CN207982929U - 一种能基于视觉识别的电动旋转装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种能基于视觉识别的电动旋转装置，包括能够在空间内自由滑动的行走机构，以及安装在行走机构上的执行机构；行走机构安装在载物板上，行走机构连接第一动力装置；执行机构包括安装在行走机构上的夹持装置，夹持装置上安装电动旋转手柄，电动旋转手柄的下端连接刀头；电动旋转手柄的下端还安装有摄像头，摄像头连接控制***，控制***连接第一动力装置以及用于调节刀头角度和驱动电动旋转手柄工作的角度传感器模块；角度传感器模块连接电动旋转手柄。本实用新型效率较高，速度较快，使刀头和工件在垂直接触的条件下完成加工处理。

Description

一种能基于视觉识别的电动旋转装置

技术领域

本实用新型涉及自动化加工装配领域，具体涉及一种能基于视觉识别的电动旋转装置。

背景技术

电动旋转装置，是一种用来实现工件竖直方向旋转运动的装置。在小型作坊和自动化生产线等多个生产区域，很多工件都需要进行竖直方向的旋转加工、装配，需要针对不同工件的需求采取不同的加工、装配方式。采用电动旋转装置是其中最常用的一种，电动旋转装置也就成了机械加工和装配工作中应用极为广泛的方式。

传统的电动旋转装置加工方式单一，加工精度较低。传统的电动旋转装置的位置找寻主要依靠位置补偿实现，效率较低，精度较低，工件加工精度较低。传统电动旋转装置一个只能对应工件的一种加工类型，无法灵活应用于工件的各种加工方式。

市场上存在的电动旋转装置，其通过电机将实现刀头和工件的快速旋转加工，速度较快，但也存在一些缺陷：

有的仍然需要劳动力来夹持电动旋转手柄，使刀头与工件在垂直方向接触。很难保证刀头是垂直进入工件，刀头与工件连接时的倾斜角度未知。在人力方面需求更大，也无法知道刀头对工件的加工程度。工件质量受操作工人的技术水平影响大，加工一致性不好。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种能基于视觉识别的电动旋转装置，能够保证刀头以适合的角度进入工件***作位置。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

包括能够在空间内自由滑动的行走机构，以及安装在行走机构上的执行机构；行走机构安装在载物板上，行走机构连接第一动力装置；

执行机构包括安装在行走机构上的夹持装置，夹持装置上安装电动旋转手柄，电动旋转手柄的下端连接刀头；电动旋转手柄的下端还安装有摄像头，摄像头连接控制***，控制***连接第一动力装置以及用于调节刀头角度和驱动电动旋转手柄工作的角度传感器模块；角度传感器模块连接电动旋转手柄。

进一步地，载物板包括水平载物板和竖直载物板，行走机构包括X向直线滑台、Y向直线滑台和Z向直线滑台，X向直线滑台、Y向直线滑台和Z向直线滑台均包括T形导轨和安装在T形导轨上的滑块；其中，X向直线滑台的T形导轨固定在水平载物板上，X向直线滑台的滑块和Y向直线滑台的T形导轨固定相连，Y向直线滑台的滑块和Z向直线滑台的T形导轨固定相连，执行机构固定连接在Z向直线滑台的滑块上；Y向直线滑台的滑块和竖直载物板固定相连。

进一步地，夹持装置和行走机构之间安装有用于显示刀头与竖直方向夹角的电子分度盘。

进一步地，摄像头采用红外信号转换器。

进一步地，第一动力装置为伺服电机。

进一步地，角度传感器模块包括与控制***相连的倾角传感器，倾角传感器安装在刀头上且连接单片机，单片机通过驱动电路连接第二动力装置，第二动力装置连接电动旋转手柄。

进一步地，倾角传感器采用SCA60单轴倾角传感器。

进一步地，单片机的型号为STC89C52。

进一步地，驱动电路采用ULN2003驱动电路，第二动力装置采用包括用于调整电动旋转手柄角度的第一步进电机和用于带动电动旋转手柄旋转的第二步进电机。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型中通过设置电动旋转手柄，实现刀头和工件竖直方向上的旋转运动。刀头在寻找工件***作位置时主要依靠基于视觉识别的***作位置特征，除去了位置补偿的误差，提高了位置找寻的精度。摄像头可以准确识别工件***作位置，并自动寻找，通过设置行走机构，能够带动执行机构在空间内自由滑动，能够准确识别并找到工件所处位置，达到无人化、自动化操作。本实用新型通过设置角度传感器模块，可以检测、修复和调整刀头竖直方向的位置偏差，保证刀头以适合的角度进入工件***作位置。本实用新型效率较高，速度较快，节约人力，并且一机多用，可以准确识别工件***作位置特征，适用范围广。本实用新型从视觉识别角度出发，使刀头和工件在垂直接触的条件下完成加工处理。

