一种基于视觉系统的机器人柔性冲压工件搬运系统

摘要

本发明公开的一种基于视觉系统的机器人柔性冲压工件搬运系统，所述视觉定位系统对置于所述定位平台的所述冲压件的位置进行拍照和坐标分析，且将最终的坐标数据传送至所述机器人控制系统，所述机器人控制系统控制所述机械人手臂动作，以使所述夹具快速准确地夹取所述冲压件至所述冲压设备中进行冲压，冲压结束后，所述机器人控制系统控制所述机械人手臂动作，以使所述夹具夹取冲压成型后的所述冲压件至所述下料平台，整个搬运过程借由所述搬运机器人完成，而实现搬运自动化，人工劳动强度小且效率高。

权利要求

1.一种基于视觉系统的机器人柔性冲压工件搬运系统，设于加热炉和冲压设备之间，其特征在于，其包括定位平台、视觉定位系统、搬运机器人、下料平台及控制柜，所述定位平台、所述下料平台及所述冲压设备均在所述搬运机器人的作用半径内，所述控制柜控制所述定位平台、所述视觉定位系统、所述搬运机器人及所述下料平台，其中，所述定位平台邻接所述加热炉设置，用以承载经所述加热炉加热的冲压件，所述定位平台包括定位平台底座、水平送料装置、第一驱动装置、第一检测开关和第二检测开关，其中，所述水平送料装置设于所述定位平台底座上，且借由所述第一驱动装置驱动其水平移动，所述第一检测开关和所述第二检测开关设于所述定位平台底座上，且分别对应靠近所述定位平台底座的两端，进一步地，所述第一检测开关对应所述第一驱动装置的开启驱动模块设置，当所述第一检测开关检测到所述冲压件时，所述第一驱动装置开启带动所述水平送料装置移动，以使置于所述水平送料装置的所述冲压件水平移动，所述第二检测开关对应所述第一驱动装置的停机驱动模块设置，当所述第二检测开关检测到所述冲压件时，所述第一驱动装置停机，且此时，所述冲压件与设于所述定位平台底座远离所述加热炉的一端的挡板接触，以使所述冲压件停置于定位位置；

所述视觉定位系统用以对置于所述定位位置的所述冲压件进行拍照和坐标定位，且将所述冲压件的定位坐标数据传递至所述搬运机器人，所述视觉定位系统包括安装支架、可调支架、镜头及信息处理系统，其中，所述可调支架安装于所述安装支架的上端，且可上下水平微调，所述镜头安装于所述可调支架上，所述镜头对置于所述定位位置的所述冲压件进行拍 照，借由所述信息处理系统对所述冲压件进行坐标分析处理，且所述信息处理系统将处理后的所述冲压件的定位坐标信息传递至所述搬运机器人；

所述下料平台包括下料平台底座及水平下料装置，其中，所述水平下料装置安装于所述下料平台底座上，且借由第二驱动装置驱动其水平移动；

所述搬运机器人包括安装底座、机械人手臂、工具快换装置、夹具以及控制所述机械人手臂动作的机器人控制系统，其中，所述机械人手臂可转动地安装于所述安装底座上，所述夹具经由所述工具快换装置安装于所述机械人手臂的自由端，所述信息处理系统与所述机器人控制系统能相互通讯，藉此，所述机器人控制系统接收所述冲压件的定位坐标信息，以控制所述机械人手臂快速且准确夹取置于所述定位位置的所述冲压件至所述冲压设备；

所述第二检测开关具体对应所述第一驱动装置的延时停机驱动模块，当所述第二检测开关检测到所述冲压件时，所述第一驱动装置延迟某一设定时间后停机；

所述第一驱动装置为驱动电机，所述水平送料装置包括多根滚轮轴和多个滚轮，其中，所述多根滚轮轴通过传动链条与所述第一驱动装置连接，以实现同步转动，每一根所述滚轮轴上安装有多个所述滚轮；

