一种基于机器视觉的全自动柔性板材单张转运装置及方法
技术领域
本发明涉及物料搬运设备的技术领域,更具体地,涉及一种基于机器视觉的全自动柔性板材单张转运装置及方法。
背景技术
在物料的存放库中,需要通过天车设备对物料进行出库和入库操作,堆放有不同规格的板材,由于板材存放或者出库批次的不同,相同规格的高度板材垛位的会有所差别,人员难以对板材跺堆进行实时的高度更新,因此在对板材进行转运时,需要重新对库区中存放的板材信息进行确认。并且在物料的吊装过程中,多采用半自动控制传统的天车进行转运,由人员在机上控制台上操作设备,而传统的操作台按钮操作复杂,操作体验不佳,自动化程度低,极大的影响了工作效率。
在CN202021866057.7一种全自动无人吊装综合控制平台中公开一种全自动无人吊装综合控制平台,其包括三维扫描***、库区管理***、天车调度***与电气控制***;三维扫描***用于获取点云图像;库区管理***用于根据物料数据与点云图像制定作业指令;天车调度***包括工单生成区、路径优化区以及调度执行区;工单生成区用于根据作业指令、天车的工作负荷以及吊运作业的优先级自动生成天车工单;路径优化区通过优化算法及分区管理计算得到天车优化作业路径;调度执行区根据天车工单与天车优化作业路径分配天车进行作业;电气控制***包括地面控制子***,地面控制子***通过向天车调度***传输启停信号来进行天车的调度管理,实现了全自动的物料抓取以及无人值守的目的。然而,在该专利中虽然通过三维扫描***确定物料的堆放的位置数据和天车***的移动优化。但是无法对存放的板材的快速准确识别,以及根据不同规格物料的搬运。特别是在柔性板材的搬运中,由于其板材较软,搬运装备难以在板材跺中多件夹取,转运困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有转运装置无法快速对板材进行准确识别、定位转运,特别是现有搬运装备对柔性板材搬运困难的不足,提供一种基于机器视觉的全自动柔性板材单张转运装置。
本发明要解决的另一技术问题是一种基于机器视觉的全自动柔性板材单张转运的方法。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现:
一种基于机器视觉的全自动柔性板材单张转运方法,步骤包括:
S1.获取需调运板材的数据,通过三维激光机器视觉扫描***对库区进行扫描,确定所需调运板材垛位位置和垛位高度信息,并将信息传输至控制***;
S2.控制***结合板材运输行走小车的定位激光测量数据,控制运输机移动至板材垛位上方,并通过板材运输行走小车上的视觉自动识别设备扫描垛位上板材表面上的喷码信息,获取板材的规格型号;
S3.控制***根据获取板材的规格型号信息,调整真空吸盘吊具移动至板材表面,吸取板材提升至安全高度,行走机构控制板材运输机自动定位至放板位置;
S4.到达放板位置后,板材运输行走小车获取控制***允许放板信息后自动下降放板;
S5.放板完毕后,根据调运任务和板材数量,继续下一张板的调运,重复上述调运步骤,直至所有板材吊运完毕,自动回到等待位置,等待下一次调运任务。
进一步地,步骤S3所述真空吸盘吊具吸取板材的步骤包括:
S31.获取板材的规格型号后,控制***根据板材的宽度和长度通过板材运输行走小车调节吊具横向两吸盘的间距,自动匹配不同宽度的钢板进行调运。同时纵向方向吸盘的高度差可调节,根据板材长度设置投入的吸盘组数,不需要的吸盘缩回,自动适用不同长度规格的钢板调运;