进一步地，本实用新型通过设置X向直线滑台、Y向直线滑台和Z向直线滑台，使得电动旋转装置通过三个直线滑道在整个立体空间中运动；通过设置竖直载物板，提高Y向直线滑台的刚度。

进一步地，本实用新型通过设置电子分度盘，能够直观显示刀头与竖直方向夹角。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型电动旋转装置的结构示意图；

图3是本实用新型的硬件框图。

图中：1、执行机构；2、行走机构；3、X向直线滑台；4、Y向直线滑台；5、Z向直线滑台；6、水平载物板；7、竖直载物板；8、电子分度盘；9、电动旋转手柄；10、摄像头；11、刀头。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1和图2，本实用新型包括能够在空间内自由滑动的行走机构1，以及安装在行走机构1上的执行机构2；行走机构1即直线滑台装置，安装在载物板上，行走机构1连接第一动力装置，第一动力装置为伺服电机。

载物板包括水平载物板6和竖直载物板7，行走机构1包括X向直线滑台3、Y向直线滑台4和Z向直线滑台5，X向直线滑台3、Y向直线滑台4和Z向直线滑台5均通过导轨副实现直线移动，均包括T形导轨和安装在T形导轨上的滑块；其中，X向直线滑台3的T形导轨固定在水平载物板6上，X向直线滑台3的滑块和Y向直线滑台4的T形导轨通过螺钉固定相连，Y向直线滑台4的滑块和Z向直线滑台5的T形导轨通过螺钉固定相连，执行机构2通过螺钉固定连接在Z向直线滑台5的滑块上。从而使得执行机构2可以达到空间任意位置。为提高Y向直线滑台4的刚度，竖直载物板7与Y向直线滑台4的滑块通过螺钉固定连接，实现同时移动。

执行机构2即电动旋转装置，包括安装在行走机构1上的夹持装置，夹持装置上安装电动旋转手柄9，电动旋转手柄9的下端连接刀头11；电动旋转手柄9的下端还安装有摄像头10。

参见图3，摄像头10采用红外信号转换器，摄像头10安装在刀头11正上方。摄像头10连接电动旋转手柄9内部的控制***，控制***连接第一动力装置和用于调节刀头11角度的角度传感器模块；角度传感器模块包括与控制***相连的倾角传感器，倾角传感器安装在刀头11上且连接单片机，单片机通过驱动电路连接第二动力装置，第二动力装置连接电动旋转手柄9。

其中，倾角传感器采用SCA60单轴倾角传感器；单片机的型号为STC89C52。驱动电路采用ULN2003驱动电路，第二动力装置包括第一步进电机和第二步进电机，其中第一步进电机能够调整电动旋转手柄9的角度，第二步进电机用于带动电动旋转手柄9旋转运动。

夹持装置和行走机构1之间安装有用于显示刀头11与竖直方向夹角的电子分度盘8。

本实用新型主要的工作过程及原理：

将工件竖直固定在水平载物板6上；电动旋转手柄9下端安装摄像头10，可以准确识别工件不同操作位置，以三个滑台的初始位置交点为坐标原点；通过摄像头10确定工件相对坐标原点的位置信息，同时控制***接收摄像头10传输的位置数据，通过伺服电机带动行走机构1运动，直至工件位于电动旋转手柄9的正下方，实现目标精确跟踪。

其中，X向直线滑台3与Y向直线滑台4连接，实现水平面上的X方向(前后)和Y方向(左右)移动。Z向直线滑台5与Y向直线滑台4连接，实现竖直面上Z方向(上下)移动。执行机构2在三个直线滑道构成的空间内自由滑动，能够准确识别并找到工件所处位置。

角度传感器模块可以检测、修复和调整刀头11竖直方向的位置偏差，保证刀头11以适合的角度进入工件***作位置，如垂直进入工件。

在工件位于电动旋转手柄9的正下方时，控制***启动执行机构2内部角度传感器模块的SCA60单轴倾角传感器，单片机倾角传感器实时采集刀头11相对竖直方向的倾角，并通过A/D转换后传送给高速低耗的单片机STC89C52，在倾角不为0时，即刀头11不是垂直进入工件时，单片机通过控制ULN2003驱动电路，使第一步进电机旋转带动电动旋转手柄9转动，直至刀头11相对竖直方向的倾角为0，通过对电动旋转手柄9的控制，完成刀头11位置微调，保证刀头11以适合的角度进入工件***作位置；再通过第二步进电机带动电动旋转手柄9实现刀头11和工件之间竖直方向上的旋转主运动。

