电缆盘自动卸垛设备

摘要

本发明提供了一种电缆盘自动卸垛设备，包括电缆盘搬运机器人，所述电缆盘搬运机器人设有搬运装置，所述搬运装置设置有机械臂，机械臂设置有多个搬运执行机构；所述电缆盘搬运机器人设有控制系统，所述控制系统控制搬运装置；所述电缆盘搬运机器人设置有通信装置和视觉系统，视觉系统设有两台工业相机，所述工业相机安装在搬运执行机构的上方，所述电缆盘搬运机器人通过通信装置接收指令，并通过视觉系统进行拍照；所述视觉系统和控制系统相连。本发明能够实现电缆盘的自动化搬运，且不仅一次性能够搬运多个，而且通过多个电缆盘的相对位置图形来判断误差，处理更方便、快速、准确。

权利要求

1.电缆盘自动卸垛设备，其特征在于包括电缆盘搬运机器人，所述电缆盘搬运机器人设有搬运装置，所述搬运装置设置有机械臂，机械臂设置有多个搬运执行机构；

所述电缆盘搬运机器人设有控制系统，所述控制系统控制搬运装置；

所述电缆盘搬运机器人设置有通信装置和视觉系统，视觉系统设有两台工业相机，所述工业相机安装在搬运执行机构的上方，所述电缆盘搬运机器人通过通信装置接收指令，并通过视觉系统进行拍照；所述视觉系统和控制系统相连；

视觉系统对收到的图像进行以下处理：

1)、计算图像灰度值最小波峰作为阈值，对图像进行二值化；

2)、对背景中噪声点进行剔除；

3)、对图像进行水平投影，根据投影结果中黑色像素个数计算电缆盘所在大致位置，从原图提取电缆盘所在位置图像；

4)、对提取位置图像再次重新计算最小波峰作为阈值，对图像进行二值化；

5)、根据电缆盘轴孔大小去除图像中的干扰；

6)、对轴孔位置进行检测，计算每个孔中心点；

7)、将多个孔中心点进行直线拟合，计算每个中心点到直线图像距离、中心点和直线角度；

8)、通过标定程序标定拍照位置图像坐标与物理空间坐标关系，即一个像素对应物理空间坐标实际大小；

9)、将轴孔到直线图像距离转物理空间坐标实际距离，并判断误差是否小于阈值，如果是，将中心点、角度信息发送给机器人控制系统进行抓取，如果误差不在允许范围内，则发送报警信号，由机器人控制系统声光报警提示操作员进行人工调整。

2.如权利要求1所述的电缆盘自动卸垛设备，其特征在于所述视觉系统先将两台相机获取的图片进行拼接，然后计算需要抓取的多盘电缆的位置，判断电缆盘是否在同一直线上及其误差是否小于阈值，如果误差小于阈值，则满足机器人抓取条件，再计算这多盘电缆排列图形特征，将图形特征、中心点位置信息发给机器人控制系统，机器人根据这些信息调整抓取角度和位置，进行抓取。

3.如权利要求2所述的电缆盘自动卸垛设备，其特征在于所述图形特征为多盘电缆排列近似直线角度。

说明书

电缆盘自动卸垛设备

技术领域

[0001] 本发明涉及包装技术领域，特别涉及电缆行业一种包装设备及系统。

背景技术

[0002] 随着机器人技术的不断发展，机器人在简单重复性岗位逐渐取代人进行生产，机器人在搬运、码垛、焊接、打磨、喷涂等行业得到广泛应用。这些岗位要求原材料上料和下料精度高。

[0003] 为了保证电缆质量，电缆包装过程不能碰伤，目前国内电缆基本上都采用人工进行包装。电缆重量大，人工包装速度慢且任务繁重，而传统机易碰伤电缆。

[0004] 在实际生产过程中电缆盘人工周转过程中很难保证电缆盘位置2毫米左右误差，限制了机器人在电缆包装过程中使用。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种电缆盘自动卸垛设备，能够对电缆盘自动卸垛。为此，本发明采用以下技术方案：

[0006] 电缆盘自动卸垛设备，其特征在于包括电缆盘搬运机器人，

[0007] 所述电缆盘搬运机器人设有搬运装置，所述搬运装置设置有机械臂，机械臂设置有多个搬运执行机构；

[0008] 所述电缆盘搬运机器人设有控制系统，所述控制系统控制搬运装置；

[0009] 所述电缆盘搬运机器人设置有通信装置和视觉系统，视觉系统设有两台工业相机，所述工业相机安装在搬运执行机构的上方，所述电缆盘搬运机器人通过通信装置接收指令，并通过视觉系统进行拍照；所述视觉系统和控制系统相连。

[0010] 进一步地，所述视觉系统先将两台相机获取的图片进行拼接，然后计算需要抓取的多盘电缆的位置，判断电缆盘是否在同一直线上及其误差是否小于阈值，如果误差小于阈值，则满足机器人抓取条件，再计算这多盘电缆排列图形特征，将图形特征、中心点位置信息发给机器人控制系统，机器人根据这些信息调整抓取角度和位置，进行抓取。

