CN110587362A - 基于视觉***的气门自动摆盘设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及自动化生产设备领域，具体涉及基于视觉***的气门自动摆盘设备，包括电控柜、送料机构、插料机构、模组横走机构、模组纵行机构和料盘传输机构，模组纵行机构包括平行设置在电控柜上的主动导轨组和从动导轨组，料盘传输机构沿着模组纵行机构的行走方向架设在电控柜上方，模组横走机构架设在主动导轨组和从动导轨组上，送料机构和插料机构通过滑动板活动安装在模组横走机构上，其中送料机构的送料方向倾斜于插料机构的水平横走方向，有益效果是结合视觉***实现气门更精确的摆盘功能，区别于现有技术气门料盘的定位安装，结合流水线式的传输方式，在设备持续运转的状态下更高效的达到气门摆盘的目的，操作更灵活，工作强度更降低。
Description
技术领域
本发明涉及生产车间自动化盛料设备领域，具体涉及基于视觉***的气门自动摆盘设备，用于气门加工后的卸料，以及气门的整齐摆放。
背景技术
典型的机器视觉***可以分为：图像采集部分、图像处理部分和运动控制部分。基于PC的视觉***具体由如图1所示的几部分组成：
①工业相机与工业镜头——这部分属于成像器件，通常的视觉***都是由一套或者多套这样的成像***组成，如果有多路相机，可能由图像卡切换来获取图像数据，也可能由同步控制同时获取多相机通道的数据。根据应用的需要相机可能是输出标准的单***(RS-170/CCIR)、复合信号(Y/C)、RGB信号，也可能是非标准的逐行扫描信号、线扫描信号、高分辨率信号等。
②光源——作为辅助成像器件，对成像质量的好坏往往能起到至关重要的作用，各种形状的LED灯、高频荧光灯、光纤卤素灯等都容易得到。
③传感器——通常以光纤开关、接近开关等的形式出现，用以判断被测对象的位置和状态，告知图像传感器进行正确的采集。
④图像采集卡——通常以***卡的形式安装在PC中，图像采集卡的主要工作是把相机输出的图像输送给电脑主机。它将来自相机的模拟或数字信号转换成一定格式的图像数据流，同时它可以控制相机的一些参数，比如触发信号，曝光/积分时间，快门速度等。图像采集卡通常有不同的硬件结构以针对不同类型的相机，同时也有不同的总线形式，比如PCI、PCI64、CompactPCI，PC104，ISA等。
⑤PC平台——电脑是一个PC式视觉***的核心，在这里完成图像数据的处理和绝大部分的控制逻辑，对于检测类型的应用，通常都需要较高频率的CPU，这样可以减少处理的时间。同时，为了减少工业现场电磁、振动、灰尘、温度等的干扰，必须选择工业级的电脑。
⑥视觉处理软件——机器视觉软件用来完成输入的图像数据的处理，然后通过一定的运算得出结果，这个输出的结果可能是PASS/FAIL信号、坐标位置、字符串等。常见的机器视觉软件以C/C++图像库，ActiveX控件，图形式编程环境等形式出现，可以是专用功能的(比如仅仅用于LCD检测，BGA检测，模版对准等)，也可以是通用目的的(包括定位、测量、条码/字符识别、斑点检测等)。
⑦控制单元(包含I/O、运动控制、电平转化单元等)——一旦视觉软件完成图像分析(除非仅用于监控)，紧接着需要和外部单元进行通信以完成对生产过程的控制。简单的控制可以直接利用部分图像采集卡自带的I/O，相对复杂的逻辑/运动控制则必须依靠附加可编程逻辑控制单元/运动控制卡来实现必要的动作。
一个完整的机器视觉***的主要工作过程如下：
1、工件定位检测器探测到物体已经运动至接近摄像***的视野中心，向图像采集部分发送触发脉冲。
2、图像采集部分按照事先设定的程序和延时，分别向摄像机和照明***发出启动脉冲。
3、摄像机停止目前的扫描，重新开始新的一帧扫描，或者摄像机在启动脉冲来到之前处于等待状态，启动脉冲到来后启动一帧扫描。
4、摄像机开始新的一帧扫描之前打开曝光机构，曝光时间可以事先设定。
5、另一个启动脉冲打开灯光照明，灯光的开启时间应该与摄像机的曝光时间匹配。
6、摄像机曝光后，正式开始一帧图像的扫描和输出。
7、图像采集部分接收模拟视频信号通过A/D将其数字化，或者是直接接收摄像机数字化后的数字视频数据。
8、图像采集部分将数字图像存放在处理器或计算机的内存中。
