CN109278021B - 一种用于抓取薄壁壳体类工件的机器人工具*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于薄壁壳体类工件抓取的机器人工具***，属于机械装配领域，包括：机器人工具、激光发射传感器、2D图像识别传感器、PLC模块和夹爪等，所述机器人工具用内六角螺钉固定在机器人机械臂下部，所述激光发射传感器安装在机器人工具下部，且激光头指向工件，所述2D图像识别传感器固定在机器人工具正下方，所述机器人机械臂可以灵活地移动，所述PLC模块安装在2D图像识别传感器上方。本***识别速度更快，节省扫描时间约7~15s，且不需配备外部终端处理器，对空间要求也不高；采用自己配备的3D视觉***，大幅降低成本，且***和算法都是自主设计，后期调试维护更加便利和及时，技术上不受供应商限制。

Description

一种用于抓取薄壁壳体类工件的机器人工具***

技术领域

本发明涉及机械装配领域，尤其是一种用于抓取薄壁壳体类工件的机器人工具***。

背景技术

目前市面上主要由FANUC搬运机器人和三维轮廓仪两种视觉捕捉***：其中FANUC搬运机器人自带的 iRVision 智能视觉***，即2D相机配合视觉模块构建的三维视觉***，可以实现空间位置、角度判断，实现模糊抓取功能，主要卖点是机器人自带，成套发货。康耐视、基恩士等很多视觉设备供应商都在做的三维轮廓仪，扫描工位外形，将其数字化成云点，记录进计算机，实现三维捕捉，可以实现空间位置、角度判断，实现模糊抓取，主要卖点是软件算法。但是前者存在购买和维护成本较高；后者精度过高，反馈时间长，而且两者都存在维护和升级周期过长，核心技术受限于供货商等诸多问题，有的设备还需要配备外界终端处理器，因此都难以满足客户的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用激光导航定位结合位置反馈的用于模糊抓取薄壁壳体类工件的机器人工具***，以解决上述背景技术中提到的问题。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种用于抓取薄壁壳体类工件的机器人工具***，包括：机器人工具、机器人机械臂、激光发射传感器、2D图像识别传感器、智能相机、PLC模块、转运机器人、机器人***，所述机器人工具利用内六角螺钉固定在机器人机械臂的下端，所述机器人机械臂可以前后灵活移动，调整机器人工具与薄壁壳体的相对位置和角度，所述机器人工具的下端固定有夹爪，用来抓取待夹薄壁壳体；所述机器人工具的正下方安装有2D图像识别传感器和智能相机，所述2D图像识别传感器用来识别薄壁壳体表面反射的激光束，所述智能相机用来拍摄薄壁壳体表面光斑的情况来计算其空间位置和结构，所述智能相机的上方安装有PLC模块，所述PLC模块通过机器人工具内线缆连接至机器人机械臂的控制***，所述PLC模块用来接收智能相机的运算处理单元传回的薄壁壳体的位置和结构数据，然后编制成机器指令传送给机器人的控制***，从而控制机器人机械臂的运动轨迹和姿态；所述机器人工具的下部固定有激光发射传感器，所述激光发射传感器的激光头朝向待夹薄壁壳体；所述机器人机械臂旋转连接到转运机器人上，所述转运机器人利用地脚螺栓固定到薄壁壳体旁边的合适位置，所述机器人***包括机器人工具、机器人机械臂、转运机器人和各种连接线缆。

优选的，所述2D图像识别传感器的视觉检测成功率可达99.8%。

优选的，所述智能相机选用加装视觉算法程序的工业相机，其分辨率可调，加装的运算处理单元的运算反馈时间为4s。

优选的，所述机器人***的夹爪重复抓取工件的成功率达到99%。

本发明的有益效果：本***通过激光发射传感器、2D图像识别传感器和PLC模块的配合，实现了机器人工具在机器人***内对薄壁壳体类工件的模糊抓取的重复操作。因为采用自己配备的3D视觉***，成本相对较低，且***和算法都属于自主设计，后期调试维护更便利，也更及时；此外，在技术上也不受供应商限制。

附图说明

图1为本发明的轴侧图；

图2为本发明的左视图；

图3为本发明应用场景的俯视图；

图4为本发明应用场景的立体示意图。

如图所示：1、机器人工具，2、机器人机械臂，3、激光发射传感器，4、2D图像识别传感器，5、智能相机，6、PLC模块，7、转运机器人，8、夹爪，9、薄壁壳体，10、上料料道，11、机器人***。

具体实施方式

下面将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优选实施例，并非全部的实施例。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。

