基于光电传感器的物体定位和抓取平台的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及装有操作装置的机械手技术领域，尤其涉及一种基于光电传感器 的物体定位和抓取平台。
【背景技术】
[0002] 目前应用在工业领域当中的为抓取式机械手提供待抓取物坐标的平台基本上都 是基于摄像头和图像处理软件完成的，如美国NI公司的VISION图像处理系统。因为摄像 头、图像处理软件和背景光源的成本都比较高，同时这种系统的维护难度比较大，对操作人 员的技术要求比较高，所以不能得到普及。当抓取不同的物体时还要对图像处理软件进行 重新编程，同时摄像头定位系统对工作台的稳定水平要求很高，如果工作台抖动时间过长， 会使图像定位产生累计误差，此时就需要维护人员重新校准，不但影响生产效率，而且还要 支付额外的维护费用。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于光电传感器的物体定位和抓取 平台，此平台通过红外光电传感器被阻断产生开关信号的原理，测量从传送带上移动的待 抓取物的横纵坐标，并且通过此坐标和预设的高度坐标引导吸盘完成抓取任务，有成本低、 结构和控制简单、运行稳定的特点。
[0004] 为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种基于光电传感器的 物体定位和抓取平台，其特征在于：所述平台包括机械手支架、传送带支架、X轴方向滑台、 Y轴方向滑台、Z轴方向滑台、吸盘、光电传感器和PLC控制器，所述传送带支架位于机械手 支架之间，托辊支架固定在传送带支架上，所述托辊与托辊支架轴连接，传送带位于托辊的 外侧，托辊上设有托辊驱动电机，传感器支架固定在传送带支架上，且传感器支架的高度高 于传送带的高度，所述传感器支架为矩形框架结构，若干组X轴向红外光电传感器和若干 组Y轴向红外光电传感器固定在所述传感器支架的内侧；
[0005] 所述X轴方向滑台位于所述机械手支架上，X轴方向滑台上设有X轴运动驱动电 机，X轴方向滑台在X轴运动驱动电机的作用下能够相对于机械手支架左右运动，所述Y轴 方向滑台位于X轴方向滑台上，Y轴方向滑台上设有Y轴运动驱动电机，Y轴方向滑台在Y 轴运动驱动电机的作用下能够相对于X轴方向滑台前后运动，所述Z轴方向滑台位于Y轴 方向滑台上，Z轴方向滑台上设有Z轴运动驱动电机，Z轴方向滑台在Z轴运动驱动电机的 作用下能够相对于Y轴方向滑台上下运动，所述Z轴方向滑台朝向传送带支架的一端设有 吸盘和气缸，所述X轴向红外光电传感器和Y轴向红外光电传感器与所述PLC控制器的信 号输入端连接，托辊驱动电机、X轴运动驱动电机、Y轴运动驱动电机、Z轴运动驱动电机和 气缸受控于所述PLC控制器。
[0006] 进一步的技术方案在于：所述X轴向红外光电传感器和Y轴向红外光电传感器包 括红外发射装置和红外接收装置，X轴的红外发射装置与X轴的红外接收装置相对设置，Y 轴的红外发射装置与Y轴的红外接收装置相对设置。
[0007] 进一步的技术方案在于：所述托辊驱动电机的动力输出端通过第一减速机与托辊 连接。
[0008] 进一步的技术方案在于：所述X轴方向滑台内设有内置的皮带传动装置，所述X轴 运动驱动电机的动力输出端通过第二减速机与皮带传动装置上的驱动轮连接。
[0009] 进一步的技术方案在于：所述Y轴方向滑台和Z轴方向滑台内设有内置的丝杠，所 述Y轴运动驱动电机和Z轴运动驱动电机的动力输出端与所述丝杠固定连接。
[0010] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：此平台通过红外光电传感器被阻断产 生开关信号的原理，测量从传送带上移动的待抓取物的横纵坐标，并且通过此坐标和预设 的高度坐标引导吸盘完成抓取任务。本平台是伴随着工业机器人技术发展出现的新型定位 抓取装置，具有成本低、机构和控制简单、运行稳定的特点，同时能够通过调整传感器的位 置、密度适应不同的抓取任务。应用范围广，极大的扩展了应用领域。同时，平台可以结合 控制系统设置不同的工作模式，提高了此平台的适应能力。
【附图说明】
[0011] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0012] 图1是本实用新型的结构示意图；
[0013] 图2-3是图1中传感器支架的结构示意图；
[0014] 图4是传送带支架和传送带的结构示意图；
[0015] 图5是机械手支架和传送带支架的结构示意图；
[0016] 图6是所述平台的控制算法框图；
