CN110255168B - 一种工件错位抓取方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及上料设备技术领域，尤其涉及一种工件错位抓取方法；用于左右交错叠置的工件的抓取；基于两组初始位置以整摞工件的中轴线为轴心沿其宽度方向对称设置的夹爪；包括以下步骤：获取最顶层工件与整摞工件之间的宽度差a；沿工件的宽度方向移动夹爪，并获取检测到最顶层工件侧边时的移动距离b；比较移动距离b和宽度差a获得最顶层工件的偏移方向；根据偏移方向和宽度差a调整夹爪的位置至最顶层工件的正上方，并完成抓取动作。本发明的发明目的在于提供一种工件错位抓取方法及其装置，采用本发明提供的技术方案解决了工件无法完成自动化抓取操作的技术问题。

Description

一种工件错位抓取方法

技术领域

本发明涉及上料设备技术领域，尤其涉及一种工件错位抓取方法。

背景技术

有些工件是交错错位叠放的，因此这种叠放方式的工件需要同时完成对工件的放置方向和中轴线的识别判断，无疑对工件的自动化抓取造成较大的困难，为此工件无法完成自动化抓取操作。

其中，有种栈板工件是一种为方便零散物品的摆放和出货要求而制成的底座，一般为方形或长方形。栈板工件按外形分包括单面型，工件供应方在对单面型工件出货时，为了提高运输效率，将工件按正反顺序叠置在一起，为此，工件的中轴线与整摞工件的中轴线并不重叠。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种工件错位抓取方法，采用本发明提供的技术方案解决了错位叠放的工件无法完成自动化抓取操作的技术问题。

为了达到上述发明目的，本发明提出一种工件错位抓取方法，用于左右交错叠置的工件的抓取；基于两组初始位置以整摞工件的中轴线为轴心沿其宽度方向对称设置的夹爪；包括以下步骤：