9、处理器对图像进行处理、分析、识别，获得测量结果或逻辑控制值。
10、处理结果控制流水线的动作、进行定位、纠正运动的误差等。
气门杆是发动机的重要部件，专门负责向发动机内输入空气并排除燃烧后的废气。从发动机结构上分为进气门和排气门，进气门的作用是将空气或空气与燃料的混合物吸入发动机内，与燃料混合燃烧；排气门的作用是将燃烧后的废气排除并散热，故而在发动机内的作用是显而易见的；在实际加工生产过程中，对产品有很高的要求，需要对气门进行诸多工艺处理。
随着科学技术和社会生产的不断发展，对加工制造业的机械产品性能、质量、生产率和成本提出了越来越高的要求，而机械加工自动化方式的实现就是上述要求的重要技术措施之一，它不仅能提高零件质量和生产率，降低生产成本，还能改善工人的劳动条件，但是采用这种自动好高效的设备需要很大的初期投入，以及较长的生产周期，只有在大批量生产的条件下，才会有显著的经济效益，企业才能有一定的发展；而现在生产气门后基本都是靠人工盛料，使用专门的盛具将气门一个一个摆放整齐，效率低下，工人的劳动利用率低，要么就是采用加工流水线的方式，设备庞大，占地面积广，成本高，不利于企业的发展。
专利号为201621178132.4的“一种气门自动盛料装盘机构”，它实现摆盘的技术是需要将料盘固定在一个位置，然后通过点位控制闭环伺服***进行定位气门摆盘，该装盘盛料机构就需要人工每次定位摆放料盘，每一轮料盘用完后，需要停下设备重新摆放料盘，不能实现设备不停运转，在生产效率上较慢。
发明内容
鉴于现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种基于视觉***的气门自动摆盘设备，避免了零件在加工完后需要工人去拾取整理的麻烦，降低劳动生产力；并且，结合视觉***实现气门更精确的摆盘功能，区别于现有技术气门料盘的定位安装，结合流水线式的传输方式，在设备持续运转的状态下更高效的达到气门摆盘的目的，操作更灵活，工作强度更降低。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
基于视觉***的气门自动摆盘设备，包括电控柜、送料机构、插料机构、模组横走机构、模组纵行机构和料盘传输机构，所述模组纵行机构包括平行设置在电控柜上的主动导轨组和从动导轨组，所述料盘传输机构沿着模组纵行机构的行走方向架设在电控柜上方，且处于并排着的主动导轨组与从动导轨组之间，所述模组横走机构架设在主动导轨组和从动导轨组上，所述送料机构和插料机构通过滑动板活动安装在模组横走机构上，其中送料机构的送料方向倾斜于插料机构的水平横走方向。
所述插料机构包括纵向位移气缸、横向位移气缸、双向动作气缸，以及对称设计的左夹杆、右夹杆，所述左夹杆和右夹杆的上端部分别安装在双向动作气缸的两伸缩导杆上，所述左夹杆和右夹杆的下端部分别设有气门杆夹孔；所述纵向位移气缸通过位移板安装在滑动板上，且纵向位移气缸的伸缩方向朝向料盘传输机构方向，所述横向位移气缸安装在纵向位移气缸的伸缩轴上，且横向位移气缸的伸缩方向垂直于纵向位移气缸的伸缩方向，所述双作用气缸安装在横向位移气缸的伸缩轴上，插料机构处于复位零点时其左夹杆和右夹杆夹住送料机构下游段的气门。所述滑动板上还设有箱体架，所述箱体架上固定有装有视觉***的***箱。
采用上述设计结构的有益效果是：送料机构负责源源不断的为插料机构输送气门，送料机构的进料端接着气门的加工设备，气门卸料后利用该设备有规律的码放整齐，插料机构在模组横走机构和模组纵行机构的配合下，在XY轴方向移动而将气门纵横整齐的排列在料盘传输机构的储存料盘上，实现气门的整齐、有规律的摆放，既方便下一加工工序机器人的抓取，又保证气门良好的储存环境和运输环境，对成品气门有效的保护，防止气门变形或者表面刮伤。另外，在插料时利用视觉***精确定位气门的***位置，即使在料盘传输机构不断的运动时左夹杆和右夹杆也能准确的定位气门插孔，并且将气门准确、纵横有序的摆放在料盘传输机构上，不再需要如同现有技术一样需要人工定位料盘，也不再需要停下该设备来摆放料盘，仅仅在料盘传输机构的两端头放料盘、取料盘即可。这样既避免了零件在加工完后需要工人去拾取整理的麻烦，降低劳动生产力；并且，结合视觉***实现气门更精确的摆盘功能，区别于现有技术气门料盘的定位安装，结合流水线式的传输方式，在设备持续运转的状态下更高效的达到气门摆盘的目的，操作更灵活，工作强度更降低。
