一种基于视觉识别的对位夹取机构

技术领域

本发明涉及自动化生产领域，特别是涉及一种基于视觉识别的对位夹取机构。

背景技术

在现有的电子产品的生产过程中，常需要将一些组装部件，从物料车或储料装置上转移到自动化生产线上，在转运过程中，一些大型零部件往往需要多名工人的协助，搬运时出现意外，极易发生人员损伤，因此往往需要自动化的搬运装置，以实现零部件的转运。且在生产不同产品时，其产品尺寸会发生变化，其背板100的大小也随之改变，若采用不同的夹具，在产品变更时，夹具也需更换，并进行校正，较为复杂，不利于快速生产的需求。而在产品进行调整时，常需要人工进行调整，人工调整较为费时，耽误生产，不利于快速生产的需求。

参照图1与图2，背板100四周设有凸起壁，在转运过程中，夹具夹持在凸起壁上，实现背板100的夹持固定。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于视觉识别的对位夹取机构,能够将自动物料车上物料转移至生产线上。

本发明实施例所采用的技术方案是：一种基于视觉识别的对位夹取机构，包括：机械手；夹取平台，所述夹取平台的一面为连接面，另一面为夹取面，所述连接面与所述机械手的手部相连，所述夹取面的中部设有凸架，所述夹取面上设有第一滑轨与两组第二滑轨，所述第一滑轨与所述第二滑轨相互垂直，两组所述第二滑轨相对设置于所述第一滑轨上，与所述第一滑轨滑动连接；吸盘，所述吸盘设置于所述凸架上，以用于负压固定背板；夹持装置，两组所述第二滑轨上均设有若干所述夹持装置，以用于夹持背板；第一传动装置，所述第一传动装置与所述第二滑轨传动连接，所述第二滑轨在所述第一传动装置的带动下沿所述第一滑轨滑动，以改变两组所述第二滑轨之间的间距；控制系统，包括控制单元与视觉识别单元，所述控制单元、所述视觉识别单元和所述第一传动装置电性连接，所述视觉识别单元用于实时测量所述背板与所述夹持装置之间的距离。

根据本发明实施例的基于视觉识别的对位夹取机构，至少具有如下有益效果：

1.通过吸盘负压吸附于背板内，夹持装置夹持于背板侧壁上，以将背板固定于夹取平台上，在固定后通过机械手对夹取平台进行转移，以达到转移背板的目的，如将物料车上的背板转移至流水线上，减少人工搬运风险，使用更加安全；

2.通过调节第一传动装置，以调节两组第二滑轨在第一滑轨上的相对位置，以使得第二滑轨上的夹持装置能够夹持不同尺寸的背板，而无需更换夹具，使用更加方便；

3.通过视觉识别单元实时监控第二滑轨的位置，在背板尺寸变化时，两第二滑轨之间的距离也应随着背板尺寸的变化而变化，使得第二滑轨上的夹持装置始终与背板的凸起壁相对齐，视觉识别单元实时的监控并测量背板与夹持装置之间的距离，控制单元根据视觉识别单元测量的数据对第一传动装置发出信号，以调整两第二滑轨的相对位置，使得第二滑轨上的夹持装置与背板的凸起壁相对齐，从而实时自动化调整，使得背板尺寸更换时的耗时更少，有利于提高生产的效率。

根据本发明的一些实施例，所述视觉识别单元包括摄像头和光源，所述摄像头与所述光源设置于所述夹取平台的夹取面上，所述摄像头位于所述夹取平台的中部，所述光源与所述摄像头相邻设置。

根据本发明的一些实施例，所述第一传动装置为履带传动，两组所述第二滑轨相对设置于所述第一滑轨上，且分别与所述第一传动装置履带的一侧传动连接，所述第二滑轨在所述第一传动装置的带动下反向运动。

根据本发明的一些实施例，还包括第二传动装置，所述第二传动装置与所述夹持装置传动连接，所述夹持装置在所述第二传动装置的带动下沿所述第二滑轨滑动，所述第二传动装置与所述控制单元、所述视觉识别单元电性连接。