A100、获取最顶层工件与整摞工件之间的宽度差a；

A200、沿工件的宽度方向移动夹爪，并获取检测到最顶层工件侧边时的移动距离b；

A300、比较移动距离b和宽度差a获得最顶层工件的偏移方向；

A400、根据偏移方向和宽度差a调整夹爪的位置至最顶层工件的正上方，并完成抓取动作。

优选的，在步骤A200移动夹爪之前，预设夹爪与整摞工件之间的安全距离c，且安全距离c不小于0。

在步骤A300中，比较移动距离b和宽度差a获得最顶层工件的偏移方向；优选的，

若移动距离b大于宽度差a，判定最顶层工件偏向夹爪的移动方向；

若移动距离b小于宽度差a，判定最顶层工件偏向夹爪的移动反方向。

在步骤A400中，根据偏移方向和宽度差a调整夹爪的位置至最顶层工件的正上方；优选的，

若判定最顶层工件偏向夹爪的移动方向，夹爪反方向调整距离e＝安全距离c+宽度差a/2；

若判定最顶层工件偏向夹爪的移动反方向，夹爪反方向调整距离e＝移动距离b+宽度差a/2。

优选的，在步骤A400，调整夹爪的位置之前，获取最顶层工件的高度f；在步骤A400中，夹爪根据所述高度f调整其高度。

在步骤A100中，获取最顶层工件与整摞工件之间的宽度差a；优选的，所述宽度差a为工件的脚宽。

在步骤A200移动夹爪之前，预设夹爪与整摞工件之间的安全距离c；优选的，获取整摞工件的宽度g，根据安全距离c调整两组夹爪之间的距离h＝宽度g+2安全距离c。

优选的，还包括工件正反检测步骤，用于两组位于工件上方的感应组件，一组感应组件位于整摞工件的中轴线处，另一组感应组件位于所述中轴线以外；包括以下步骤：

B100、两组感应组件同时下移抵靠于最顶层工件上；

B200、两组感应组件均感应到工件，判定最顶层工件的正面朝上；

B300、其中一组感应组件未感应到工件，判定最顶层工件的反面朝上。

优选的，采用感应组件和与之信号连接的驱动组件组成高度检测组件；所述驱动组件驱动所述感应组件下移并抵靠于最顶层工件上。

优选的，在步骤A200移动夹爪前，所述驱动组件驱动所述感应组件上移与最顶层工件脱离。

由上可知，应用本发明提供的技术方案可以得到以下有益效果：通过计算获得的距离参数得到最顶层工件的偏移方向和偏移距离，再根据偏移方向和偏移距离控制夹爪，将夹爪移动至最顶层工件的正上方，进而完成错位叠放的工件的抓取，使得正反顺序叠置的工件，能够实现自动化抓取，实现错位叠放工件上料的自动化控制，尤其是栈板工件的上料。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例工件错位抓取方法流程框图；

图2为本发明实施例工件抓取装置的整体结构示意图；

图3为本发明实施例工件抓取装置中部分结构示意图。

图中：100为夹爪，200为工件检测组件，300为固定板，400为滑块，500为第一丝杆组件，600为第二丝杆组件，700为安装板，800为感应组件，510为第一旋转螺母，520为第一丝杆，610为第二旋转螺母，620为第二丝杆，810为抵靠块，820为感应器。

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付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

工件按外形分包括单面型，工件按正反顺序叠置在一起时，工件的中轴线与整摞工件的中轴线并不重叠。采用上述叠置方式的工件，无法对工件完成自动化抓取操作。

如图1所示，为了解决上述问题，本实施例提出一种工件错位抓取方法，用于对工件中轴线与整摞工件中轴线不重叠的情况，其硬件至少包括两组初始位置以整摞工件的中轴线为轴心沿其宽度方向对称设置的夹爪。

工件多采用具有两支撑脚的板材制成，在本实施例中，以支撑脚所在的侧边为长度方向，宽度方向则与长度方向垂直，为此上述工件中轴线与整摞工件中轴线不重叠的情况，以宽度方向为准，工件中轴线存在偏左或偏右两种情况，并且对于同种规格的工件，偏移距离为支撑件的宽度。

基于上述工件的排列方式，本实施例提供的工件错位抓取方法，需要对最顶层工件的中心点完成判定，为此在步骤A100-A200中，首先需获取工件以及夹爪的技术参数，再通过步骤A400-A500根据上述技术参数进行计算判断，最后根据判断结构控制夹爪对最顶层工件完成抓取。

在技术参数获取过程中，包括以下步骤：

A100、获取最顶层工件与整摞工件之间的宽度差a。

在该步骤中，宽度差a，可以结合工件的规格获取，例如左右交叉叠置的工件，其宽度差a为工件的脚宽，脚宽可通过工件的规格获得；宽度差a同样可以通过外界测量组件获取。

A200、沿工件的宽度方向移动夹爪，并获取检测到最顶层工件侧边时的移动距离b。

在移动夹爪之前，为了避免夹爪移动过程与工件发生碰撞，需预设夹爪与整摞工件之间的安全距离c，并且安全距离c不小于0。

两组夹爪之间的距离h，为了实现夹爪对工件的抓取，应至少大于工件的宽度，在本实施例以下中心点的判定过程中，需避免夹爪对判定过程的影响，为此还应确保两组夹爪之间的距离h大于整摞工件的宽度g。

为此，在移动夹爪之前，还需获取整摞工件的宽度g，根据整摞工件的宽度g和预设的安全距离c，可获得夹爪之间的距离h，三者之间满足以下公式：h＝g+2c，c大于或等于0。

完成上述调整后，移动夹爪，当检测到最顶层工件侧边时，获取夹爪的移动距离b。需要说明的是，检测到最顶层工件侧边时，不以工件检测组件检测到工件侧边为准，而是以夹爪到达工件侧边时为准，为了对移动距离b获取的准确性，工件检测组件产生感应信号需与夹爪到达工件侧边时同步，为此工件检测组件需与夹爪呈一竖直面上。