所述定位平台包括第三检测开关设于所述第一检测开关和所述第二检测开关之间，所述第三检测开关对应所述第一驱动装置的减 速驱动模块设置，当所述第三检测开关检测到所述冲压件时，所述第一驱动装置减速运行；

所述定位平台进一步包括顶升机构安装于所述镜头下方，所述顶升机构包括底板、多个顶杆及第三驱动装置，当所述冲压件于所述定位平台的所述定位位置时，所述第三驱动装置驱动所述顶杆顶起所述冲压件供所述镜头拍照。

2.根据权利要求1所述的基于视觉系统的机器人柔性冲压工件搬运系统，其特征在于，于所述底板上安装有背景板，所述背景板将所述冲压件与所述第三驱动装置间隔。

3.根据权利要求1所述的基于视觉系统的机器人柔性冲压工件搬运系统，其特征在于，所述视觉定位系统进一步包括光源以及光源防护板，所述光源防护板安装于所述安装支架的顶端且位于所述镜头的下方，进一步包括镜头防护罩。

4.根据权利要求1所述的基于视觉系统的机器人柔性冲压工件搬运系统，其特征在于，所述可调支架经由二调节螺栓以调节其上下及水平微动。

5.根据权利要求1所述的基于视觉系统的机器人柔性冲压工件搬运系统，其特征在于，所述下料平台的数量为多个，且每一所述水平下料装置上设有供冲压成型后的所述冲压件容置的料框。

6.根据权利要求1所述的基于视觉系统的机器人柔性冲压工件搬运系统，其特征在于，其进一步包括用以存储夹具的夹具存储架，所述夹具存储架位于所述搬运机器人的作业半径内。

说明书

一种基于视觉系统的机器人柔性冲压工件搬运系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种冲压工件搬运系统，具体涉及一种基于视觉系统的机器人柔性冲压工件搬运系统。

背景技术

[0002] 高温冲压是指将待冲压工件在加热炉加热处理后置于冲压设备中冲压成型，以获得综合机械性能优异的金属冲压件，当前业界通常采用人工将经所述加热炉加热后的待冲压件搬运至所述冲压设备冲压，抑或采用专用机械设备，然而，以上方式有以下缺陷：人工搬运强度大且高温待冲压工件热辐射，对人体伤害大，此外，人工或采用专用机械搬运效率低，难以适应于大批量生产的需求。

发明内容

[0003] 针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于视觉系统的机器人柔性冲压工件搬运系统，它能实现对冲压工件搬运的自动化，效率高。

[0004] 本发明提供的一种基于视觉系统的机器人柔性冲压工件搬运系统，设于加热炉和冲压设备之间，其包括定位平台、视觉定位系统、搬运机器人、下料平台及控制柜，所述定位平台、所述下料平台及所述冲压设备均在所述搬运机器人的作用半径内，所述控制柜控制所述定位平台、所述视觉定位系统、所述搬运机器人及所述下料平台，其中，[0005] 所述定位平台邻接所述加热炉设置，用以承载经所述加热炉加热的冲压件，所述定位平台包括定位平台底座、水平送料装置、第一驱动装置、第一检测开关和第二检测开关，其中，所述水平送料装置设于所述定位平台底座上，且借由所述第一驱动装置驱动其水平移动，所述第一检测开关和所述第二检测开关设于所述定位平台底座上，且分别对应靠近所述定位平台底座的两端，进一步地，所述第一检测开关对应所述第一驱动装置的开启驱动模块设置，当所述第一检测开关检测到所述冲压件时，所述第一驱动装置开启带动所述水平送料装置移动，以使置于所述水平送料装置的所述冲压件水平移动，所述第二检测开关对应所述第一驱动装置的停机驱动模块设置，当所述第二检测开关检测到所述冲压件时，所述第一驱动装置停机，且此时，所述冲压件与设于所述定位平台底座远离所述加热炉的一端的挡板接触，以使所述冲压件停置于定位位置；