实施例1：一种用于抓取薄壁壳体类工件的机器人工具***，包括：机器人工具（1）、机器人机械臂2、激光发射传感器3、2D图像识别传感器4、智能相机5、PLC模块6、转运机器人7、夹爪8，所述机器人工具1利用内六角螺钉固定在机器人机械臂2的下端，所述机器人机械臂2可以灵活地前后移动，从而控制所述机器人工具1抓取薄壁壳体9的位置和角度，所述机器人工具1的下部固定有夹爪8，用来固定和抓取薄壁壳体9，所述机器人工具1的下部固定有激光发射传感器3，所述激光发射传感器3的激光头朝向薄壁壳体9，所述机器人工具1的正下方配置有2D图像识别传感器4和智能相机5，所述2D图像识别传感器4可以清晰捕捉薄壁壳体9表面的光斑，图像识别率可达99.8%，所述智能相机5是加装了视觉算法程序的工业相机，内部有运算处理单元，拍摄的图像分辨率可调；所述智能相机5的上方安装有PLC模块6，所述PLC模块6可以根据相机反馈的薄壁壳体9的位置和构造信息编制机器控制指令，再将该指令传送给机器人机械臂2的控制***；所述机械臂2旋转连接在转运机器人7上，所述转运机器人7作为工具载体利用地脚螺钉固定在薄壁壳体9的旁边，其位置是经过严格计算和试验而得出的。

具体操作流程：本机器人***11位于多条上料料道10的末端，方便薄壁壳体9的前序上料工作。当薄壁壳体上料完毕后，位于机器人工具1下部的激光发射传感器3向目标薄壁壳体9的表面发射激光束；此时机器人工具1正下方的2D图像识别传感器4探测并识别到工件表面反射的激光光斑，智能相机5启动，根据要求拍摄一定数量的薄壁壳体9表面的相片，这些相片经过智能相机5内的运算处理单元的计算分析后得出相应位置反馈信息，然后将这些信息传输至智能相机5上方的PLC模块6，PLC模块6根据上述位置反馈信息编制机器控制指令，并将相应的机器控制指令传输到机器人机械臂2的控制***，最后机器人机械臂2按照上述指令调整机器人工具1的姿态和运动轨迹，使其下端的夹爪8能够快速准确地抓取下方的薄壁壳体9，完成单次抓取作业。然后所述机器人***1可以根据项目需求重复上述操作若干次，重复抓取不同位置上的薄壁壳体9，直到完成全部操作任务。

本机器人工具***巧妙利用激光定位导航技术结合自身设计的转运机器人，完成机器人工具对薄壁壳体类工件的模糊抓取，抓取准确率高，重复工作效率高，成本相对较低，维护方便，在实际生产中取得较理想的应用效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种用于抓取薄壁壳体类工件的机器人工具***，包括：机器人工具(1)，机器人机械臂(2)，激光发射传感器(3)，2D图像识别传感器(4)，智能相机(5)，PLC模块(6)，转运机器人(7)，机器人***(11)，其特征在于：所述机器人工具利用内六角螺钉固定在机器人机械臂(2)的下端，所述机器人工具(1)的下部固定有四个夹爪(8)，所述机器人工具(1)的正下方安装有2D图像识别传感器(4)和智能相机(5)，所述智能相机(5)的上方安装有PLC模块(6)，所述PLC模块(6)通过机器人工具(1)内线缆连接至机器人机械臂(2)的控制***，所述机器人工具(1)的下部固定有激光发射传感器(3)，所述机器人机械臂(2)旋转连接在转运机器人(7)上，所述转运机器人(7)通过地脚螺栓固定在地面上；

所述PLC模块(6)可以根据位置反馈信息编制机器指令，引导所述机器人工具(1)的夹爪(8)在机器人机械臂(2)的引导下完成抓取工作；

所述机器人***(11)主要包括转运机器人(7)、机器人工具(1)和各种连接线缆。

2.根据权利要求1所述的一种用于抓取薄壁壳体类工件的机器人工具***，其特征在于：所述激光发射传感器(3)的激光头朝向待夹薄壁壳体(9)的方向。

3.根据权利要求1所述的一种用于抓取薄壁壳体类工件的机器人工具***，其特征在于：所述2D图像识别传感器(4)和智能相机(5)都位于待夹薄壁壳体(9)的正上方。

4.根据权利要求1所述的一种用于抓取薄壁壳体类工件的机器人工具***，其特征在于：所述智能相机(5)为加装有视觉算法程序的工业相机，包含图像处理单元，图像分辨率可调，常规相片的图像分辨率可达200ppi。