[0011] 进一步地，所述图形特征为多盘电缆排列近似直线角度。

[0012] 进一步地，视觉系统对收到的图像进行以下处理：

[0013] 1）、计算图像灰度值最小波峰作为阈值，对图像进行二值化；

[0014] 2）、对背景中噪声点进行剔除；

[0015] 3）、对图像进行水平投影，根据投影结果中黑色像素个数计算电缆盘所在大至位置，从原图提取电缆盘所在位置图像；

[0016] 4）、对提取位置图像再次重新计算最小波峰作为阈值，对图像进行二值化；

[0017] 5）、根据电缆盘轴孔大小去除图像中的干扰。

[0018] 6）、对轴孔位置进行检测，计算每个孔中心点。

[0019] 7）、将多个孔中心点进行直线拟合，计算每个中心点到直线图像距离、中心点和直线角度。

[0020] 8）、通过标定程序标定拍照位置图像坐标与物理空间坐标关系，即一个像素对应物理空间坐标实际大小。

[0021] 9）、将轴孔到直线图像距离转物理空间坐标实际距离，并判断误差是否小于阈值，如果是，将中心点、角度信息发送给机器人控制系统进行抓取。如果误差不在允许范围内，则发送报警信号，由机器人控制系统声光报警提示操作员进行人工调整。

[0022] 由于采用本发明的技术方案，本发明能够实现电缆盘的自动化搬运，且不仅一次性能够搬运多个，而且通过多个电缆盘的相对位置图形来判断误差，处理更方便、快速、准确。

附图说明

[0023] 图1为本发明的俯视图。

[0024] 图2为本发明电缆盘处在托盘上的示意图。

[0025] 图3为本发明搬运执行机构的示意图。

[0026] 图4为本发明搬运执行机构的立体图。

[0027] 图5为本发明的视觉系统的流程图。

具体实施方式

[0028] 参照附图。本发明提供的电缆盘自动卸垛设备包括电缆盘搬运机器人100，本实施例采用180千克机器人将电缆盘200从托盘托300搬运至包装线400上。

[0029] 所述电缆盘搬运机器人100设有搬运装置，所述搬运装置设置有机械臂101，机械臂设置有多个搬运执行机构；所述多个搬运执行机构的数量一般为2-5个，安装在搬运执行机构的安装横梁600上，安装横梁600又再和机械臂101连接。

[0030] 所述电缆盘搬运机器人设有控制系统，所述控制系统控制搬运装置，以实现取电缆盘和将电缆盘放到卸电缆盘工位500上的包装线400上。

[0031] 所述电缆盘搬运机器人设置有通信装置和视觉系统，视觉系统设有两台工业相机700，所述工业相机安装在搬运执行机构的上方，处在横梁600长度的1/3、2/3处，采用4mm焦距镜头进行图像采集。在工业相机两侧安装3根条形光源，用于拍照时补光，尤其是晚上。

[0032] 机器人先走到拍照位置，所述电缆盘搬运机器人通过通信装置从太网网接收指令，并通过视觉系统进行拍照。

[0033] 在抓取前，视觉系统先将两台相机获取的图片进行拼接，然后计算需要抓取的多盘电缆的位置。再判断电缆盘是否在同一直线上，误差是否小于3mm，如果误差小于3mm，则满足机器人抓取条件，再计算这2至5盘电缆排列近似直线角度。将角度、中心点位置信息发给机器人控制系统，机器人根据这些信息调整抓取角度和位置，进行抓取。

[0034] 如果电缆盘位置超过了抓取允许的误差范围，那么视觉系统发送通知给机器人控制系统不抓取，并停机报警，人工调整再重新识别抓取。

[0035] 两台相机由于支架尺寸误差、安装等因素无法做到完全一致，视觉系统可以设置两台相机位置调节装置，用于矫正相机位置误差，相机位置调节装置可以是二维调节滑台等。

[0036] 视觉系统对收到的图像进行以下处理：

[0037] 1）、计算图像灰度值最小波峰作为阈值，对图像进行二值化；

[0038] 2）、对背景中噪声点进行剔除；

[0039] 3）、对图像进行水平投影，根据投影结果中黑色像素个数计算电缆盘所在大至位置，从原图提取电缆盘所在位置图像；

[0040] 4）、对提取位置图像再次重新计算最小波峰作为阈值，对图像进行二值化；

[0041] 5）、根据电缆盘轴孔201大小去除图像中的干扰。

[0042] 6）、采用翟夫圆检测方法对轴孔位置进行检测，计算每个孔中心点。

[0043] 7）、将多个孔中心点进行直线拟合，计算每个中心点到直线图像距离、中心点和直线角度。

[0044] 8）、通过标定程序标定拍照位置图像坐标与物理空间坐标关系，即一个像素对应物理空间坐标实际大小。

[0045] 9）、将轴孔到直线图像距离转物理空间坐标实际距离，并判断误差是否小于阈值，如果是，将中心点、角度信息发送给机器人控制系统进行抓取。如果误差不在允许范围内，则发送报警信号，由机器人控制系统声光报警提示操作员进行人工调整。防止由于摆放不整齐导致机器人直接撞击电缆盘，损坏产品和机器设备，造成安全事故。

[0046] 摆放不整齐的电缆盘，经人工调整后再次进行识别判断，直到摆放整齐了由于机器人抓取放置输送线上。

[0047] 本发明的搬运执行机构采用夹具800，其包括一个两端带偏心卡盘的圆柱，所述圆柱从电缆盘轴心孔201插入，然后旋转，用卡盘卡住电缆盘。

[0048] 5个夹具800固定在同一根横梁600上，夹具800之间的距离与电缆盘的直径长度匹配。机器人一次可以抓取5盘电缆。

[0049] 以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的保护范围之中。

[0050] 进一步地，所述搬运执行机构设置有气胀夹具，从电缆盘轴心孔通过气胀抓取，从而避免抓取过程中碰伤电缆；所述气胀夹之间的距离匹配于电缆盘的直径长度，所述多个气胀夹具固定在同一根横梁上。