2、视觉识别装置，3、工业机器人，4、收料卷盘，5、包装胶带卷盘，6、送料带卷盘，7、滚压轮，8、夹爪，9、吸嘴，10、载带台，11、包装控制装置，12、热熔装置。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图所示，本发明公开了一种SMD金属件智能分拣包装设备，用于冲压设备生产出的SMD金属件的传输、识别、检测、分拣和包装；包括工业机器人3、视觉识别装置2、物料传送装置1和自动包装装置；所述工业机器人3上设有工件抓取装置；所述视觉识别装置2包括工控机、工业相机和光源；所述物料传送装置1上沿着工件输送方向分别设有工件检测识别工位和工件待抓取工位，视觉识别装置2和工件抓取装置分别对应的设在工件输送方向的一侧，自动包装装置设在工件输送方向的另一侧；并且工业相机设在工件检测识别工位的上方，工件抓取装置设在工件待抓取工位的上方；所述工控机分别连接工业相机和工业机器人3，工业机器人3分别连接工件抓取装置和自动包装装置；所述物料传送装置1间歇将工件由工件检测识别工位向工件待抓取工位输送，工业相机对工件检测识别工位上的工件进行图像采集，并将采集到的工件图像发送至工控机，工控机对采集到的工件图像进行检测识别，定位合格工件并将合格工件的位置进行坐标转换处理后传输给工业机器人3，所述工业机器人3根据接收到的坐标数据来控制工件抓取装置，抓取由工件检测识别工位输送到到工件待抓取工位上的合格工件并放入自动包装装置，自动包装装置对合格工件进行包装处理。
工业机器人选用ABB新型***机器人家族的最新成员IRB120小型工业机器人。视觉识别装置2由工控机、工业相机和光源组成，工业相机选用带以太网连接的BASLER公司的ACA640-120GM工业相机。
如图1所示，本发明物料传送装置1包括传送带、电机和传送控制装置；所述传送控制装置与工业机器人3相连接；自动包装装置包括载带台10、分别设在载带台10前后两侧的送料带卷盘6和收料卷盘4、设在载带台10上的滚压轮7、热熔装置12和包装胶带卷盘5以及设在载带台10下方的包装控制装置11；所述载带台10上开设有与工件输送方向一致的输送槽，送料带卷盘6上盘绕有送料带，送料带上均匀的开设有多个工件容纳槽，送料带卷盘6上的空白送料带经由输送槽、接收工件抓取装置依次放入工件容纳槽中的合格工件后连接至收料卷盘4上；所述滚压轮7、热熔装置12和包装胶带卷盘5分别设在输送槽的上方，并且热熔装置12设在滚压轮7与收料卷盘4之间，滚压轮7将包装胶带卷盘5上的包装胶带压紧在放置好工件的送料带上，热熔装置12将包装胶带与送料带热熔在一起，收料卷盘4将放置好工件的送料带卷起来；所述包装控制装置11与工业机器人3相连接。如图2所示，工件抓取装置为特殊设计的夹爪吸嘴一体的自动夹持***，包括首先对工件姿态进行微调的夹爪8和吸取微调后工件的吸嘴9，由于夹爪8有对工件进行微调作用，可以减少对视觉处理精度要求，加快处理速度。
如图3所示，本发明的工业机器人、工控机和工业相机通过路由器实现以太网连接，同时可以通过路由器实现外部因特网的连接，以实现远程监控。工业相机通过以太网与工控机通讯，实现图像数据采集和传输，工控机通过串口控制工件传送装置，移动工件，工控机通过以太网与工业机器人通讯，建立机器人工具坐标系和图像坐标系之间的关联，发送工件位置中心坐标和旋转角度，工业机器人通过652板卡上的IO控制工件抓取装置和自动包装模块。
工业相机采集到的工件图像经工控机进行目标工件的识别、处理，提取图像特征，对工件图像使用Canny算子进行二值化处理后，利用模糊比较法与模板图像进行比较，提取目标图像，并根据预设的容许度，输出合格工件的中心坐标和偏移位置，并传输到工业机器人。工业机器人根据视觉信号柔性控制工件抓取装置，实现工件抓取和分拣。