进一步限定，所述送料机构包括气门悬挂组件、调整组件和分料组件：
所述调整组件至少为一组固定在气门悬挂组件的上游段，所述分料组件固定在气门悬挂组件的下游段。
所述气门悬挂组件包括两平行间隔设置的悬挂架和平行于悬挂架上方设置的导滑架，所述悬挂架通过悬挂底座倾斜固定在滑动板上，所述调整组件连接支撑着悬挂架和导滑架。
所述调整组件包括间隙调整座、上间隙调整轴、调整弹簧、上调整摇手、下调整摇手和下调整螺纹轴，所述间隙调整座对称垂直固定在两个导滑架的外侧面上，所述上间隙调整轴横向架设安装在间隙调整座的上端头部，所述调整弹簧套在上间隙调整轴上且至于两个间隙调整座之间，所述上调整摇手套在上间隙调整轴的其中一端；两平行设置的导滑架之间连接有固定筒，固定筒内设有内螺纹，所述下调整螺纹轴穿过间隙调整座与固定筒螺纹连接，所述下调整摇手套在下调整螺纹轴的其中一端。
所述分料组件包括分料推板、挡料杆、放料杆、分料气缸和L型固定座，在安装分料组件位置处的悬挂架上设分料孔，所述L型固定座垂直于悬挂架的外边侧安装，所述分料气缸安装在L型固定座上且分料气缸的作用方向朝向悬挂架一侧，所述分料推板固定在分料气缸的伸缩轴上，分料推板呈U型横跨在两个平行设置的悬挂架底侧面方向，所述挡料杆和放料杆错位安装在分料推板的两对侧面板上，并且挡料杆和放料杆的杆部穿过分料孔延伸至两个悬挂架之间的气门通道处。
上述设计的有益效果是：气门是带肩轴类零件，两根悬挂架的气门通道可以让气门肩部朝上、气门杆部朝下悬挂，悬挂架倾斜45°至70°的角度就可以使气门自动下滑，还依次排列好顺序，虽然通过最初的生产试运行时，悬挂架上的气门会出现拥挤不规整的情况，不能保持一列气门保持在同一直线上，但是经过后期的改正，增加了调整组件，通过调整两个平行的悬挂架距离，以及利用导滑架压制并调整气门肩部，气门悬挂后便能整齐后保持在同一直线上下滑至分料组件位置处，分料气缸操控挡料杆、放料杆并拢或打开，如此循环就可将精密排列的气门一个一个单独划给插料机构，控制***控制时只有当其中一个气门落入插料机构后，下一个气门才被分料组件打开放下去，从而使插料机构能逐个夹持住气门，保证高效率的完成工作。
进一步限定，所述悬挂架的下游段端头处设有对称安装在两个悬挂架内侧面的弹性片，两个弹性片之间最小的间隔距离小于或等于最小规格气门杆部的直径，两个弹性片形变之后的最大间隔距离小于或等于最大规格气门杆部的直径，要保证每个在该设备上被摆盘的气门均能在左夹杆和右夹杆的夹持拉力之下，顺利的通过两个弹性片的限位，完成摆盘的第一步气门送料。
进一步限定，所述模组横走机构和主动导轨组包括伺服电机、滚珠丝杠、丝杠滑块、C型滑块座和导轨架，所述滚珠丝杠架设在导轨架的两端头且其中一端连接着伺服电机，所述丝杠滑块套在滚珠丝杠上，所述丝杠滑块还连接着卡在导轨架上移动的C型滑块座，另外，在模组横走机构的C型滑块座上固定着滑动板，主动导轨组上的C型滑块座上支撑安装着导轨架；其中，主动导轨组的导轨架通过支撑底座安装在电控柜上，模组横走机构的导轨架安装在主动导轨组的C型滑块座上并沿着导轨架移动。
进一步限定，因为模组横走机构的自重问题，为加强主动导轨组队模组横走机构的支撑，所述主动导轨组还包括置于滚珠丝杠平行两侧的直线导轨和套在直线导轨上的导轨滑块，主动导轨组的C型滑块座连接在丝杠滑块和导轨滑块上移动，导轨滑块分担丝杠滑块的压力，使得模组横走机构更能顺畅的移动。
进一步限定，所述从动导轨组包括从动滑块、从动直线导轨和滑轨架，所述从动直线导轨的两端架设在滑轨架上，所述从动滑块套在从动直线导轨上，所述模组横走机构的导轨架的其中一端架设安装在从动滑块上，另一端架设安装在主动导轨架的C型滑块座上。
进一步限定，所述料盘传输机构包括传送带组件和储存料盘，所述传送带组件安装在电控柜上方且处于主动导轨组的导轨架和从动导轨组的滑轨架之间，并且传送带的传送方向平行于模组横走机构沿着模组纵行机构移动的方向，所述储存料盘包括料盘架和固定在料盘架上的料盘体，在料盘体上设有纵、横排列的气门插孔，所述料盘架放在传送带组件的皮带上。视觉***能精确识别气门插孔位置，让左夹杆和右夹杆上夹持的气门准确的对准气门插孔位置后松开，完成气门的摆盘工作。减少工作人员定位摆放料盘体的繁琐工作，也减少设备的零件和组装工艺，降低设备的制造成本。