在获取夹爪的移动距离b的过程中，同样可以通过外部设置的移动距离检测组件获取。具体可以采用距离传感器，或者采用对射传感器结合夹爪的移动距离，只要对夹爪与最顶层工件之间的距离e完成测量即可。

A300、比较移动距离b和宽度差a获得最顶层工件的偏移方向。

在本实施例中，工件存在偏左或偏右两种情况，并且对于同种规格的工件，偏移距离为支撑件的宽度。

为此，本实施例通过比较移动距离b与宽度差a之间的大小关系，达到对工件偏移方向的判定。

偏移方向具体判断过程如下所述：

若b＞a，判定最顶层工件的中心点偏向夹爪的移动方向；

若b＜a，判定最顶层工件的中心点偏向夹爪的移动反方向。

例如，设定宽度差a为工件脚宽100mm，步骤A200中夹爪的移动方向向右，此时工件检测组件需设置于左侧的夹爪上，工件检测组件产生感应信号时，左侧夹爪到达最顶层工件左侧边位置，获取夹爪的移动距离b。

若b＞100mm，则判定最顶层工件偏向右侧的夹爪，且偏移距离为100/2＝50mm；

若b＜100mm，则判定最顶层工件偏向左侧的夹爪，且偏移距离为100/2＝50mm。

需要说明的是，在上述计算等式中，由于在现实叠置过程中，工件并非整齐的排列，为此最顶层工件的侧边并非准确的位于整摞工件的左上角或右上角，在本实施例中可加入10mm的误差校正值，即b和a之间的比较过程，可加入10mm的校正值，当然上述10mm需在b/2的范围内。

A400、根据偏移方向和宽度差a调整夹爪的位置至最顶层工件的正上方，并完成抓取动作。

在步骤A300中判定得到最顶层工件的偏移方向为偏左或偏右，为此夹爪的调整距离也根据判定结果而变动。

若判定最顶层工件偏向夹爪的移动方向，夹爪反方向调整距离e＝安全距离c+宽度差a/2；若判定最顶层工件偏向夹爪的移动反方向，夹爪反方向调整距离e＝移动距离b+宽度差a/2。

在步骤A300的举例说明中，若判定最顶层工件偏向右侧的夹爪，此时夹爪需向左调整，且调整距离e＝c+a/2＝c+50；若判定最顶层工件偏向左侧的夹爪，此时夹爪同样需向左调整，不同的是调整距离e＝b+a/2＝b+50。

在上述夹爪调整过程中，为了提高精准度，移动距离b的检测和调整距离e的控制均可以通过伺服电机完成，不仅能够完成精准控制，还能通过伺服电机完成距离测量。

完成夹爪的位置调整后，此时夹爪位于最顶层工件的正上方，为了实现最顶层工件的抓取，还需将夹爪下降至最顶层工件对应的高度，为此，在调整夹爪的位置之前，还需获取最顶层工件的高度f，夹爪移动至最顶层工件的正上方后，再根据高度f下降至相应高度，完成最顶层工件的抓取。

通过步骤A100-A400即可完成工件的中心点判定以及对工件的准确抓取，而在正反叠置的工件中，不仅存在正面朝上的工件，还存在反面朝上的工件，对于正反面朝上的工件，后续的工序存在差异。正面朝上的工件可以直接抓取置于传送组件上；反面朝上的工件，则需抓取后完成翻转，再放置在传送组件上。为此，在步骤A400完成最顶层工件的抓取之前，还需完成工件的正反面检测步骤。

在工件结构中，正面为平整面，反面中，为了确保其承重力，在反面的中轴线位置均固定有加强凸棱。针对该结构，正反面检测步骤可以通过检测最顶层工件的顶面平整度达到检测正反面的效果。

