一种柔性上料设备及使用方法与流程

1.本发明涉及一种上料设备，尤其涉及一种柔性上料设备及使用方法。


背景技术：

2.对于一些小零件上料的时候，例如手机等电子产品内部的零件，由于其尺寸较小，在产品摆盘的时候，一般通过振动盘将产品分开之后，通过自动或手动的防止将产品抓取放到接料盘的固定位置内，以便于后续组装时候的使用。其中，采用手动取料的方式中，由于产品比较小，操作人员必须通过镊子等工具进行操作，不仅不方便，而且操作人员劳动强度高，效率也比较低。如果说采用自动抓料的方式，首先需要利用工业相机拍照，然后抓料机构抓取，再进行放料。这种方式中，抓料机构与工业相机之间的数据连接需要公共机，使得响应速度慢，抓料的效率比较低，同时，工业相机需要采用高分辨率的相机，成本也较为高昂。


技术实现要素：

3.本发明目的是提供一种柔性上料设备及使用方法，通过使用该结构及方法，提高了上料效率及质量，降低了成本及操作人员劳动强度。
4.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种柔性上料设备，包括机架、设置于机架上的工作台、设置于工作台上的抓料机构、上料机构及接料盘，
5.所述上料机构包括上料盘，所述工作台上设有一上料位，所述上料盘固定或移动设置于所述上料位处，且所述上料位设置于所述接料盘的左侧；
6.所述机架上设有上相机及下相机，所述上相机及所述下相机与所述抓料机构电控连接，所述上相机经一支架安装于所述工作台上，所述上相机设置于所述上料位的正上方，所述上相机的镜头朝向所述上料位设置；
7.所述下相机设置于所述上料盘与所述下料盘之间，所述下相机的镜头朝上设置。
8.上述技术方案中，所述上料盘为振动上料盘，所述振动上料盘固定安装于所述上料位上。
9.上述技术方案中，所述工作台上设有一纵向输送线，所述纵向输送线的中部设置于所述上料位处，所述上料盘经所述纵向输送线移动经过所述上料位，且所述上料盘移动设置于所述上料位时，所述上相机的镜头朝向所述接料盘的顶部设置。
10.上述技术方案中，所述抓料机构上设有一手持相机，所述手持相机与所述抓料机构电控连接，所述手持相机跟随所述抓料机构同步移动，所述手持相机的镜头朝下设置。
11.上述技术方案中，所述工作台上设有一立板，所述下相机安装于所述立板的侧壁上；所述工作台的顶面设有一通槽，所述通槽的底部与所述工作台的底部相连通，所述下相机设置于所述通槽的正上方。
12.上述技术方案中，所述抓料机构为多轴机械手，所述机械手上设有多组抓料件。
13.上述技术方案中，所述抓料机构包括多组抓料件及驱动机构，多组所述抓料件的
顶部安装于一安装板的底面上，所述驱动机构驱动所述安装板在所述工作台上方进行前、后、左、右、上、下移动及旋转。
14.上述技术方案中，所述驱动机构包括横向驱动机构、纵向驱动机构及竖向驱动机构，所述安装板的顶部经一旋转气缸与所述竖向驱动机构的底部相连，所述横向驱动机构安装于所述工作台上，所述纵向驱动机构与所述横向驱动机构相连，所述竖向驱动机构与所述纵向驱动机构相连，所述横向驱动机构驱动所述抓料件横向左右移动，所述纵向驱动机构驱动所述抓料件纵向前后移动，所述竖向驱动机构驱动所述抓料件竖向上下移动，所述旋转气缸带动所述安装板及抓料件旋转。
15.为达到上述目的，本发明采用了一种柔性上料设备的使用方法，其步骤为：
16.①
将物料直接放入到上料盘内，通过上料盘的振动将物料分开，使得物料在振动盘内分散开来；
17.②
上相机对上料盘进行拍照，将可以抓取的产品拍照识别出来，并将数据反馈至抓料机构；
18.③
抓料机构根据上相机的拍照数据，对上料盘内可抓取的物料进行抓取，抓料机构将抓取的物料移动到下相机的上方，通过下相机对被抓取的物料进行拍照，以判定物料在抓取状态下的姿态；
19.④
抓取机构根据下相机对已经被抓取物料拍照的姿态，并且根据接料盘内产品放料位置，调整抓取机构中抓料件的角度，用于调整物料的姿态，将物料精确的放入到接料盘内，如此循环，实现柔性上料。