进一步限定，所述模组横走机构的导轨架上还设有安装线路的线路拖链。规整各个电器零件、启动零件的线路，使得设备整体整洁性和美观度更好，也做漏电保护，保护操作人员的安全。
进一步限定，所述纵向位移气缸和横向位移气缸的类型属于双活塞杆滑块气缸，所述横向位移气缸安装在纵向位移气缸的缸体滑块上，所述双向动作气缸安装在横向位移气缸的缸体滑块上，安装快速，直接用螺栓将缸体连接在一起即可。
附图说明
图1为本发明的主视结构示意图；
图2为本发明送料机构和插料机构处于模组横走机构复位零点处的立体结构示意图；
图3为本发明处于气门摆盘时工作状态的立体结构示意图；
图4为本发明送料机构和插料机构安装模组横走机构上的立体结构示意图；
图5为本发明插料机构的立体结构示意图；
图6为本发明送料机构的立体***结构示意图；
图7为本发明分料组件的立体结构示意图；
图8为本发明弹性片安装在悬挂架上的局部放大立体结构示意图；
图9为本发明模组横走机构和模组纵行机构配合安装的立体结构示意图；
图10为本发明模组横走机构和模组纵行机构配合安装的立体***结构示意图；
图11为本发明料盘传输机构的立体结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本发明。
如图1、图2、图3所示的基于视觉***的气门自动摆盘设备，包括电控柜1、送料机构2、插料机构3、模组横走机构4、模组纵行机构5和料盘传输机构6，所述模组纵行机构5包括平行设置在电控柜上的主动导轨组51和从动导轨组52，所述料盘传输机构6沿着模组纵行机构5的行走方向架设在电控柜1上方，且处于并排着的主动导轨组51与从动导轨组52之间，所述模组横走机构4架设在主动导轨组51和从动导轨组52上，所述送料机构2和插料机构3通过滑动板7活动安装在模组横走机构4上，其中送料机构2的送料方向倾斜于插料机构3的水平横走方向，倾斜角度大约为30°，送料机构2倾斜安装在滑动板7上的设计原因是为了让上面码放的气门能在重力作用下自动缓慢的下滑。模组横走机构4、模组纵行机构5相当于送料机构2和插料机构3的X、Y轴路径行走轨道，中间的料盘传输机构6为送料机构2和插料机构3的运行基准，在XY轴方向始终在料盘传输机构6的工作面范围内移动，为了将气门按纵横顺序排列整齐，达到气门自动摆盘的高效率工作模式。
如图4、图5所示，所述插料机构3包括纵向位移气缸30、横向位移气缸31、双向动作气缸32，以及对称设计的左夹杆33、右夹杆34，所述左夹杆33和右夹杆34的上端部分别安装在双向动作气缸32的两伸缩导杆上，双向动作气缸32作用一次时左夹杆33和右夹杆34分别往相反方向移动，所述左夹杆33和右夹杆34的下端部分别设有气门杆夹孔35，两个三角半型气门杆夹孔35合并靠拢时将气门8的杆部夹持在中间，气门杆夹孔35不局限于三角形，还可以半弧形。所述纵向位移气缸30通过位移板36安装在滑动板7上，且纵向位移气缸30的伸缩方向朝向料盘传输机构6方向，所述横向位移气缸31安装在纵向位移气缸30的伸缩轴上，且横向位移气缸31的伸缩方向垂直于纵向位移气缸30的伸缩方向，所述双作用气缸32安装在横向位移气缸31的伸缩轴上，插料机构3处于复位零点时其左夹杆33和右夹杆31夹住送料机构2下游段的气门。左夹杆33和右夹杆34为非标气动驱动的夹具，每2S-5S插一个气门。
在本实施例中，所述滑动板7上还设有箱体架71，所述箱体架71上固定有装有视觉***的***箱72，视觉***的应用用于辅助纵向位移气缸30、横向位移气缸31、双向动作气缸32，使其相互配合完成气门8的摆盘工作。优选的，所述纵向位移气缸30和横向位移气缸31的类型属于双活塞杆滑块气缸，所述横向位移气缸31安装在纵向位移气缸30的缸体滑块上，所述双向动作气缸32安装在横向位移气缸31的缸体滑块上。
在本实施例中如图4、图6、图7所示，所述送料机构2包括气门悬挂组件20、调整组件21和分料组件22，所述调整组件21为两组固定在气门悬挂组件20上，一组处于气门悬挂组件20的上游段，一组处于气门悬挂组件20的中部，两组沿着气门悬挂组件20的气门输送方向排列安装，所述分料组件22固定在气门悬挂组件20的下游段，在本设备运行时，至少30分钟往气门悬挂组件20上装填一次气门。