根据本发明的一些实施例，所述第二传动装置为履带传动，两所述夹持装置相对设置于同侧的所述第二滑轨上，且与所述第二传动装置履带的同一侧传动连接，在所述第二传动装置的带动下同向运动。

根据本发明的一些实施例，所述第二传动装置为履带传动，两所述夹持装置相对设置于同侧的所述第二滑轨上，且分别与所述第二传动装置履带的一侧传动连接，在所述第二传动装置的带动下反向运动。

根据本发明的一些实施例，所述夹取平台包括多个截面为“X”形的连杆，所述连杆的“X”形截面的角点和中心点上设有轻量化加强孔，所述连杆的角点上设有与“L”形的支杆，四个所述支杆及其延长线合围成矩形，所述支杆与所述连杆之间形成第一安装槽。

根据本发明的一些实施例，所述吸盘上方设有第二安装槽，所述凸架为多个所述连杆拼接形成，所述吸盘与所述凸架凸出部位的连杆相连，且所述第二安装槽垂直于与其相连的连杆的第一安装槽。

根据本发明的一些实施例，所述连杆为铝型材。

根据本发明的一些实施例，所述第一滑轨的两端分别设有阻挡块。

根据本发明的一些实施例，所述夹持装置上设有挡板，所述第二滑轨上设有两光电感应器，所述光电感应器设置于所述挡板的移动路径的两端，所述挡板以阻挡光电感应器的光信号。

根据本发明的一些实施例，所述第二滑轨上设有阻挡柱，所述阻挡柱设置于所述夹持装置的移动路径上。

根据本发明的一些实施例，所述夹持装置包括两相对设置的夹板和气动装置，所述夹板与所述气动装置传动连接，两所述夹板在所述气动装置的带动下反向运动。

根据本发明的一些实施例，所述第二滑轨与所述第一滑轨之间设有固定相连的滑块与连接板，所述滑块与所述第一滑轨滑动连接，所述连接板设置于所述滑块下方，所述第二滑轨设置于所述连接板的下方。

根据本发明的一些实施例，所述第二滑轨旁设有阻挡柱，所述阻挡柱与所述连接板相连。

根据本发明的一些实施例，所述吸盘上设有气压表。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为背板示意图；

图2为背板夹持示意图；

图3为本发明实施例基于视觉识别的对位夹取机构的示意图；

图4为本发明实施例基于视觉识别的对位夹取机构的夹取部件的示意图；

图5为图4中A部分的光电感应器的局部示意图；

图6为图4中B部分的的轻量化连杆的局部示意图；

图7为本发明实施例基于视觉识别的对位夹取机构的夹取部件的俯视示意图；

图8为本发明实施例基于视觉识别的对位夹取机构第二滑轨安装于第一滑轨两侧的示意图；

图9为本发明实施例基于视觉识别的对位夹取机构夹持装置安装于第二滑轨同侧的示意图。

附图标记：

100-背板；

200-机械手；

300-夹取平台；310-凸架；320-第一滑轨；321-阻挡块；330-第二滑轨；331-阻挡柱；332-滑块；333-连接板；340-连杆；341-支杆；

400-吸盘；

500-夹持装置；510-挡板；520-光电感应器；

600-第一传动装置；

700-第二传动装置；

800-视觉识别单元；810-摄像头；820-光源。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参照图2、图3、图4与图7，在本发明的一些具体实施例中，一种基于视觉识别的对位夹取机构，包括：

机械手200；

夹取平台300，夹取平台300的一面为连接面，另一面为夹取面，连接面与机械手200的手部相连，夹取面的中部设有凸架310，夹取面上设有第一滑轨320与两组第二滑轨330，第一滑轨320与第二滑轨330相互垂直，两组第二滑轨330相对设置于第一滑轨320上，与第一滑轨320滑动连接；

吸盘400，吸盘400设置于凸架310上，以用于负压固定背板100；

夹持装置500，两组第二滑轨330上均设有若干夹持装置500，以用于夹持背板100；

第一传动装置600，第一传动装置600与第二滑轨330传动连接，第二滑轨330在第一传动装置600的带动下沿第一滑轨320滑动，以改变两组第二滑轨330之间的间距；