在正反面检测过程中，采用的硬件需包括两组位于工件上方的感应组件，一组感应组件位于整摞工件的中轴线处，另一组感应组件位于整摞工件的中轴线以外；包括以下步骤：

B100、两组感应组件同时下移抵靠于最顶层工件的顶面；

B200、两组感应组件均感应到工件，说明检测到平整端面，判定最顶层工件的正面朝上；

B300、其中一组感应组件未感应到工件，说明检测到工件反面的加强凸棱，则判定最顶层工件的反面朝上。

实施例2

基于实施例1所述的工件错位抓取方法，本实施例提供一种工件抓取装置，用于抓取左右交叉叠置的工件。

如图2-3所示，其硬件结构除了工件错位抓取方法中所需的两组联动的夹爪100以外，还包括位于其中一夹爪100处的工件检测组件200、以及移动距离检测组件。

工件检测组件200与夹爪100同步移动，并在夹爪100到达最顶层工件的侧边时产生触发信号；

移动距离检测组件，获取工件检测组件200启动至产生触发信号过程中，夹爪100的移动距离；

两组夹爪100，位于整摞工件的上方，且初始位置以整摞工件中轴线为轴沿工件的宽度方向对称设置，根据移动距离检测组件获得的移动距离移动至最顶端工件的正上方，并下移完成对工件的抓取。

其中，工件检测组件200可以为设置于其中一夹爪100上的对射感应器，且感应光线与夹爪100的末端呈一竖直面上。

为了完成夹爪100的移动抓取和工件检测组件200的移动，本实施例通过三轴传动组件完成驱动，三轴传动组件包括驱动夹爪100水平方向移动的横向驱动组件和驱动夹爪100上下移动的竖向驱动组件。

其中横向驱动组件和竖向驱动组件均通过旋转螺母驱动丝杆完成驱动。

具体的，包括固定悬置于整摞工件上方的固定板300，在固定板300上通过滑轨可沿工件的宽度方向滑动设置有滑块400，在滑块400上固定设置有竖置的第一丝杆组件500，在第一丝杆组件500的底端固定设置有安装板700，在安装板700上固定设置有横置的第二丝杆组件600，两组夹爪100设置于第二丝杆组件600上。

其中滑块400可横向移动，带动第一丝杆组件500移动，构成了驱动夹爪100水平方向移动的横向驱动组件。

第一丝杆组件500包括固定于滑块400上的第一旋转螺母510，和与第一旋转螺母510连接的第一丝杆520，第一丝杆组件500构成了驱动夹爪100上下移动的竖向驱动组件。

第二丝杆组件600包括固定于安装板700上的第二旋转螺母610，和与第二旋转螺母610连接的第二丝杆620，其中第二丝杆620为双向丝杆，两组夹爪100分别设置于双向丝杆的两端。第二丝杆组件600构成了夹爪100抓取的驱动组件。

在本实施例中，为了实现夹爪100对最顶层工件的准确抓取，需要判定最顶层工件的偏移方向。

在本实施例中，采用夹爪100移动距离与工件偏移距离之间的大小关系对最顶层工件的偏移方向实现判定。在判定过程中，需完成最顶层工件的检测和夹爪100移动距离的检测。为此，其中一组夹爪100上设置有工件检测组件200，工件检测组件200可以为对射传感器，固定装设在其中一个夹爪100上，在本实施例中，工件检测组件200设置于左边的夹爪100上。

需要说明的是，检测到最顶层工件侧边时，不以工件检测组件200检测到工件侧边为准，而是以夹爪100到达工件侧边时为准，为了对移动距离获取的准确性，工件检测组件200产生感应信号需与夹爪100到达工件侧边时同步，为此工件检测组件200需与夹爪100呈一竖直面上。