所述气门悬挂组件20包括两个平行间隔设置的悬挂架201和平行于悬挂架201上方设置的导滑架202，所述悬挂架201通过悬挂底座203倾斜固定在滑动板7上，所述调整组件21连接支撑着悬挂架201和导滑架202。为便于气门悬挂组件每次能够悬挂足够多的气门，减少工作人员上料气门的次数，在悬挂架201的上料端连接两个悬挂杆204。
所述调整组件21包括间隙调整座210、上间隙调整轴211、调整弹簧212、上调整摇手213、下调整摇手214和下调整螺纹轴(下调整螺纹轴与下调整摇手214一体设计)，所述间隙调整座210对称垂直固定在两个导滑架202的外侧面上，所述上间隙调整轴211横向架设安装在间隙调整座210的上端头部，所述调整弹簧212套在上间隙调整轴211上且至于两个间隙调整座210之间，所述上调整摇手213套在上间隙调整轴211的其中一端；两平行设置的导滑架202之间连接有固定筒205，固定筒205内设有内螺纹，所述下调整螺纹轴穿过间隙调整座210与固定筒205螺纹连接，所述下调整摇手214套在下调整螺纹轴的其中一端。上间隙调整轴211和下调整螺纹轴沿着悬挂架201的垂直方向，按上、下位关系固定在间隙调整座210上，上调整摇手213调整两个悬挂架201之间的间隔距离，用于悬挂存放不同直径大小的气门8，下调整摇手214用于调整两个导滑架202相对于两个悬挂架201的水平错位相对位置，让导滑架202可以调整并排的气门8保持在同一水平线上。另外，在间隙调整座210上还可以设置条形孔，用于调整下调整螺纹轴与上间隙调整轴211之间的高度差距离，使得导滑架202调整与悬挂架201之间的高度差距离，便于不同大小、长度的气门8在悬挂架201内悬挂摆放的更整齐，方便后续的分料组件22更便利、更有序的分离单个气门8至插料机构3处。
所述分料组件22包括分料推板220、挡料杆221、放料杆222、分料气缸223和L型固定座224，在安装分料组件22位置处的悬挂架201上设分料孔，所述L型固定座224垂直于悬挂架201的外边侧安装，所述分料气缸223安装在L型固定座224上且分料气缸223的作用方向朝向悬挂架201一侧，所述分料推板220固定在分料气缸223的伸缩轴上，分料推板220呈U型横跨在两个平行设置的悬挂架201底侧面方向，所述挡料杆221和放料杆222错位安装在分料推板220的两对侧面板上，并且挡料杆221和放料杆222的杆部穿过分料孔延伸至两个悬挂架201之间的气门通道处。当挡料杆221在分料气缸223的作用下挡住上游段的气门8，使该气门8停止下滑时，在水平面内错位设计的放料杆22刚好打开气门通道，放走事先位于挡料杆221和放料杆222之间等等待左夹杆33与右夹杆34夹持的待位气门8。待位气门8放行后，放料杆222挡住气门通道，挡料杆221打开气门通道，此运动的运行过程较短，仅仅放一个上游段的气门8再次处于挡料杆221和放料杆222之间等待，等插料机构3将上一个气门8夹持走后，该位置的待位气门8才被放开继续下行，下滑至悬挂架201的底部等待插料机构3的左夹杆33和右夹杆34夹持。
在本实施例中如图8所示，所述悬挂架201的下游段端头处设有对称安装在两个悬挂架201内侧面的弹性片205，两个弹性片205之间最小的间隔距离小于或等于最小规格气门杆部的直径，两个弹性片205形变之后的最大间隔距离小于或等于最大规格气门杆部的直径。被夹持气门杆部的直径范围为φ5～φ12，当插料机构3复位归零时，左夹杆33与右夹杆34处于弹性片205正下侧方位夹持该位置的气门8。弹性片205是由带有弹性功能的软材质制成，并且在安装时一端与悬挂架201保持一定角度安装、另一端悬空延伸，这样在气门8下落至该位置处时，在左夹杆33和右夹杆34未夹持之前，弹性片205挡住气门8并将气门8稳定在该位置；之后，左夹杆33和右夹杆34夹持住气门8后纵向位移气缸30移动，那么气门8就有一个被带走的拉力，再此拉力之下，两个弹性片205打开，气门8被夹走进行摆盘。