控制系统，包括控制单元与视觉识别单元800，控制单元、视觉识别单元800和第一传动装置600电性连接，视觉识别单元800用于实时测量背板100与夹持装置500之间的距离。

具体地，其实施方式如下：以物料堆上的背板100转移至流水线上为例，值得理解的是，此实施例仅限于方便便于理解本发明，而不代表本发明仅限于此种实现方式。

首先通过机械手200将夹取平台300移动至物料堆的上方，机械手200下降使得夹取平台300下降，直至吸盘400和夹持装置500与背板100的指定位置相接触。

在其下降过程中，通过调节第一传动装置600，调整第一滑轨320上的两组第二滑轨330的相对位置，从而调整两组第二滑轨330上的夹持装置500的相对位置，使得夹持装置500的位置与背板100的被夹持位置对齐。

在下降完成后，吸盘400通过负压将背板100吸附，夹持装置500夹持背板100，使得背板100被完全固定，再通过机械手200将背板100移动至流水线上，实现背板100的转运过程。

在机械手200完成一个夹取工步，重新进行夹取或背板100的尺寸发生变化时，机械手200在物料堆上方，通过视觉识别单元800对物料堆上的背板100进行重新定位，使夹取平台200与物料堆上的背板100平齐，避免因为背板100的位置出现偏差而导致夹取失败，生产的精度更高。且自动化的根据背板100的大小调整两第二滑轨330的相对位置，使得无需人工调整两第二滑轨330的相对位置，生产效率更高。

通过吸盘400和夹持装置500对背板100进行固定，在固定后通过机械手200对背板100进行转移，减少人工搬运风险，使用更加安全；通过调节第一传动装置600，以调节两组第二滑轨330在第一滑轨320上的相对位置，以使得第二滑轨330上的夹持装置能够夹持不同尺寸的背板100，而无需更换夹具，使用更加方便。

通过视觉识别单元800实时监控第二滑轨330的位置，在背板100尺寸变化时，两第二滑轨330之间的距离也应随着背板100尺寸的变化而变化，使得第二滑轨330上的夹持装置500始终与背板100的凸起壁相对齐，视觉识别单元800实时的监控并测量背板100与夹持装置500之间的距离，控制单元根据视觉识别单元800测量的数据对第一传动装置600发出信号，以调整两第二滑轨330的相对位置，使得第二滑轨330上的夹持装置500与背板100的凸起壁相对齐，从而实时自动化调整，使得背板100尺寸更换时的耗时更少，有利于提高生产的效率。

参照图7，在本发明的一些具体实施例中，视觉识别单元800包括摄像头810和光源820，摄像头810与光源820设置于夹取平台300的夹取面上，摄像头810位于夹取平台300的中部，光源820与摄像头810相邻设置。摄像头810以实时拍摄测量背板100与夹持装置500之间的距离，光源820可更好辅助摄像头810进行拍摄。光源820为长条形，使得光源820的覆盖范围更广。

参照图4、图7与图8，在本发明的一些具体实施例中，第一传动装置600为履带传动，两组第二滑轨330相对设置于第一滑轨320上，且分别与第一传动装置600履带的一侧传动连接，第二滑轨330在第一传动装置600的带动下反向运动。

具体地，其实施方式如下：第一传动装置600为履带传动，履带竖直设置在夹取平台300的中部，履带的两端分别设有动力轮和传动轮，动力轮的中心轴与电动机输出轴传动相连，动力轮的外圈与履带传动相连，传动轮的外圈与履带传动相连。

当两第二滑轨330分别设置于履带的一侧时，因履带两侧的运动方向相反，两第二滑轨330在履带的带动下反向运动，使得方便调整两第二滑轨330之间的距离，更方便适应不同尺寸的背板100，以对不同尺寸的背板100进行夹取。