[0017] 图7是所述平台的电气结构框图；
[0018] 图8是所述平台的坐标算法流程图；
[0019] 图9是传感器支架设定坐标的结构示意图；
[0020] 其中：1、机械手支架2、传送带支架3、X轴方向滑台4、Y轴方向滑台5、Z轴方向 滑台6、吸盘7、托辊支架8、托辊9、传送带10、托辊驱动电机11、传感器支架12、X轴运 动驱动电机13、Y轴运动驱动电机14、Z轴运动驱动电机15、X轴向红外光电传感器16、 Y轴向红外光电传感器17、第一减速机18、第二减速机19、红外对射光线20、待抓取物。
【具体实施方式】
[0021] 下面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的一部分实施例，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。
[0022] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新 型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实 用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
[0023] 如图1-5所示，本实用新型公开了一种基于光电传感器的物体定位和抓取平台， 所述平台包括机械手支架1、传送带支架2、X轴方向滑台3、Y轴方向滑台4、Z轴方向滑台 5、吸盘6、光电传感器和PLC控制器。所述传送带支架2位于机械手支架1之间，机械手支 架1和传送带支架2都为框架结构，且其下端都是支撑腿，上端为支撑平台。机械手支架1 用于支撑X轴方向滑台3、Y轴方向滑台4、Z轴方向滑台5、吸盘6等，传送带支架2用于支 撑传送带9、托辊8等。托辊支架7固定在传送带支架2上，所述托辊8与托辊支架7轴连 接，托辊8能够围绕托辊支架7转动，传送带9位于托辊8的外侧，托辊8上设有托辊驱动 电机10,因传送带的传动速度要求较慢，因此所述托辊驱动电机10的动力输出端通过第一 减速机17与托辊8连接，传送带9在托辊驱动电机10和减速机的带动下能够缓慢带动待 抓取物20移动。
[0024] 传送带工作时要把传动轴绷紧，这样保证待抓取物20能够在传送带上平稳移动， 如果待抓取物的质量较大可以在上层传送带底部加装托盘，虽然会有一些摩擦影响，但是 在保证待检测物体移动时水平高度不变的前提下对整个传送带的运转影响不大。
[0025] 如图2-3所示，传感器支架11固定在传送带支架2上，且传感器支架11的高度高 于传送带9的高度，也就是说当待抓取物20放在传送带上时，其位于传感器支架之间。所 述传感器支架11为矩形框架结构，若干组X轴向红外光电传感器15和若干组Y轴向红外 光电传感器16固定在所述传感器支架11的内侧，所述X轴向红外光电传感器15和Y轴向 红外光电传感器16包括红外发射装置和红外接收装置，X轴的红外发射装置与X轴的红外 接收装置相对设置，Y轴的红外发射装置与Y轴的红外接收装置相对设置。
[0026] 发射装置沿图上标定的位置依次安放，X轴、Y轴方向各20个，相对应接收装置安 放在发射装置对面上。在此要说明传感器的数量和密度要根据具体待抓取物的尺寸和机械 手要求的定位精度确定，并不一定都是X轴、Y轴方向各20个，传感器个数要根据具体情况 选定。
[0027] 如图1和5所示，所述X轴方向滑台3位于所述机械手支架1上，X轴方向滑台3 上设有X轴运动驱动电机12,所述X轴方向滑台6内设有内置的皮带传动装置，这样可以提 高X轴的速度，并且保证X轴在大行程情况下也能快速完成任务。所述X轴运动驱动电机 12的动力输出端通过第二减速机18与皮带传动装置上的驱动轮连接。X轴方向滑台3在 X轴运动驱动电机12、第二减速机18和皮带传动装置的作用下能够相对于机械手支架1左 右运动。
[0028] 所述Y轴方向滑台4位于X轴方向滑台3上，Y轴方向滑台4上设有Y轴运动驱 动电机13。所述Z轴方向滑台5位于Y轴方向滑台4上，Z轴方向滑台5上设有Z轴运动 驱动电机14。所述Y轴方向滑台4和Z轴方向滑台5内设有内置的丝杠，所述Y轴运动驱 动电机13和Z轴运动驱动电机14的动力输出端与所述丝杠固定连接。Y轴方向滑台4在 Y轴运动驱动电机13和内置丝杠的作用下能够相对于X轴方向滑台3前后运动。通过使用 丝杠，在满足行程的情况下，提高了滑台的负载能力，为今后采用非吸盘式的抓取任务和其 他抓取功能改装提供方便。Z轴方向滑台5在Z轴运动驱动电机14和内置丝杠的作用下能 够相对于Y轴方向滑