S32.将真空吸盘吊具贴于板材表面从板材的边缘的吸盘开始抽真空吸取板材,并先抬起板材边缘部,再控制纵向中间部分的吸盘依次抬起板材,翻书式的吸取法可以初步保证一次只吸取一张钢板;
S32.吸附完毕后真空吸盘吊具与提升机构上升,称重传感器检测真空吸盘吊具吸取板材的重量,并将其传输至控制***中,判断其是否符合设置的单张该板材板材的称重阈值,若称重信息低于设置的称重阈值,表明吸取的为单张板材,可以继续提升至安全高度,行走机构控制板材运输机自动定位至放板位置。
进一步地,所述称重阈值是单张板材质量的1.5倍,若称重信息高于设置的称重阈值,表明吸取了多张板材,则控制***通过气缸控制吸盘连着板材不断地变换吸盘的高度,震动甩开多余被吸附的板材,称重信息符合称重阈值后再提升至安全高度,行走机构控制板材运输机自动定位至放板位置。
一种基于机器视觉的全自动柔性板材单张转运装置,包括:
三维激光机器视觉扫描***,用于对库区中板材的位置和高程数据进行扫描,所述三维激光机器视觉扫描***安装在库区上部,便于对厂区的全方位扫描,且将扫描的库区信息传输至控制***;
重载吸取搬运作业设备,将板材吸取并转运到指定位置,所述重载吸取搬运作业设备包括机架部、运动部和真空吸盘吊具,所述机架部设于库区中,运动部设于机架部上,真空吸盘夹具与运动部连接,真空吸盘夹具和运动部均与控制***信号连接;
视觉自动识别设备,用于识别板材表面的喷码,所述视觉自动识别设备安装在重载吸取搬运作业设备上,能直接对堆放板材上表面的喷码信息进行识别,且控制***通过视觉自动识别设备识别的板材规格调节真空吸盘夹具;
控制***,接收三维激光机器视觉扫描***、重载吸取搬运作业设备和视觉自动识别设备的信息并进行动作反馈。
进一步地,所述控制***包括激光扫描和视觉识别控制,以及重载吸取搬运作业设备调度和动作控制,通过三维激光机器视觉扫描***的反馈信息驱动重载吸取搬运作业设备移动至目标位置,再通过视觉自动识别设备信息反馈的信息调整重载吸取搬运作业设备对下方板材进行吸取和搬运。
本发明通过三维激光机器视觉***获取搬运钢板的位置和尺寸,再根据视觉自动识别设备获取钢板的规格和型号,控制***根据所反馈的信息自动调整重载吸取搬运作业设备上对应不同规格板材的装置,达到对不同型号钢板转运的自适应目的,有效提升板材转运质量和效率。
进一步地,所述运动部一端设有激光测距传感器,机架部在轨道末端位置处安装与激光测距传感器对应的激光反射板。
进一步地,所述机架部包括设于运动部分两侧的立柱,各侧相邻立柱间架设有承轨梁,承轨梁上铺设轨道。
进一步地,所述运动部包括跨设于两侧轨道间的板材运输行走小车,板材运输行走小车本体由行走机构驱动沿轨道行走,板材运输行走小车上设有对搬运物作竖直移动的起升机构,真空吸盘吊具连接在起升机构上。
进一步地,所述真空吸盘吊具和起升机构通过称重传感器和链接销连接,通过称重信息判断真空吸盘吊具吸取板材的数量,避免板材吸附导致的多张运输,防止多余被吸附的钢板出现中途掉落的事件发生。
进一步地,所述称重传感器的信号要反馈给控制***,根据称重传感器反馈的信息判断是否吸取的是单张钢板。
进一步地,所述控制***的程序里设置一个阈值,超过该阈值就意味着吸取的不是单张钢板,阈值为单张板材质量的1.2~1.7倍。
进一步地,所述真空吸盘吊具上设有多个真空吸盘。
进一步地,所述真空吸盘沿天车车身纵向方向分组并行排列,每一组由若干个真空吸盘构成,纵向上吸盘的高度差可调节,可以根据钢板长度设置投入的吸盘组数,不需要的吸盘缩回,自动适用不同长度规格的钢板调运。横向上吸盘的间距可调以适应不同的钢板宽度。
与现有技术相比,有益效果是:
本发明采用柔性闭环控制和柔顺吸取转运技术,通过三维激光机器视觉扫描***,对库区进行扫描,对目标物料的位置和尺寸进行快速定位,并结合视觉自动识别设备对物料规格和型号的快速识别,提高库区物料调度的效率。本发明还通过规格型号信息的识别,自动调整真空吸盘吊具具的吸盘横向间距和前后排吸盘高度差,达到对不同型号钢板转运的自适应目的,并且结合称重传感器的信号反馈,及时对被吸取钢板作出调整,保证每次都能准确吸取单张钢板,有效提升钢板转运质量和效率。
附图说明
图1是本发明结构示意图;
图2是本发明结构示意图;
图3是本发明结构示意图。
其中,1立柱,2承轨梁,3起升机构,4真空吸盘吊具,5视觉自动识别设备,6称重传感器,7激光测距传感器,8激光反射板。
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作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。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置有”、“连接”等,应做广义理解,例如“连接”,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
本实施提供一种基于机器视觉的全自动柔性板材单张转运装置,包括对库区中板材的位置和高程数据进行扫描的三维激光机器视觉扫描***,用于将板材吸取并转运到指定位置的重载吸取搬运作业设备,用于识别板材喷码的视觉自动识别设备和接收来自三维激光机器视觉扫描***、重载吸取搬运作业设备和视觉自动识别设备信息并进行反馈的控制***。
所述三维激光机器视觉扫描***安装在库区上方,便于对库区的全方位扫描。
所述重载吸取搬运作业设备安装于库区中,包括机架部、运动部、真空吸盘夹具,所述机架部包括设于库区中且在运动部分两侧的立柱1,各侧相邻立柱1间架设有承轨梁2,承轨梁2上铺设轨道。所述运动部包括跨设于两侧轨道间的板材运输行走小车,板材运输行走小车本体由行走机构驱动沿轨道行走,板材运输行走小车上设有对搬运物作竖直移动的起升机构3,真空吸盘吊具4连接在起升机构3上。所述运动部一端设有激光测距传感器7,机架部在轨道末端位置处安装与激光测距传感器7对应的激光反射板8。行走机构、起升机构、激光测距传感器均与控制***信号连接。
所述真空吸盘吊具4上真空吸盘沿天车车身纵向方向分组并行排列,每一组由若干个真空吸盘构成,纵向上吸盘的高度差可调节,可以根据钢板长度设置投入的吸盘组数,不需要的吸盘缩回,自动适用不同长度规格的钢板调运。横向上吸盘的间距可调以适应不同的钢板宽度。
所述视觉自动识别设备5设于重载吸取搬运作业设备上,且能直接对堆放板材上表面的喷码信息进行识别。
所述控制***包括对重载吸取搬运作业设备调度和动作控制***,通过三维激光机器视觉扫描***的反馈信息驱动重载吸取搬运作业设备移动至目标位置,在通过视觉自动识别设备5信息反馈的信息调整重载吸取搬运作业设备对下方板材进行吸取。
实施例2
本实施例提供一种基于机器视觉的全自动柔性板材单张转运装置,包括对库区中板材的位置和高程数据进行扫描的三维激光机器视觉扫描***,用于将板材吸取并转运到指定位置的重载吸取搬运作业设备,用于识别板材喷码的视觉自动识别设备和接收来自三维激光机器视觉扫描***、重载吸取搬运作业设备和视觉自动识别设备信息并进行反馈的控制***。
所述三维激光机器视觉扫描***安装在库区上方,便于对库区的全方位扫描。