在本实施例中如图9、图10所示，模组横走机构4和模组纵行机构5的驱动原理相同，仅仅是一个为X轴横向移动方向，另一个为Y轴的纵行移动方向，均是由电机驱动丝杠转动，丝杠在转动时带动起丝杠上的滑块做水平移动，从而带动与滑块连接的部件行走。因此，所述模组横走机构4和主动导轨组51均包括伺服电机40、滚珠丝杠41、丝杠滑块42、C型滑块座43和导轨架44，所述滚珠丝杠41架设在导轨架44的两端头且其中一端连接着伺服电机40，所述丝杠滑块42套在滚珠丝杠41上，所述丝杠滑块42还连接着卡在导轨架44上移动的C型滑块座43，另外，在模组横走机构4的C型滑块座43上固定着滑动板7，主动导轨组51上的C型滑块座43上支撑安装着导轨架44。其中，主动导轨组51的导轨架44通过支撑底座53安装在电控柜1上，模组横走机构4的导轨架44安装在主动导轨组51的C型滑块座43上并沿着导轨架44移动。所述模组横走机构4的导轨架51上还设有安装线路的线路拖链45，线路拖链45中主要集成模组横走机构4的动力线路，以及集成插料机构3的多个气缸的供气管路，还有视觉***的连接线路，避免线路影响插料机构3的气门摆盘动作，也将线路规整整齐，即便出现电路故障也能快速维修。
在本实施例中，因为模组横走机构4自重较重，在主动导轨组51上仅靠一个单独的丝杠滑块42那以支撑起模组横走机构4的重量，使之平稳运行。所以，为了加强主动导轨组51的驱动承载力，所述主动导轨组51还包括置于滚珠丝杠41平行两侧的直线导轨54和套在直线导轨54上的导轨滑块55，主动导轨组51的C型滑块座43连接在丝杠滑块42和导轨滑块55上移动。在本实施例中，从动导轨组52没有原始伺服电机的动力，由主动导轨组51驱动、中间的模组横走机构4导向，起水平支撑模组横走机构4的作用。所述从动导轨组52包括从动滑块56、从动直线导轨57和滑轨架58，所述从动直线导轨57的两端架设在滑轨架58上，所述从动滑块56套在从动直线导轨57上，所述模组横走机构4的导轨架44的其中一端架设安装在从动滑块56上，另一端架设安装在主动导轨架51的C型滑块座43上。
在本实施例中，如图2、图11所示，所述料盘传输机构6包括和储存料盘61，所述传送带组件60安装在电控柜1上方且处于主动导轨组51的导轨架44和从动导轨组52的滑轨架58之间，并且传送带组件60的传送方向平行于模组横走机构4沿着模组纵行机构5移动的方向，此设计中的传送带组件60为现有的常规传输带，属于公知常识，在本实施例中不阐述其具体结构和运行原理，所述储存料盘61包括料盘架和固定在料盘架上的料盘体，在料盘体上设有纵、横排列的气门插孔，所述料盘架放在传送带组件60的皮带上。储存料盘61呈一列多个的摆放形式并列在皮带上，工人在传送带组件60其中一端的上料位A摆放储存料盘61，同时传送带组件60将储存料盘61依次向前输送，设备在组装时皮带的上料位正对着模组横走机构4处于模组纵行机构5的复位零点位置的正下方，这样安装在上料位A处的传感器一旦检测到有储存料盘61摆放在皮带上后，皮带就缓慢运行或者是停止运行，接下来送料机构2、插料机构3、模组横走机构4和模组纵行机构5开始配合工作，插料机构3将气门8零件按一定位置进行摆放，视觉***检测到无气门摆放的插孔位时，皮带就继续向前运动或者加速运动一个节距(一个储存料盘的宽度为一个节距)，如此循环，知道皮带的下料位B处安装的检测传感器检测到储存料盘61都被摆满无人取盘时，发出提醒人工下料的信号，同理，在上料位也安装检测传感器，视觉***检测到无储存料盘61时，发出提醒人工上储存料盘61的信号。
该设备配合加工生产机床和自动上下料工业机械手使用，自动化生产加工机床和机械手所具备的功能，以及对本自动摆盘设备的要求如下：
1、自动化生产线的加工机床夹具具有自动夹紧、松开功能，在机械手***信号的控制下实现自动夹紧、松开功能以配合上下料动作；
2、自动化生产线的加工机床具备自动门模块并提供对应电控信号用于与工业机械手通信；
3、自动化生产线的加工机床具备通信通过重载接插件(或航空插头)的连接方式与机械手通信；
4、自动化生产线的加工机床具备大于工业机械手手爪动作安全范围的内部(干涉)空间；
5、自动化生产线的加工机床保证夹具定位面无残留铁屑，必要时增加气吹清理(清理时卡盘需转动)；
6、自动化生产线的加工机床断屑良好，必要时增加辅助断屑装置；
7、自动化生产线的加工机床需要机床主轴准停时，增加此功能并提供对应的电气信号；
8、自动化生产线有足够的空间调整机床设备的位置；
9、机床与工业机械手的握手信号改造由机床厂负责(自动门，机器人接口)。