因为第一传动装置600为履带传动，当两第二滑轨330中心对称安装于夹取平台300上时，在两第二滑轨330的反向移动过程中，两第二滑轨330始终关于夹取平台300中心对称。使得视觉识别单元800进行定位时，可先通过确认背板100中心位置，并在机械手200将夹取平台300转移至背板100中心后；再通过视觉识别单元800确认背板100中心至其凸起壁的距离，对一第二滑轨330需要移动的距离进行测量，可根据动力轮旋转的圈数确认履带的行进路程，从而确认此第二滑轨330的移动距离，再将此第二滑轨330移动至背板100的凸起壁上方，且位于第二滑轨330上的夹持装置500与背板100的凸起壁对齐，因中心对称的设计，使得另一第二滑轨330也达到了背板100另一侧的凸起壁上方，可通过视觉识别单元800对另一第二滑轨330的位置进行确认，以保证第二滑轨330上的夹持装置500与背板100的凸起壁对齐，在确认完成后，即可开始夹取背板100。

在夹取过程中，视觉识别单元800仅需对夹取平台300的中心位置和一第二滑轨330的位置进行确认，即可实现背板100的夹取，夹取所需确认的数据少，且定位精确，生产使用更加方便。

参照图4、图7与图9，在本发明的一些具体实施例中，还包括第二传动装置700，第二传动装置700与夹持装置500传动连接，夹持装置500在第二传动装置700的带动下沿第二滑轨330滑动，第二传动装置700与控制单元、视觉识别单元800电性连接。

具体地，通过视觉识别单元800测量的数据，在反馈至控制单元后，由控制单元发出信号，以控制第二传动装置700的移动，从而调整夹持装置500在第二滑轨330上的位置，使得夹持装置500能随着背板100位置的变化而移动，夹持装置500能与背板100的指定夹持位置对齐，以使得背板100在被夹持时的重心更稳定，更有利于夹持过程的实现。

参照图4、图7与图9，在本发明的一些具体实施例中，第二传动装置700为履带传动，两夹持装置500相对设置于同侧的第二滑轨330上，且与第二传动装置700履带的同一侧传动连接，在第二传动装置700的带动下同向运动。

具体地，其实施方式如下：第二传动装置700也为履带传动，其具体传动方式与第一传动装置600的履带传动相同，结构相同，在此不再进行赘述。但当两夹持装置500位于第二传动装置700履带的同一侧时，两夹持装置500的移动方向相同，且行进速度与行进距离均相同，使得两夹持装置500之间的距离在移动过程中保持不变。

履带同一侧的两夹持装置500，因其相对位置保持不变，可通过调整一夹持装置500的位置，以调整另一夹持装置500的相对位置，使得更方便将两夹持装置500调整至关于背板100中心对称的位置，以使背板100的重心更稳，更有利于夹持。

履带同一侧的两夹持装置500之间的距离在调整至与最小尺寸的背板100一致后，即可保证在后续生产过程中，可夹持所有比最小尺寸大的背板100，无需重新调整两夹持装置500之间的位置，实际制造过程中更加方便。

在背板100被夹持放置于流水线上时，背板100通常放置于流水线上的背板托架上，能更方便的转移背板100，同时不会因流水线的移动，而对背板100表面产生划伤；而在背板100转移至背板托架上的过程中，因流水线的移动易产生偏差，导致背板托架易产生沿流水线方向的误差，需对背板100流水线移动方向的位置进行调整，可通过设计使得流水线方向与第二滑轨330的方向一致，在吸盘400放松时，再通过视觉识别单元800对背板100与背板托架的相对位置进行确定后，视觉识别单元800将数据反馈至控制单元，控制单元控制第二传动装置700的移动，使得履带同一侧的两夹持装置500的同向移动，对夹取平台300上的背板100进行此方向上的调整，使得背板100在安装至背板托架上时的定位更加精准。

在本发明的一些具体实施例中，第二传动装置700为履带传动，两夹持装置500相对设置于同侧的第二滑轨330上，且分别与第二传动装置700履带的一侧传动连接，在第二传动装置700的带动下反向运动。