如图4所示，工业机器人***初始化后请求工控机以太网通讯，等待接收到工控机控制指令，接受指令后根据目标工件的位置移到工件上方调整姿态，通过652板卡IO控制夹爪吸嘴机构，夹爪8下滑移到工件处通过夹紧微调工件位置，吸嘴9吸附工件，夹爪8松开上滑，机械人搬运工件到料带上，吸嘴释放工件，机器人回原位，通过652板卡IO口发送指令给自动包装装置，完成一个取放流程。
如图5所示，视觉识别装置实现目标工件的检测、识别等，***初始化后等待机器人发出准备完成指令，收到指令后通过工业相机对工作区图像采集，采集图像后对图像进行分析和比对，判定识别处符合要求的目标工件，然后对目标工件进行定位和坐标的转换处理，转换成机器人工具坐标后的数据传输给工业机器人，并根据工作区域内是否还有合格工件来确定发指令给送传送装置，控制传送装置是否移动传送工件。
如图6所示，当工业机器人控制工件抓取装置放置工件到物料带后，工业机器人通过652卡发送指令给自动包装装置，自动包装装置接收到指令后控制物料带移动一个工位，实现对工件的自动包装。
本发明还公开了一种SMD金属件智能分拣包装方法，包括以下步骤：
S1，物料传送装置1首先把SMD金属件传送到工件检测识别工位；
S2，工业相机对工件检测识别工位上的SMD金属件进行图像采集，并将采集到的工件图像发送至工控机，工控机对采集到的图像进行识别检测，判定工件是否合格，将合格工件的位置进行坐标转换后传送给工业机器人3；
S3，工件检测识别工位上的SMD金属件传送到工件待抓取工位，工业机器人3根据接收到的合格工件的位置，控制工件抓取装置将合格工件依次抓取，并放入自动包装装置；
S4，自动包装装置完成对合格工件的自动包装。
上述步骤S1-S3中，物料传送装置1间歇工作，每次移动一个工作区距离，工件检测识别工位上的SMD金属件识别检测完毕后，整体传送至工件待抓取工位；工件待抓取工位上的合格工件抓取完毕后，再传送下一批SMD金属件至工件待抓取工位；工件待抓取工位上的合格工件抓取完毕后，物料传送装置1上的不合格工件自动落入回收箱中。
上述步骤S2中，工控机对采集到的工件图像使用Canny算子进行二值化处理后，利用模糊比较法与模板图像进行比较，提取目标图像，并根据预设的容许度，输出合格工件的中心坐标和偏移位置，并传输到工业机器人3。利用神经网络建立抓取***模型，给出图像坐标到机器人坐标的转换算法，实现工业机器人对目标抓取的控制。
工控机与工业机器人以太网通讯的方式实现工件位置和角度传送，设计双方通讯握手协议格式为字符串“AABBCCDD”，两位一组16进制数，AA为机器人目标点X坐标值，BB为机器人目标点Y坐标值，CC为机器人目标点Z坐标值，DD为旋转角度值。当目标点超出这个值时通过传送装置移动工件实现。
上述步骤S3中，首先对利用夹爪8对合格工件的姿态进行旋转微调后，再利用吸嘴9吸取该合格工件并将其放入自动包装装置。通过夹爪实现工件位置细调，降低了视觉识别精度要求，减少了图像处理的时间，实现了快速定位快速抓取工件。
上述步骤S3中，工件抓取装置向空白送料带上的工件容纳槽中的一个合格工件后，送料带自动向收料卷盘4移位一次。
Claims (9)
1.一种SMD金属件智能分拣包装设备，用于冲压设备生产出的SMD金属件的传输、识别、检测、分拣和包装；其特征在于：包括工业机器人(3)、视觉识别装置(2)、物料传送装置(1)和自动包装装置；所述工业机器人(3)上设有工件抓取装置；所述视觉识别装置(2)包括工控机和工业相机；所述物料传送装置(1)上沿着工件输送方向分别设有工件检测识别工位和工件待抓取工位，视觉识别装置(2)和工件抓取装置分别对应的设在工件输送方向的一侧，自动包装装置设在工件输送方向的另一侧；并且工业相机设在工件检测识别工位的上方，工件抓取装置设在工件待抓取工位的上方；所述工控机分别连接工业相机和工业机器人(3)，工业机器人(3)分别连接工件抓取装置和自动包装装置；所述物料传送装置(1)间歇将工件由工件检测识别工位向工件待抓取工位输送，工业相机对工件检测识别工位上的工件进行图像采集，并将采集到的工件图像发送至工控机，工控机对采集到的工件图像进行检测识别，定位合格工件并将合格工件的位置进行坐标转换处理后传输给工业机器人(3)，所述工业机器人(3)根据接收到的坐标数据来控制工件抓取装置，抓取由工件检测识别工位输送到到工件待抓取工位上的合格工件并放入自动包装装置，自动包装装置对合格工件进行包装处理。