[0006] 所述视觉定位系统用以对置于所述定位位置的所述冲压件进行拍照和坐标定位，且将所述冲压件的定位坐标数据传递至所述搬运机器人，所述视觉定位系统包括安装支架、可调支架、镜头及信息处理系统，其中，所述可调支架安装于所述安装支架的上端，且可上下水平微调，所述镜头安装于所述可调支架上，所述镜头对置于所述定位位置的所述冲压件进行拍照，借由所述信息处理系统对所述冲压件进行坐标分析处理，且所述信息处理系统将处理后的所述冲压件的定位坐标信息传递至所述搬运机器人；

[0007] 所述下料平台包括下料平台底座及水平下料装置，其中，所述水平下料装置安装于所述下料平台底座上，且借由第二驱动装置驱动其水平移动；

[0008] 所述搬运机器人包括安装底座、机械人手臂、工具快换装置、夹具以及控制所述机械人手臂动作的机器人控制系统，其中，所述机械人手臂可转动地安装于所述安装底座上，所述夹具经由所述工具快换装置安装于所述机械人手臂的自由端，所述信息处理系统与所述机器人控制系统能相互通讯，藉此，所述机器人控制系统接收所述冲压件的定位坐标信息，以控制所述机械人手臂快速且准确夹取置于所述定位位置的所述冲压件至所述冲压设备。

[0009] 进一步地，所述第二检测开关具体对应所述第一驱动装置的延时停机驱动模块，当所述第二检测开关检测到所述冲压件时，所述第一驱动装置延迟某一设定时间后停机，以确保每一所述冲压件均与所述挡板接触，以使所述冲压件总停置于所述定位位置。

[0010] 进一步地，所述第一驱动装置为驱动电机，所述水平送料装置包括多根滚轮轴和多个滚轮，其中，所述多根滚轮轴通过传动链条与所述第一驱动装置连接，以实现同步转动，每一根所述滚轮轴上安装有多个所述滚轮，因而，高温的所述冲压件被所述滚轮所支撑，接触面积小而对所述水平送料装置热伤害小。

[0011] 进一步地，所述定位平台包括第三检测开关设于所述第一检测开关和所述第二检测开关之间，所述第三检测开关对应所述第一驱动装置的减速驱动模块设置，当所述第三检测开关检测到所述冲压件时，所述第一驱动装置减速运行，从而使所述冲压件在停止于所述定位位置之前处于较慢速度移动，从而惯性小运动平稳。

[0012] 进一步地，所述定位平台进一步包括顶升机构安装于所述镜头下方，所述顶升机构包括底板、多个顶杆及第三驱动装置，当所述冲压件于所述定位平台的所述定位位置时，所述第三驱动装置驱动所述顶杆顶起所述冲压件供所述镜头拍照，从而，可以调整所述冲压件与所述镜头的距离，以便于拍摄。

[0013] 进一步地，于所述底板上安装有背景板，所述背景板将所述冲压件与所述第三驱动装置间隔，以防止所述冲压件对所述第三驱动装置的的热辐射。

[0014] 进一步地，所述视觉定位系统进一步包括光源以及光源防护板，所述光源防护板安装于所述安装支架的顶端且位于所述镜头的下方，进一步包括镜头防护罩，以进一步增加拍摄效果和保护所述光源和所述镜头。

[0015] 进一步地，所述可调支架经由二调节螺栓以调节其上下及水平微动。

[0016] 进一步地，所述下料平台的数量为多个，且每一所述水平下料装置上设有供冲压成型后的所述冲压件容置的料框。

[0017] 进一步地，包括用以存储夹具的夹具存储架，所述夹具存储架位于所述搬运机器人的作业半径内，从而，可以进一步扩大所述搬运机器搬运作业范围，以适应不同工件的搬运作业需要，进而提高系统的柔性。

