一种基于机器视觉的电路板抓取装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及工业机器人技术领域，特别涉及一种基于机器视觉的电路板抓取装置。


背景技术：

[0002]
随着工业机器人不断发展和完善，现已得到广泛应用。目前，工业机器人被广泛应用在焊接、搬运、装配、喷涂、修边、拾料、包装、堆垛和上下料等单调或复杂的作业中，为企业节约了大量的劳动成本，大大提高了劳动生产率。作为现代工业领域不可或缺的重要装备和手段，机器人已经成为衡量一个国家科技和制造水平的重要标志。
[0003]
目前，电路板在加工过程中需要进行搬运，将其从一个位置搬运到另一位置，人工搬运成本高，而且效率低，而在机器人搬运过程中，机器手臂抓取位置不准确还会造成对电路元件的损坏。
[0004]
上述内容仅用于辅助理解本申请的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型的主要目的是提供一种基于机器视觉的电路板抓取装置，旨在降低生产成本的同时降低对电路板的损坏。
[0006]
为实现上述目的，本实用新型提出的基于机器视觉的电路板抓取装置包括：
[0007]
输送机构，所述输送机构包括设于机架的驱动组件和传送组件，所述传送组件包括多个间隔排布的滚筒以及均匀间隔套设于所述滚筒的支撑垫，所述驱动组件驱动所述滚筒转动带动所述支撑垫转动，以输送位于所述支撑垫上的电路板；
[0008]
机器人，所述机器人邻近所述输送机构设置，所述机器人的机械臂的自由端设有用于抓取电路板的抓取机构；
[0009]
图像采集机构，所述图像采集机构包括支撑架以及设于支撑架的相机，所述相机位于所述滚筒的上方；
[0010]
处理终端，所述处理终端与所述输送机构、机器人以及所述相机电连接。
[0011]
进一步地，所述支撑垫的材质为硅胶。
[0012]
进一步地，所述图像采集机构还包括设于所述支撑架的传感器，所述传感器邻近所述相机设置，且所述传感器与所述处理终端电连接。
[0013]
进一步地，所述驱动组件包括设于所述机架的驱动电机和链条，所述滚筒的端部设有从动轮，所述链条套设于所述驱动电机转轴的主动轮和所述从动轮。
[0014]
进一步地，所述电路板抓取装置还包括光源，所述光源设于所述机架且位于所述相机的下方。
[0015]
进一步地，抓取机构包括伺服电机以及与所述伺服电机连接的丝杆，所述丝杆的两端分别设有一夹块，所述伺服电机驱动所述丝杆转动，以带动两个所述夹块相互靠近或
相互远离，以使两个所述夹块夹紧或松开所述电路板。
[0016]
进一步地，所述抓取机构还包括设于所述机械臂的安装座，所述安装座围设形成有安装槽，所述丝杆设于所述安装槽的侧壁，所述安装槽的底壁设有滑槽，所述夹块的一端穿过所述滑槽与所述丝杆滑动连接。
[0017]
进一步地，所述机械臂为具有6个自由度的机械臂。
[0018]
本实用新型技术方案通过采用相机采集电路板的图像，经过处理终端处理而识别电路板的空间位置，从而控制机械臂抓取合适的位置，不仅避免损坏电路元件，而且能够根电路板的尺寸和位置调整抓取机构的移动，以准确抓取电路板。此外，机械臂模仿人手和臂的抓取动作和功能，代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，从而提高生产效率并降低成本。支撑垫能够避免在输送过程中滚筒的转动对电路板造成的磨损，而且支撑垫能够将电路板支撑起来从而便于抓取电路板，进一步提高抓取效率。
附图说明
[0019]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0020]
图1为本实用新型的电路板抓取装置一实施例的结构示意图；
[0021]
图2为图1中a处的局部放大图；
[0022]
图3为图1中抓取机构的结构示意图。
[0023]
附图标号说明：
[0024]
标号名称标号名称100电路板抓取装置222夹块10输送机构223丝杆11机架224安装座121驱动电机2241安装槽13传送组件2242滑槽131滚筒30图像采集机构1311从动轮31支撑架132支撑垫32相机20机器人33传感器21机械臂40处理终端22抓取机构50光源221伺服电机200电路板
[0025]
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0026]
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作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。
[0027]
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0028]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0029]
另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b为例”，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。另外，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，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
[0030]
本实用新型提出一种基于机器视觉的电路板抓取装置100。
[0031]
请参照图1和图2，该电路板抓取装置100包括：
[0032]
输送机构10，输送机构10包括设于机架11的驱动组件和传送组件13，传送组件13包括多个间隔排布的滚筒131以及均匀间隔套设于滚筒131的支撑垫132，驱动组件驱动滚筒131转动带动支撑垫132转动，以输送位于支撑垫132上的电路板200；
[0033]