2.根据权利要求1所述的SMD金属件智能分拣包装设备，其特征在于：所述工件抓取装置包括首先对工件姿态进行微调的夹爪(8)和吸取微调后工件的吸嘴(9)。
3.根据权利要求1所述的SMD金属件智能分拣包装设备，其特征在于：所述物料传送装置(1)包括传送带、电机和传送控制装置；所述传送控制装置与工业机器人(3)相连接。
4.根据权利要求1所述的SMD金属件智能分拣包装设备，其特征在于：所述自动包装装置包括载带台(10)、分别设在载带台(10)前后两侧的送料带卷盘(6)和收料卷盘(4)、设在载带台(10)上的滚压轮(7)、热熔装置(12)和包装胶带卷盘(5)以及设在载带台(10)下方的包装控制装置(11)；所述载带台(10)上开设有与工件输送方向一致的输送槽，送料带卷盘(6)上盘绕有送料带，送料带上均匀的开设有多个工件容纳槽，送料带卷盘(6)上的空白送料带经由输送槽、接收工件抓取装置依次放入工件容纳槽中的合格工件后连接至收料卷盘(4)上；所述滚压轮(7)、热熔装置(12)和包装胶带卷盘(5)分别设在输送槽的上方，并且热熔装置(12)设在滚压轮(7)与收料卷盘(4)之间，滚压轮(7)将包装胶带卷盘(5)上的包装胶带压紧在放置好工件的送料带上，热熔装置(12)将包装胶带与送料带热熔在一起，收料卷盘(4)将放置好工件的送料带卷起来；所述包装控制装置(11)与工业机器人(3)相连接。
5.一种如权利要求1-4任一所述的SMD金属件智能分拣包装设备的SMD金属件智能分拣包装方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1，物料传送装置(1)首先把SMD金属件传送到工件检测识别工位；
S2，工业相机对工件检测识别工位上的SMD金属件进行图像采集，并将采集到的工件图像发送至工控机，工控机对采集到的图像进行识别检测，判定工件是否合格，将合格工件的位置进行坐标转换后传送给工业机器人(3)；
S3，工件检测识别工位上的SMD金属件传送到工件待抓取工位，工业机器人(3)根据接收到的合格工件的位置，控制工件抓取装置将合格工件依次抓取，并放入自动包装装置；
S4，自动包装装置完成对合格工件的自动包装。
6.根据权利要求5所述的SMD金属件智能分拣包装方法，其特征在于：所述步骤S1-S3中，物料传送装置(1)间歇工作，每次移动一个工作区距离，工件检测识别工位上的SMD金属件识别检测完毕后，整体传送至工件待抓取工位；工件待抓取工位上的合格工件抓取完毕后，再传送下一批SMD金属件至工件待抓取工位；工件待抓取工位上的合格工件抓取完毕后，物料传送装置(1)上的不合格工件自动落入回收箱中。
7.根据权利要求5所述的SMD金属件智能分拣包装方法，其特征在于：所述步骤S2中，工控机对采集到的工件图像使用Canny算子进行二值化处理后，利用模糊比较法与模板图像进行比较，提取目标图像，并根据预设的容许度，输出合格工件的中心坐标和偏移位置，并传输到工业机器人(3)。
8.根据权利要求7所述的SMD金属件智能分拣包装方法，其特征在于：所述步骤S3中，首先对利用夹爪(8)对合格工件的姿态进行旋转微调后，再利用吸嘴(9)吸取该合格工件并将其放入自动包装装置。
9.根据权利要求5所述的SMD金属件智能分拣包装方法，其特征在于：所述步骤S3中，工件抓取装置向空白送料带上的工件容纳槽中的一个合格工件后，送料带自动向收料卷盘(4)移位一次。
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