基于视觉***的气门自动摆盘设备的工作过程是，包括以下步骤：
电控柜中装有控制***的控制电路，以及PLC控制电路板，***启动之前，要先装填气门在悬挂架201上，预备好储存料盘61，在传送带组件60的上料位和下料位处的工人准备到位，此设备也可以一人操作，负责上料悬挂气门，负责储存料盘的空盘上料位摆放，负责储存料盘的满盘下料位搬运。
***启动之后，首先是分料气缸223启动，让挡料杆221和放料杆222相互配合，释放一个气门下滑至悬挂架201的下游段端头两个弹性片205位置处；
之后，插料机构3的双向动作气缸32将左夹杆33、右夹杆34往相反方向打开，横向位移气缸31作用，将双向动作气缸32推出，使得左夹杆33和右夹杆34运行至两个弹性片205的正下方，夹持住气门杆部，夹住气门后横向位移气缸31复位；
接下来，模组横走机构4的伺服电机驱动滑动板7移动，滑动板7带动插料机构3和送料机构2移动，根据视觉***的指引，模组横走机构4和模组纵行机构5配合移动，使得被夹持住的气门8到达储存料盘61的指定位置，纵向位移气缸30伸缩作用，将高位的气门8***储存料盘61中，***后复位，然后循环上述过程，直至一个节距为的储存料盘61被摆满气门。
最后，传送带组件60在视觉***和控制***的操作下，移动节距位，向下料位B方向输送摆满气门的储存料盘61，也将上料位A处的空储存料盘61运输至插料机构3正下方的摆盘位置，如此循环，不断地上料和下料，完成气门8的摆盘工作，期间时刻注意悬挂架201上的气门数量，及时补充，也可利用机械手自动补充。
以上对本发明提供的基于视觉***的气门自动摆盘设备进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.基于视觉***的气门自动摆盘设备，其特征在于：包括电控柜(1)、送料机构(2)、插料机构(3)、模组横走机构(4)、模组纵行机构(5)和料盘传输机构(6)，
所述模组纵行机构(5)包括平行设置在电控柜(1)上的主动导轨组(51)和从动导轨组(52)，所述料盘传输机构(6)沿着模组纵行机构(5)的行走方向架设在电控柜(1)上方，且处于并排着的主动导轨组(51)与从动导轨组(52)之间，所述模组横走机构(4)架设在主动导轨组(51)和从动导轨组(52)上，所述送料机构(2)和插料机构(3)通过滑动板(7)活动安装在模组横走机构(4)上，其中送料机构(2)的送料方向倾斜于插料机构(3)的水平横走方向；
所述插料机构(3)包括纵向位移气缸(30)、横向位移气缸(31)、双向动作气缸(32)，以及对称设计的左夹杆(33)、右夹杆(34)，所述左夹杆(33)和右夹杆(34)的上端部分别安装在双向动作气缸(32)的两伸缩导杆上，所述左夹杆(33)和右夹杆(34)的下端部分别设有气门杆夹孔(35)；所述纵向位移气缸(30)通过位移板安装在滑动板(7)上，且纵向位移气缸(30)的伸缩方向朝向料盘传输机构(6)方向，所述横向位移气缸(31)安装在纵向位移气缸(30)的伸缩轴上，且横向位移气缸(31)的伸缩方向垂直于纵向位移气缸(30)的伸缩方向，所述双作用气缸(32)安装在横向位移气缸(31)的伸缩轴上，插料机构(3)处于复位零点时其左夹杆(33)和右夹杆(34)夹住送料机构(2)下游段的气门；
所述滑动板(7)上还设有箱体架(71)，所述箱体架(71)上固定有装有视觉***的***箱。
2.根据权利要求1所述的基于视觉***的气门自动摆盘设备，其特征在于：所述送料机构(2)包括气门悬挂组件(20)、调整组件(21)和分料组件(22)，所述调整组件(21)至少为一组固定在气门悬挂组件(20)的上游段，所述分料组件(22)固定在气门悬挂组件(20)的下游段；
所述气门悬挂组件(20)包括两平行间隔设置的悬挂架(201)和平行于悬挂架(201)上方设置的导滑架(202)，所述悬挂架(201)通过悬挂底座倾斜固定在滑动板(7)上，所述调整组件(21)连接支撑着悬挂架(201)和导滑架(202)；