所述重载吸取搬运作业设备安装于库区中,包括机架部、运动部、真空吸盘夹具和电气控制***,所述机架部包括设于运动部分两侧的立柱1,各侧相邻立柱1间架设有承轨梁2,承轨梁2上铺设轨道。所述运动部包括跨设于两侧轨道间的板材运输行走小车,板材运输行走小车本体由行走机构驱动沿轨道行走,板材运输行走小车上设有对搬运物作竖直移动的起升机构3,真空吸盘吊具4连接在起升机构3上。所述运动部一端设有激光测距传感器7,机架部在轨道末端位置处安装与激光测距传感器7对应的激光反射板8。行走机构、起升机构、激光测距传感器均与控制***信号连接。
所述真空吸盘吊具4和起升机构3通过称重传感器6和链接销连接,且称重传感器6与控制***信息连接,通过称重信息判断真空吸盘吊具4吸取板材的数量,避免板材吸附导致的多张运输,防止多余被吸附的钢板出现中途掉落的事件发生,保障人员安全。
所述真空吸盘吊具4上真空吸盘沿天车车身纵向方向分组并行排列,每一组由若干个真空吸盘构成,纵向上吸盘的高度差可调节,可以根据钢板长度设置投入的吸盘组数,不需要的吸盘缩回,自动适用不同长度规格的钢板调运。横向上吸盘的间距可调以适应不同的钢板宽度。
所述视觉自动识别设备5设于重载吸取搬运作业设备上,且能直接对堆放板材上表面的喷码信息进行识别。
所述控制***包括对重载吸取搬运作业设备调度和动作控制***,通过三维激光机器视觉扫描***的反馈信息驱动重载吸取搬运作业设备移动至目标位置,在通过视觉自动识别设备信息反馈的信息调整重载吸取搬运作业设备对下方板材进行吸取。
实施例3
本实施根据实施例2所述的基于机器视觉的全自动柔性板材单张转运装置提供方法,步骤包括:
S1.获取需调运板材的数据,通过三维激光机器视觉扫描***对库区进行扫描,确定所需调运板材垛位位置和垛位高度信息,并将信息传输至控制***。
S2.控制***结合板材运输行走小车的定位激光测量数据,控制运输机移动至板材垛位上方,并通过板材运输行走小车上的视觉自动识别设备扫描垛位上板材表面上的喷码信息,获取板材的规格型号。
S3.控制***调整真空吸盘吊具吸取板材移动至放板位置:
S31.获取板材的规格型号后,控制***根据板材的宽度和长度通过板材运输行走小车调节吊具横向两吸盘的间距,自动匹配不同宽度的钢板进行调运。同时纵向方向吸盘的高度差可调姐,根据板材长度设置投入的吸盘组数,不需要的吸盘缩回,自动适用不同长度规格的钢板调运。
S32.将真空吸盘吊具贴于板材表面从板材的边缘的吸盘开始抽真空吸取板材,并先抬起板材边缘部,再控制纵向中间部分的吸盘依次抬起板材,翻书式的吸取法可以初步保证一次只吸取一张钢板。
S32.吸附完毕后真空吸盘吊具与提升机构上升,称重传感器检测真空吸盘吊具吸取板材的重量,并将其传输至控制***中,判断其是否符合设置的单张该板材板材的称重阈值,即单张板材质量的1.5倍,若称重信息低于设置的称重阈值,表明吸取的为单张板材,可以继续提升至安全高度,行走机构控制板材运输机自动定位至放板位置;若称重信息高于设置的称重阈值,表明吸取了多张板材,则控制***通过气缸控制吸盘连着板材不断地变换吸盘的高度,震动甩开多余被吸附的板材,称重信息符合称重阈值后再提升至安全高度,行走机构控制板材运输机自动定位至放板位置。
S4.到达放板位置后,板材运输行走小车获取控制***允许放板信息后自动下降放板。
S5.放板完毕后,根据调运任务和板材数量,继续下一张板的调运,重复上述调运步骤,直至所有板材吊运完毕,自动回到等待位置,等待下一次调运任务。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。