[0018] 基于以上技术方案的公开，本发明具备如下有益效果：

[0019] 本发明提供的一种基于视觉系统的机器人柔性冲压工件搬运系统，所述视觉定位系统对置于所述定位平台的所述冲压件的位置进行拍照和坐标分析，且将最终的坐标数据传送至所述机器人控制系统，所述机器人控制系统控制所述机械人手臂动作，以使所述夹具快速准确地夹取所述冲压件至所述冲压设备中进行冲压，冲压结束后，所述机器人控制系统控制所述机械人手臂动作，以使所述夹具夹取冲压成型后的所述冲压件至所述下料平台，整个搬运过程借由所述搬运机器人完成，而实现搬运自动化，人工劳动强度小且效率高。

附图说明

[0020] 图1为本发明提供的一种基于视觉系统的机器人柔性冲压工件搬运系统的俯视图；

[0021] 图2为本发明提供的一种基于视觉系统的机器人柔性冲压工件搬运系统的定位平台和视觉定位系统的前视示意图；

[0022] 图3为本发明提供的一种基于视觉系统的机器人柔性冲压工件搬运系统的定位平台和视觉定位系统的侧视示意图；

[0023] 图4为本发明提供的一种基于视觉系统的机器人柔性冲压工件搬运系统的定位平台的立体示意图；

[0024] 图5为本发明提供的一种基于视觉系统的机器人柔性冲压工件搬运系统的定位平台的俯视示意图；

[0025] 图6为本发明提供的一种基于视觉系统的机器人柔性冲压工件搬运系统的视觉定位系统的立体示意图；

[0026] 图7为本发明提供的一种基于视觉系统的机器人柔性冲压工件搬运系统的下料平台的立体示意图；

[0027] 图8为本发明提供的一种基于视觉系统的机器人柔性冲压工件搬运系统的料框的俯视示意图。

[0028] 附图标号说明

[0029] 加热炉100

[0030] 冲压设备200

[0031] 冲压件300

[0032] 定位平台1

[0033] 定位平台底座11 水平送料装置12 滚轮轴121

[0034] 滚轮122 第一驱动装置13 第一检测开关14[0035] 第二检测开关15 第三检测开关16 挡板17

[0036] 传动链条18 顶升机构19 底板191

[0037] 顶杆192 第三驱动装置193 背景板194

[0038] 所述视觉定位系统2

[0039] 安装支架21 可调支架22 镜头23

[0040] 光源24 光源防护板25 镜头防护罩26[0041] 下料平台3

[0042] 下料平台底座31 水平下料装置32 第二驱动装置33[0043] 料框34

[0044] 所述搬运机器人4

[0045] 安装底座41 机械人手臂42 工具快换装置43[0046] 夹具44

[0047] 夹具存储架5

[0048] 控制柜6

[0049] 人机操作界面7

具体实施方式

[0050] 下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案：

[0051] 针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于视觉系统的机器人柔性冲压工件搬运系统，它能实现对冲压工件搬运的自动化，效率高。

[0052] 请参阅图1和图2，本发明提供的一种基于视觉系统的机器人柔性冲压工件搬运系统，设于加热炉100和冲压设备200之间，其包括定位平台1、视觉定位系统2、搬运机器人4、下料平台3及控制柜6，其中，所述定位平台1、所述下料平台3及所述冲压设备200均在所述搬运机器人4的作用半径内，所述控制柜6控制所述定位平台1、所述视觉定位系统2、所述搬运机器人4及所述下料平台3,于本实施例中，进一步设有供操作人员读取和操作的人机操作界面7、以及用以存储夹具44的夹具存储架5，所述夹具存储架5位于所述搬运机器人4的作业半径内，从而，可以进一步扩大所述搬运机器人4搬运作业范围，以适应不同工件的搬运作业需要，进而提高系统的柔性，当然，本设计不限于此，也可不设置所述夹具存储架5和所述人机操作界面7。