另外滑块400通过伺服电机驱动，工件检测组件200和伺服电机电性连接构成了移动距离检测组件。

滑块400移动驱动两组夹爪100移动，当工件检测组件200产生感应信号时，表明夹爪100到达最顶层工件的侧边位置，此时通过计算滑块400的伺服电机运转参数获得滑块400的移动距离，该移动距离即为夹爪100的移动距离。

通过对比夹爪100的移动距离以及整摞工件与一个工件之间的宽度差，可判定得到最顶层工件的偏移方向，如实施例1所述，再根据偏移方向驱动滑块400，将夹爪100移动至最顶层工件的正上方，完成最顶层工件的抓取。

实施例3

本实施例提供一种工件抓取装置，用于抓取左右交叉叠置的工件。

同样包括两组联动的夹爪100、位于其中一夹爪100处的工件检测组件200、以及移动距离检测组件。

工件检测组件200与夹爪100同步移动，并在夹爪100到达最顶层工件的侧边时产生触发信号；移动距离检测组件，获取工件检测组件200启动至产生触发信号过程中，夹爪100的移动距离；两组夹爪100，位于整摞工件的上方，且初始位置以整摞工件中轴线为轴沿工件的宽度方向对称设置，根据移动距离检测组件获得的移动距离移动至最顶端工件的正上方，并下移完成对工件的抓取。

为了完成最顶层工件的抓取，需要在抓取过程中将夹爪100下移至最顶层工件对应的高度，为此，需要先获取最顶层工件的高度，该高度可以通过工件的规格获取，但获取的高度值精度交底，在此不做详细说明。本实施例通过高度检测组件对最顶层工件的高度完成获取。

本实施例通过检测夹爪100下移高度完成最顶层工件的高度检测，由感应组件800和驱动第一旋转螺母510的伺服电机构成。

其中感应组件800包括向下延伸且可向上缩回的抵靠块810以及感应抵靠块810缩回的感应器820。感应器820固定在安装板700的顶面，抵靠块810穿过安装板700延伸至安装板700的底面。

第一旋转螺母510的伺服电机驱动第一丝杆520向下移动时，带动安装板700上的抵靠块810向下移动，当抵靠块810抵靠在最顶层工件的顶面时，第一丝杆520继续向下移动，使得抵靠块810向上顶起，当顶起至其顶端触发感应器820时，感应器820产生信号或发生信号中断，则判定感应组件800已经到达最顶层工件处，此时根据伺服电机的运转即可计算获得感应组件800下降的高度，再结合感应组件800的初始位置，最终获得整摞工件的高度。

本实施例是通过感应组件800下移与最顶层工件接触，以获得最顶层工件的高度，在实施例2中驱动滑块400完成夹爪100的移动距离检测，为了防止夹爪100移动过程中与工件发生碰撞，本实施例在获得最顶层工件的高度后，竖向驱动组件的第一丝杆520带动安装板700上移，并使得抵靠块810与最顶层工件脱离，具体可以上移10mm，滑块400再驱动两组夹爪100往右边移动，直至工件检测组件200感应到工件的侧边。

获取最顶层工件的高度后，在对最顶层工件进行抓取时，即可根据获取的高度调整夹爪100的下降高度，完成最顶层工件的抓取。

实施例4

本实施例提供一种工件抓取装置，用于抓取左右交叉叠置的工件。

同样包括两组联动的夹爪100、位于其中一夹爪100处的工件检测组件200、以及移动距离检测组件。

工件检测组件200与夹爪100同步移动，并在夹爪100到达最顶层工件的侧边时产生触发信号；移动距离检测组件，获取工件检测组件200启动至产生触发信号过程中，夹爪100的移动距离；两组夹爪100，位于整摞工件的上方，且初始位置以整摞工件中轴线为轴沿工件的宽度方向对称设置，根据移动距离检测组件获得的移动距离移动至最顶端工件的正上方，并下移完成对工件的抓取。