所述调整组件(21)包括间隙调整座(210)、上间隙调整轴(211)、调整弹簧(212)、上调整摇手(213)、下调整摇手(214)和下调整螺纹轴，所述间隙调整座(210)对称垂直固定在两个导滑架(202)的外侧面上，所述上间隙调整轴(211)横向架设安装在间隙调整座(210)的上端头部，所述调整弹簧(212)套在上间隙调整轴(211)上且至于两个间隙调整座(210)之间，所述上调整摇手(213)套在上间隙调整轴(211)的其中一端；两平行设置的导滑架(202)之间连接有固定筒(205)，固定筒(205)内设有内螺纹，所述下调整螺纹轴穿过间隙调整座(210)与固定筒(205)螺纹连接，所述下调整摇手(214)套在下调整螺纹轴的其中一端。
所述分料组件(22)包括分料推板(220)、挡料杆(221)、放料杆(222)、分料气缸(223)和L型固定座(224)，在安装分料组件(22)位置处的悬挂架(201)上设分料孔，所述L型固定座(224)垂直于悬挂架(201)的外边侧安装，所述分料气缸(223)安装在L型固定座(224)上且分料气缸(223)的作用方向朝向悬挂架(201)一侧，所述分料推板(220)固定在分料气缸(223)的伸缩轴上，分料推板(220)呈U型横跨在两个平行设置的悬挂架(201)底侧面方向，所述挡料杆(221)和放料杆(222)错位安装在分料推板(220)的两对侧面板上，并且挡料杆(221)和放料杆(222)的杆部穿过分料孔延伸至两个悬挂架(201)之间的气门通道处。
3.根据权利要求2所述的基于视觉***的气门自动摆盘设备，其特征在于：所述悬挂架(201)的下游段端头处设有对称安装在两个悬挂架(201)内侧面的弹性片(205)，两个弹性片(205)之间最小的间隔距离小于或等于最小规格气门杆部的直径，两个弹性片(205)形变之后的最大间隔距离小于或等于最大规格气门杆部的直径。
4.根据权利要求3所述的基于视觉***的气门自动摆盘设备，其特征在于：所述模组横走机构(4)和主动导轨组(51)包括伺服电机(40)、滚珠丝杠(41)、丝杠滑块(42)、C型滑块座(43)和导轨架，所述滚珠丝杠(41)架设在导轨架的两端头且其中一端连接着伺服电机(40)，所述丝杠滑块(42)套在滚珠丝杠(41)上，所述丝杠滑块(42)还连接着卡在导轨架上移动的C型滑块座(43)，另外，在模组横走机构的C型滑块座(43)上固定着滑动板，主动导轨组(51)上的C型滑块座(43)上支撑安装着导轨架；
其中，主动导轨组(51)的导轨架通过支撑底座安装在电控柜(1)上，模组横走机构(4)的导轨架安装在主动导轨组(51)的C型滑块座(43)上并沿着导轨架移动。
5.根据权利要求4所述的基于视觉***的气门自动摆盘设备，其特征在于：所述主动导轨组(51)还包括置于滚珠丝杠(41)平行两侧的直线导轨和套在直线导轨上的导轨滑块，主动导轨组(51)的C型滑块座(43)连接在丝杠滑块(42)和导轨滑块上移动。
6.根据权利要求5所述的基于视觉***的气门自动摆盘设备，其特征在于：所述从动导轨组(52)包括从动滑块(56)、从动直线导轨(57)和滑轨架(58)，所述从动直线导轨(57)的两端架设在滑轨架(58)上，所述从动滑块(56)套在从动直线导轨(57)上，所述模组横走机构的导轨架的其中一端架设安装在从动滑块(56)上，另一端架设安装在主动导轨架的C型滑块座(43)上。
7.根据权利要求6所述的基于视觉***的气门自动摆盘设备，其特征在于：所述料盘传输机构(6)包括传送带组件和储存料盘，所述传送带组件安装在电控柜(1)上方且处于主动导轨组(51)的导轨架和从动导轨组(52)的滑轨架(58)之间，并且传送带的传送方向平行于模组横走机构沿着模组纵行机构(5)移动的方向，所述储存料盘包括料盘架和固定在料盘架上的料盘体，在料盘体上设有纵、横排列的气门插孔，所述料盘架放在传送带组件的皮带上。
8.根据权利要求4所述的基于视觉***的气门自动摆盘设备，其特征在于：所述模组横走机构(4)的导轨架(44)上还设有安装线路的线路拖链。
9.根据权利要求1所述的基于视觉***的气门自动摆盘设备，其特征在于：所述纵向位移气缸(30)和横向位移气缸(31)的类型属于双活塞杆滑块气缸，所述横向位移气缸(31)安装在纵向位移气缸(30)的缸体滑块上，所述双向动作气缸(32)安装在横向位移气缸(31)的缸体滑块上。
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