[0053] 请参阅图2至图5，所述定位平台1邻接所述加热炉100设置，用以承载经所述加热炉100加热的冲压件300，所述定位平台1包括定位平台底座11、水平送料装置12、第一驱动装置13、第一检测开关14及第二检测开关15，所述水平送料装置12设于所述定位平台底座11上，且借由所述第一驱动装置13驱动其水平移动，所述第一检测开关14和所述第二检测开关15设于所述定位平台底座11上，所述第一检测开关14靠近所述定位平台底座11靠近所述加热炉100的一端设置，所述第二检测开关15靠近所述定位平台底座11远离所述加热炉100的一端设置，进一步地，所述第一检测开关14对应所述第一驱动装置13的开启驱动模块设置，当所述第一检测开关14检测到所述冲压件300时，所述第一驱动装置13开启带动所述水平送料装置12移动，以使置于所述水平送料装置12的所述冲压件
300水平移动，所述对应所述第一驱动装置13的停机驱动模块设置，当所述第二检测开关
15检测到所述冲压件300时，所述第一驱动装置13停机，且此时，所述冲压件300与设于所述定位平台底座11远离所述加热炉100的一端的挡板17接触，以使所述冲压件300停置于定位位置（未标号）。

[0054] 请参阅图2、图3及图5，于本实施例中，所述第二检测开关15具体对应所述第一驱动装置13的延时停机驱动模块，当所述第二检测开关15检测到所述冲压件300时，所述第一驱动装置13延迟某一设定时间后停机，以确保每一所述冲压件300均与所述挡板17接触，以使所述冲压件300总能准确地停置于所述定位位置。

[0055] 请参阅图2、图3及图5，于本实施例中，所述第一驱动装置13为驱动电机，所述水平送料装置12包括多根滚轮轴121和多个滚轮122，其中，所述多根滚轮轴121通过传动链条18与所述第一驱动装置13连接，以实现同步转动，每一根所述滚轮轴121上安装有多个所述滚轮122，因而，自所述加热炉100出来高温的所述冲压件300被所述滚轮122所支撑，接触面积小而对所述水平送料装置12热伤害小。

[0056] 请参阅图2、图3及图5，于本实施例中，所述定位平台1进一步包括第三检测开关16设于所述第一检测开关14和所述第二检测开关15之间，所述第三检测开关16对应所述第一驱动装置13的减速驱动模块设置，当所述第三检测开关16检测到所述冲压件300时，所述第一驱动装置13减速运行，从而，可以保证所述冲压件300能够平稳地停置于所述定位位置。

[0057] 请参阅图2至图3，于本实施例中，所述定位平台1进一步包括顶升机构19安装于所述镜头23下方，所述顶升机构19包括底板191、多个顶杆192及第三驱动装置193，具体地，所述第三驱动装置193为气缸，当然所述第三驱动装置193驱动也可为其他。

[0058] 请参阅图1至图3及图6，所述视觉定位系统2用以对置于所述定位位置的所述冲压件300进行拍照和坐标定位，且将所述冲压件300的定位坐标数据传递至所述搬运机器人4，所述视觉定位系统2包括安装支架21、可调支架22、镜头23及信息处理系统（未图示），其中，所述可调支架22安装于所述安装支架21的上端，且可上下水平微调，于本实施例中，所述可调支架22经由二调节螺栓（未图示）以调节其上下及水平微动，本设计不限于此，所述可调支架22也可借由其他装置调节。所述镜头23安装于所述可调支架22上，所述镜头23用以对置于所述定位位置的所述冲压件300进行拍照，借由所述信息处理系统对所述冲压件300进行坐标分析处理，且所述信息处理系统将处理后的所述冲压件300的定位坐标信息传递至所述搬运机器人4。

[0059] 请参阅图2至图3，于本实施例中，当所述冲压件300于所述定位平台1的所述定位位置时，所述第三驱动装置193驱动所述顶杆192顶起所述冲压件300供所述镜头23拍照，从而，可以调整所述冲压件300与所述镜头23的距离，以便于拍摄。