由于叠置的工件为正反面叠置，存在正面朝上和反面朝上的工件，为此，本实施例与实施例1相同的是，同样需要对最顶层工件的放置方向进行检测。

本实施例采用两组固定在安装板700上的感应组件800完成最顶层工件的放置方向检测。其中一组感应组件800位于整摞工件的中轴线处，不仅作为工件高度检测组件，还作为工件正反检测组件的一部分；另一组感应组件800位于整摞工件的中轴线以外。

综上所述，本发明实施例提供的技术方案，通过计算获得的距离参数得到最顶层工件的偏移方向和偏移距离，再根据偏移方向和偏移距离控制夹爪，将夹爪移动至最顶层工件的正上方，进而完成工件的抓取，使得正反顺序叠置的工件，能够实现自动化抓取，实现工件上料的自动化控制。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种工件错位抓取方法，其特征在于：用于左右交错叠置的工件的抓取；基于两组初始位置以整摞工件的中轴线为轴心沿其宽度方向对称设置的夹爪；包括以下步骤：

A100、获取最顶层工件与整摞工件之间的宽度差a；

A200、沿工件的宽度方向移动夹爪，并获取检测到最顶层工件侧边时的移动距离b；

A300、比较移动距离b和宽度差a获得最顶层工件的偏移方向；

A400、根据偏移方向和宽度差a调整夹爪的位置至最顶层工件的正上方，并完成抓取动作。

2.根据权利要求1所述的工件错位抓取方法，其特征在于：在步骤A200移动夹爪之前，预设夹爪与整摞工件之间的安全距离c，且安全距离c不小于0。

3.根据权利要求1或2所述的工件错位抓取方法，在步骤A300中，比较移动距离b和宽度差a获得最顶层工件的偏移方向；其特征在于：

若移动距离b大于宽度差a，判定最顶层工件偏向夹爪的移动方向；

若移动距离b小于宽度差a，判定最顶层工件偏向夹爪的移动反方向。

4.根据权利要求3所述的工件错位抓取方法，在步骤A400中，根据偏移方向和宽度差a调整夹爪的位置至最顶层工件的正上方；其特征在于：

若判定最顶层工件偏向夹爪的移动方向，夹爪反方向调整距离e＝安全距离c+宽度差a/2；

若判定最顶层工件偏向夹爪的移动反方向，夹爪反方向调整距离e＝移动距离b+宽度差a/2。

5.根据权利要求1所述的工件错位抓取方法，其特征在于：在步骤A400，调整夹爪的位置之前，获取最顶层工件的高度f；在步骤A400中，夹爪根据所述高度f调整其高度。

6.根据权利要求1所述的工件错位抓取方法，在步骤A100中，获取最顶层工件与整摞工件之间的宽度差a；其特征在于：所述宽度差a为工件的脚宽。

7.根据权利要求2所述的工件错位抓取方法，在步骤A200移动夹爪之前，预设夹爪与整摞工件之间的安全距离c；其特征在于：获取整摞工件的宽度g，根据安全距离c调整两组夹爪之间的距离h＝宽度g+2安全距离c。

8.根据权利要求1所述的工件错位抓取方法，其特征在于：还包括工件正反检测步骤，用于两组位于工件上方的感应组件，一组感应组件位于整摞工件的中轴线处，另一组感应组件位于所述中轴线以外；包括以下步骤：

B100、两组感应组件同时下移抵靠于最顶层工件上；

B200、两组感应组件均感应到工件，判定最顶层工件的正面朝上；

B300、其中一组感应组件未感应到工件，判定最顶层工件的反面朝上。

9.根据权利要求5所述的工件错位抓取方法，其特征在于：采用感应组件和与之信号连接的驱动组件组成高度检测组件；所述驱动组件驱动所述感应组件下移并抵靠于最顶层工件上。

10.根据权利要求9所述的工件错位抓取方法，其特征在于：在步骤A200移动夹爪前，所述驱动组件驱动所述感应组件上移与最顶层工件脱离。

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