20.上述技术方案中，接料盘具有固定位置放置与任意位置放置，当接料盘的放置位置是固定的，下相机对产品拍照之后，抓料机构可直接将产品放入到接料盘内；当接料盘是任意放置于工作台上时，在所述抓取机构上设有手持相机，手持相机跟随抓料件一起移动，在下相机对产品拍照识别产品姿态之后，抓取机构将产品抓取转动至接料盘放置区域，手持相机对接料盘进行拍照，识别接料盘位置以及产品放料位置，然后抓取机构根据产品姿态以及接料盘位置，精确的将产品放入至接料盘内，实现柔性快速上料。
21.由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
22.1.本发明中利用上料机构对产品进行上料，并且将产品分开，通过上相机进行拍照，将可以抓取的产品识别出来，通过抓料机构将上料机构内可抓取的物料抓取，并且通过下相机的设置，将抓取之后的产品姿态进行识别，使得能够将产品快速且精准的放入到接料盘内，这样两组相机的分辨率不需要很高，即可实现产品的快速且精确的上料，能够提高上料效率及质量，降低操作人员劳动强度，降低成本；
23.2.本发明中通过设置手持相机，手持相机的设置，接料盘的位置可以任意放置在手持相机可拍照的视野范围之内，这样接料盘位置不固定，也能够通过手持相机拍照对接料盘的位置进行精确的定位，保证产品能够精确的放入到接料盘内，提高上料的便利性；
24.3.本发明中上相机、下相机及手持相机直接与抓料机构直接电控连接，能够提高响应速度，提高上料效率。
附图说明
25.图1是本发明实施例一中的结构示意图；
26.图2是图1的立体结构示意图；
27.图3是本发明实施例三中驱动机构的结构示意图。
28.其中：1、机架；2、工作台；3、抓料机构；4、接料盘；5、上料盘；6、上料位；7、上相机；8、下相机；9、支架；10、抓料件；11、手持相机；12、立板；13、通槽；101、多轴机械手；14、安装板；15、旋转气缸；16、横向滑轨；17、横向滚珠丝杆；18、横向电机；19、横向滑板；20、纵向滑轨；21、纵向滚珠丝杆；22、纵向电机；23、纵向滑板；24、竖向滑轨；25、竖向滚珠丝杆；26、竖向电机；27、竖向滑板。
具体实施方式
29.下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
30.实施例一：参见图1、2所示，一种柔性上料设备，包括机架1、设置于机架上的工作台2、设置于工作台上的抓料机构3、上料机构及接料盘4，
31.所述上料机构包括上料盘5，所述工作台上设有一上料位6，所述上料盘固定或移动设置于所述上料位处，且所述上料位设置于所述接料盘的左侧；
32.所述机架上设有上相机7及下相机8，所述上相机及所述下相机与所述抓料机构电控连接，所述上相机经一支架9安装于所述工作台上，所述上相机设置于所述上料位的正上方，所述上相机的镜头朝向所述上料位设置；
33.所述下相机设置于所述上料盘与所述下料盘之间，所述下相机的镜头朝上设置。
34.在本实施例中，所述抓料机构为多轴机械手101，所述机械手上设有多组抓料件10。抓料件可以为夹爪或吸盘，一般采用吸盘抓料。
35.在本实施例中，上相机及下相机直接与多轴机械手进行通讯，在多轴机械手内会直接预制视觉软件，上相机及下相机均直接采用多轴机械手内的视觉软件，与多轴机械手进行配合。其中，多轴机械手为四轴机械手或六轴机械手，根据实际情况，选用对应功能的机械手即可，实现抓料件的前后左右上下移动及旋转，或者部分功能。在使用的时候，将一堆产品直接放在上料盘内，上料盘会将产品振动分开，然后上相机对上料盘上面的产品进行拍照，识别出可以抓取的产品，然后抓料机构中的多组抓料件分别抓取一组产品，然后移动到下相机的上方，下相机则对抓料件上面的产品进行拍照，对产品的姿态进行识别，识别之后，根据接料盘上面的产品放料位置，抓料机构调整抓料件的角度，也就是产品的姿态，使其和对应的产品放料位置匹配，然后抓料机构将产品直接放入到对应的产品放料位置内，实现快速且高精度的柔性上料。