电子分度盘8安装在电动旋转手柄9和Z向直线滑台5之间，能够显示刀头11相对竖直方向的实时角度值。

实施例1说明：在PCB板安装领域，一条生产线上，由操作工人把PCB板放置在操作台上，并把十字盘头螺栓放置在螺纹孔内，摄像头10可以准确识别十字盘头螺栓的十字形态特征，并操作带有十字批头的电动旋转装置自动运动至十字盘头螺栓上部，自动下行，与十字盘头螺栓接触旋转，直至螺栓拧紧。

实施例2说明：在磨削加工领域，工件在操作台上夹持，摄像头10可以准确识别工件底孔形态特征，并操作带有磨头的电动旋转装置运动至工件底孔上方，自动下行，与底孔接触，实现往复运动，实现磨削加工过程。

本实用新型的优点在于：效率较高，速度较快，节约人力，并且一机多用，可以准确识别工件***作位置特征，自动寻找，自动操作，可以进行铣削、磨削、钻削等机加工操作，3d打印，点胶、涂胶、拧螺丝自动装配操作。本实用新型从视觉识别角度出发，使刀头和工件在垂直接触的条件下完成加工处理。

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

Claims (9)

1.一种能基于视觉识别的电动旋转装置，其特征在于：包括能够在空间内自由滑动的行走机构(1)，以及安装在行走机构(1)上的执行机构(2)；行走机构(1)安装在载物板上，行走机构(1)连接第一动力装置；

执行机构(2)包括安装在行走机构(1)上的夹持装置，夹持装置上安装电动旋转手柄(9)，电动旋转手柄(9)的下端连接刀头(11)；电动旋转手柄(9)的下端还安装有摄像头(10)，摄像头(10)连接控制***，控制***连接第一动力装置以及用于调节刀头(11)角度和驱动电动旋转手柄(9)工作的角度传感器模块；角度传感器模块连接电动旋转手柄(9)。

2.根据权利要求1所述的一种能基于视觉识别的电动旋转装置，其特征在于：载物板包括水平载物板(6)和竖直载物板(7)，行走机构(1)包括X向直线滑台(3)、Y向直线滑台(4)和Z向直线滑台(5)，X向直线滑台(3)、Y向直线滑台(4)和Z向直线滑台(5)均包括T形导轨和安装在T形导轨上的滑块；其中，X向直线滑台(3)的T形导轨固定在水平载物板(6)上，X向直线滑台(3)的滑块和Y向直线滑台(4)的T形导轨固定相连，Y向直线滑台(4)的滑块和Z向直线滑台(5)的T形导轨固定相连，执行机构(2)固定连接在Z向直线滑台(5)的滑块上；Y向直线滑台(4)的滑块和竖直载物板(7)固定相连。

3.根据权利要求1所述的一种能基于视觉识别的电动旋转装置，其特征在于：夹持装置和行走机构(1)之间安装有用于显示刀头(11)与竖直方向夹角的电子分度盘(8)。

4.根据权利要求1所述的一种能基于视觉识别的电动旋转装置，其特征在于：摄像头(10)采用红外信号转换器。

5.根据权利要求1所述的一种能基于视觉识别的电动旋转装置，其特征在于：第一动力装置为伺服电机。

6.根据权利要求1所述的一种能基于视觉识别的电动旋转装置，其特征在于：角度传感器模块包括与控制***相连的倾角传感器，倾角传感器安装在刀头(11)上且连接单片机，单片机通过驱动电路连接第二动力装置，第二动力装置连接电动旋转手柄(9)。

7.根据权利要求6所述的一种能基于视觉识别的电动旋转装置，其特征在于：倾角传感器采用SCA60单轴倾角传感器。

8.根据权利要求6所述的一种能基于视觉识别的电动旋转装置，其特征在于：单片机的型号为STC89C52。

9.根据权利要求6所述的一种能基于视觉识别的电动旋转装置，其特征在于：驱动电路采用ULN2003驱动电路，第二动力装置采用包括用于调整电动旋转手柄(9)角度的第一步进电机和用于带动电动旋转手柄(9)旋转的第二步进电机。