[0060] 请参阅图2，于本实施例中，于所述底板191上安装有背景板194，所述背景板194将所述冲压件300与所述第三驱动装置193间隔，以防止所述冲压件300对所述第三驱动装置193的的热辐射。

[0061] 请参阅图2、图3及图6，进一步地，于本实施例中，所述视觉定位系统2包括光源24以及光源防护板25，所述光源防护板25安装于所述安装支架21的顶端且位于所述镜头
23的下方，进一步包括镜头23防护罩26，以进一步增加拍摄效果和保护所述光源24和所述镜头23。

[0062] 请参阅图7和图8，所述下料平台3包括下料平台底座31及水平下料装置32，其中，所述水平下料装置32安装于所述下料平台底座31上，且借由第二驱动装置33驱动其水平移动，于本实施例中，所述下料平台3的数量为多个，且每一所述水平下料装置32上设有供冲压成型后的所述冲压件300容置的料框34，本设计不限于此，所述料框34也可不设置，所述下料平台3的数量可为一。

[0063] 请参阅图1和图2，所述搬运机器人4包括安装底座41、机械人手臂42、工具快换装置43、夹具44以及控制所述机械人手臂42动作的机器人控制系统，其中，所述机械人手臂42可转动地安装于所述安装底座41上，所述夹具44经由所述工具快换装置43安装于所述机械人手臂42的自由端，所述信息处理系统与所述机器人控制系统能相互通讯，藉此，所述机器人控制系统接收所述冲压件300的定位坐标信息，以控制所述机械人手臂42快速且准确夹取置于所述定位位置的所述冲压件300至所述冲压设备200，于本实施例中，所述工具快换装置43可选取美国ATI工业自动化有限公司生产的工具快换装置，以安装不同的夹具适应不同的所述冲压件300夹取需要。

[0064] 请参阅图1至图3及图7，所述控制柜6内设有控制系统及相应线路，以控制所述机器人控制系统、所述第一驱动装置13、所述第二驱动装置33及所述第三驱动装置193等等，于本实施例中，所述控制柜6可借由所述人机操作界面7进行操控和显示。

[0065] 基于以上技术方案的公开，本发明具备如下有益效果：

[0066] 1、人工劳动强度小且效率高：本发明提供的一种基于视觉系统的机器人柔性冲压工件搬运系统，所述视觉定位系统2对置于所述定位平台1的所述冲压件300的位置进行拍照和坐标分析，且将最终的坐标数据传送至所述机器人控制系统，所述机器人控制系统控制所述机械人手臂42动作，以使所述夹具44夹取所述冲压件300至所述冲压设备200中进行冲压，冲压结束后，所述机器人控制系统控制所述机械人手臂42动作，以使所述夹具44夹取冲压成型后的所述冲压件300至所述下料平台3，整个搬运过程借由所述搬运机器人4完成而实现搬运自动化，人工劳动强度小且效率高。

[0067] 2、高温防护设置，具体指所述定位平台1采由所述滚轮122支撑所述冲压件300接触面积小，对所述水平送料装置12热伤害小，以及所述升降机构中设有所述背景板194，减小所述冲压件300对所述第三驱动装置193的热辐射。

[0068] 3、柔性高：系统中设有所述夹具44支撑架可存放多个所述夹具44，并且所述夹具44经由所述工具快换装置43安装于所述机械人手臂42的自由端，因而，所述机器人控制系统可以自动控制所述机械人手臂42快速更换不同所述夹具44，以适应不同工件的搬运作业需要，进而提高系统的柔性。

[0069] 4、系统运行稳定：所述定位平台1设有所述第三检测开关16，从而，使所述冲压件300在停止于所述定位位置之前处于较慢速度移动，从而惯性小运动平稳。

[0070] 5、人工下料强度小：系统包括多个所述下料平台3，从而减轻人工搬料强度。

[0071] 上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。