具体地，其实施方式如下：第二传动装置700也为履带传动，其具体传动方式与第一传动装置600的履带传动相同，结构相同，在此不再进行赘述。

当两夹持装置500分别设置于履带的两侧时，因两侧的履带的运动方向相反，两夹持装置500在履带的带动下反向运动，以调整两夹持装置500沿第二滑轨330方向的相对位置，更方便适应不同尺寸的背板100，以对不同尺寸的背板100进行夹持。

且因采用履带传动，所以两夹持装置500的移动距离相同，当两夹持装置500在安装后关于夹取平台300中心对称时，在两夹持装置500后续的移动过程中，也会关于夹取平台300中心对称，即仅需调整夹取平台300与背板100对齐时，夹持装置500的夹持位置关于背板100中心对称，使得背板100的重心更加稳定。

参照图4、图6与图7，在本发明的一些具体实施例中，夹取平台300包括多个“X”形的连杆340，多个连杆340合围成矩形，连杆340的端点和其中心的连接点上设有轻量化加强孔，连杆340的端点上设有与“L”形的支杆341，四个支杆341及其延长线合围成矩形，支杆341与连杆340直接形成第一安装槽。使得连杆340的的四面上均设有第一安装槽，更方便组装，且采用轻量化的设计，在保证结构强度的同时减轻夹取平台300的重量，使得机械手200的承重负担更小，使用更加精准，使用寿命更加长久。

参照图7，在本发明的一些具体实施例中，吸盘400上方设有第二安装槽，凸架310为多个连杆340拼接形成，吸盘400与凸架310凸出部位的连杆340相连，且第二安装槽垂直于与其相连的连杆340的第一安装槽。使得吸盘400便于安装及拆卸维护，也更方便调整吸盘400本身的位置。

具体地，在吸盘400与第一安装槽滑动连接时，在背板100在安装至背板托架上的过程中，无需放松吸盘400，吸盘400可跟随夹持装置500的移动而移动，使得背板100在调整安装至背板托架的位置时，更加稳定。

在本发明的一些具体实施例中，连杆340为铝型材。使用铝型材，进一步的轻量化，使用更加方便。

参照图4，在本发明的一些具体实施例中，第一滑轨320的两端分别设有阻挡块321。阻挡块321以防止第二滑轨330滑出第一滑轨320，使用更加安全。

参照图7，在本发明的一些具体实施例中，第二滑轨330上设有阻挡柱331，阻挡柱331设置于夹持装置500的移动路径上。使得夹持装置500在固定的移动范围内进行移动，在调整距离时更加方便。

参照图4与图5，在本发明的一些具体实施例中，夹持装置500上设有挡板510，第二滑轨330上设有两光电感应器520，光电感应器520设置于挡板510的移动路径的两端，挡板510以阻挡光电感应器520的光信号。

在夹持装置500通过光电感应器520时，可将其电信号传入控制器中，使得夹持装置500在经过光电感应器520后，第二传动装置700不再工作，以避免夹持装置500在抵达被阻挡位置时，第二传动装置700继续传动，导致设备损伤。

同时当夹持装置500在抵达被阻挡位置，但未到达与背板100相对应的位置时，通过光电感应器520的电信号传递至机械手200，使机械手200移动，从而使得夹持装置500能够抵达与背板100相对应的位置。

参照图4，在本发明的一些具体实施例中，夹持装置500包括两相对设置的夹板和气动装置，夹板与气动装置传动连接，两夹板在气动装置的带动下反向运动。通过两夹板固定背板100，连接更加可靠。

参照图4，在本发明的一些具体实施例中，第二滑轨330与第一滑轨320之间设有固定相连的滑块332与连接板333，滑块332与第一滑轨320滑动连接，连接板333设置于滑块332下方，第二滑轨330设置于连接板333的下方。通过连接板333进行辅助连接，使得第二话归更方便安装。

参照图7，在本发明的一些具体实施例中，第二滑轨330旁设有阻挡柱331，阻挡柱331与连接板333相连。使得夹持装置500在固定的移动范围内进行移动，在调整距离时更加方便。

在本发明的一些具体实施例中，吸盘400上设有气压表。更易观察吸盘400内的气压状况，以确保吸盘400所吸附的力达到指定值。

当然，本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。