机器人20，机器人20邻近输送机构10设置，机器人20的机械臂21的自由端设有用于抓取电路板200的抓取机构22；
[0034]
图像采集机构30，图像采集机构30包括支撑架31以及设于支撑架31的相机32，相机32位于滚筒131的上方；
[0035]
处理终端40，处理终端40与输送机构10、机器人20以及相机32电连接。
[0036]
需要说明的是，相机32对电路板200进行拍摄采集图像，处理终端40 用于接收图像，并对图像进行计算分析，获取电路板200在滚筒131的三维空间坐标系上坐标位置，把电路板200坐标从滚筒131的三维空间坐标系转换到机器人20坐标系中，以便控制抓取机构22抓取。
[0037]
支撑垫132的形状为圆环状，圆环状的支撑垫132套设在滚筒131的周壁上，每一滚筒131上均套设有多个支撑垫132，以适应不同尺寸的电路板 200。驱动组件驱动滚筒131转动以带动支撑垫132转动，从而实现电路板200 的运输。
[0038]
本实用新型技术方案通过采用相机32采集电路板200的图像，经过处理终端40处理而识别电路板200的空间位置，从而控制机械臂21抓取合适的位置，不仅避免损坏电路元件，而且能够根电路板200的尺寸和位置调整抓取机构22的移动，以准确抓取电路板200。此外，机械臂21模仿人手和臂的抓取动作和功能，代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，从而提高生产效率并降低成本。支撑垫132能够避免在输送过程中滚筒131的转动
对电路板200造成的磨损，而且支撑垫132能够将电路板200支撑起来从而便于抓取电路板200，进一步提高抓取效率。
[0039]
具体地，支撑垫132的材质为硅胶。
[0040]
在本实施例中，支撑垫132的材质为软胶材质，优选为硅胶。硅胶化学性质稳定并且热稳定性好，便于加工；且硅胶具有一定弹性，具有一定的缓冲作用。硅胶垫可以与滚筒131的周壁过盈配合，还可以在滚筒131的周壁上均匀设置环形条，支撑垫132的内壁对应环形条设置限位槽，如此设置不仅能够实现支撑垫132的定位，而且能够防止支撑垫132随意移动。
[0041]
请参照图1，图像采集机构30还包括设于支撑架31的传感器33，传感器33邻近相机32设置，且传感器33与处理终端40电连接。
[0042]
在本实施例中，支撑架31可以铝合金型材制成，支撑架31呈倒“l”型设置，相机32设于支撑架31上，传感器33邻近相机32设置。传感器33可以是红外光电传感器33或者超声波传感器33。具体地，滚筒131转动输送电路板200，检测到电路板200进入到相机32的拍摄区域，驱动组件停止运行，启动相机32拍摄电路板200的图像。利用传感器33检测电路板200在滚筒131上的位置，避免相机32一直进行拍摄，从而可以减小相机32的内存。
[0043]
请参照图2，驱动组件包括设于机架11的驱动电机121和链条(未图示)，滚筒131的端部设有从动轮1311，链条套设于驱动电机121转轴的主动轮(未图示)和从动轮1311。
[0044]
具体地，驱动组件包括驱动电机121和链条，此驱动电机121可以采用步进驱动电机121。系统上电后，点处理终端40监控界面上的开启按钮，从而控制驱动电机121运行，驱动电机121带动主动轮转动，主动轮通过链条带动从动轮1311转动，从而使得滚筒131转动。
[0045]
请参照图1，电路板抓取装置100还包括光源50，光源50设于机架11 且位于相机32的下方。
[0046]
在本实施例中，光源50邻近拍摄区域设置，从而确保拍摄图像的清晰度，进而提高抓取的准确性。较为优选的实施例中，可以采用光线折射板，有效将设置在光线折射板侧边的光源50发出的平行光转为均匀的垂直光，不仅光的损耗率低利用率高，光线均匀柔和，可以获得比常规光源50更好的图像效果，利于后续处理中给出更稳定的处理结果。
[0047]
请参照图1和图3，抓取机构22包括伺服电机221以及与伺服电机221 连接的丝杆223，丝杆223的两端分别设有一夹块222，伺服电机221驱动丝杆223转动，以带动两个夹块222相互靠近或相互远离，以使两个夹块222 夹紧或松开电路板200。
[0048]
在本实施例中，可以在丝杆223的两端设置方向相反的外螺纹，两个夹块222开设有滑孔，滑孔的侧壁设有内螺纹，两个夹块222分别套设于丝杆 223的两端，丝杆223的一端设有伺服电机221，伺服电机221的输入端通过电源线与外部开关的输出端电连接，通过伺服电机221带动丝杆223的转动，使得两个夹块222相互靠近或远离。通过一个伺服电机221驱动两个夹块222 的移动，整体结构非常简单，便于抓取机构22的小型化设计。
[0049]
请参照图3，抓取机构22还包括设于机械臂21的安装座224，安装座224 围设形成有安装槽2241，丝杆223设于安装槽2241的侧壁，安装槽2241的底壁设有滑槽2242，夹块222的一端穿过滑槽2242与丝杆223滑动连接。
[0050]
在本实施例中，丝杆223的可转动地连接于安装槽2241的侧壁，安装座 224的表面设有滑槽2242，夹块222穿设滑槽2242内的部分可在滑槽2242 内滑动。夹块222移动的距离
即为滑槽2242的长度，因此可以根据需要设置滑槽2242的长度。伺服电机221驱动丝杆223转动，从而使得两夹块222在滑槽2242内滑动。
[0051]
具体地，机械臂21为具有6个自由度的机械臂。
[0052]
在本实施例中，机械臂21可以为6自由度的机械臂，由4个tr213舵机和2个tr205舵机组成，每个舵机的运行范围为0-180度，从而便于调整机械臂21的位置。需要说明的是，在处理终端40中通过图像形态学和图像细化处理技术识别工件的外围轮廓，处理终端40与机器人20上的多轴运动控制器相连，给机器人20发送指令，调节机械臂21的位姿，完成对电路板200 的精确抓取。
[0053]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。