36.其中，上相机及下相机均可以采用分辨率不用太高的相机，首先上相机只需要识别上料盘内可以抓取的物料即可，也就是一堆物料被上料盘振开之后，可抓取的物料和旁边的物料之间具有一定的距离空间，可以被抓取，在改组物料被抓取的时候，不会同时抓取到旁边的物料，此为可抓取物料，上相机只需要拍照产品的轮廓大概轮廓即可，分辨率不需要多高，所以识别的速度比较快，响应时间特别短。而下相机则拍照产品的姿态，也就是产品的外轮廓，这样能够识别出产品的一个偏移角度，无需识别其他的特征，分辨率要求也不高，而且每次只需要拍照一组产品，识别响应时间也特别短。因此，抓料机构抓料之后在上料的速度特别快。如果说直接采用一个高分辨率的相机作为上相机，不需要下相机的话，上相机不仅需要识别多组产品相邻之间的距离是否合格，还需要对其轮廓进行拍照，关键是
同时拍照多组产品的外轮廓，识别速度慢，响应的时间长，会使得单组产品的抓取上料时间特别长，而且该相机的成本比多个相机成本高很多。因此，本实施例中选用了上相机和下相机进行配合，对产品进行识别抓取及姿态识别。
37.参见图1、2所示，所述上料盘为振动上料盘，所述振动上料盘固定安装于所述上料位上。
38.采用固定设置的振动上料盘，物料放入到上料盘内之后，直接将物料振动，使得物料分散开来，上相机便于识别可抓取的物料。其中，振动上料盘定时的振动即可，方便快捷，无需单独设置公共机进行控制，成本也更加低廉。
39.在本实施例中，如果说只采用上相机和下相机两组相机的话，则接料盘采用位置固定的方式，也就是工作台上设置有一个放料槽或放料位，接料盘直接放入到该放料槽或放料位内，接料盘的位置是固定的，其内部的产品放料位置也是固定的，所以下相机对产品姿态识别之后，抓料机构即可快速的调整产品姿态，直接放入到固定位置接料盘的产品放料位置内。
40.但是，接料盘位置固定存在一个缺点，就是在这一个接料盘放料满了之后，更换接料盘的时候，存在一个真空期，这个真空期无法上料，会影响上料效率。
41.因此，在本实施例中，选用可以任意放置位置的接料盘，接料盘处在抓料机构可以移动到的位置范围内，而为了对接料盘位置进行判定，保证上料的精确。因此，参见图1、2所示，所述抓料机构上设有一手持相机11，所述手持相机与所述抓料机构电控连接，所述手持相机跟随所述抓料机构同步移动，所述手持相机的镜头朝下设置。
42.其中，接料盘会放在在手持相机可以拍照到以及抓料机构可以移动到的一个区域范围之内，在放料之前，手持相机对接料盘进行拍照，这样就能够识别出接料盘的位置、角度以及内部产品放料位置的位置以及角度，后续下相机对产品拍照之后，产品姿态的调整就根据手持相机拍照的位置、角度数据来调整产品的姿态，以保证产品能够快速且精确的放入到接料盘内，效率高，质量好。
43.参见图1、2所示，所述工作台上设有一立板12，所述下相机安装于所述立板的侧壁上；所述工作台的顶面设有一通槽13，所述通槽的底部与所述工作台的底部相连通，所述下相机设置于所述通槽的正上方。
44.在本实施例中，立板的设置，便于下相机的安装，而且下相机悬空安装，便于下相机的散热，保证其拍照质量，延长使用寿命。同时，通槽的设置，下相机处在通槽的正上方，这样在产品处在下相机上方的时候，该处不会出现反光现象，保证下相机对产品的拍照质量，同时，通槽的设置，还能够进行通风，便于下相机的散热。在本实施例中，下相机的底部尽量的靠近工作台顶面，因为接料盘直接放在工作台顶部，所以其位置不高，下相机的顶部高度尽可能的与接料盘、上料盘的顶部高度保持一致，这样能够缩短抓料机构的抓料、上料行程，缩短上料时间，提高上料效率。所以通槽的设置，给予下相机更大的散热空间，提高散热效果，延长使用寿命。
45.为达到上述目的，本发明采用了一种柔性上料设备的使用方法，其步骤为：
46.①
将物料直接放入到上料盘内，通过上料盘的振动将物料分开，使得物料在振动盘内分散开来；
47.②
上相机对上料盘进行拍照，将可以抓取的产品拍照识别出来，并将数据反馈至
抓料机构；
48.③
抓料机构根据上相机的拍照数据，对上料盘内可抓取的物料进行抓取，抓料机构将抓取的物料移动到下相机的上方，通过下相机对被抓取的物料进行拍照，以判定物料在抓取状态下的姿态；
49.④
抓取机构根据下相机对已经被抓取物料拍照的姿态，并且根据接料盘内产品放料位置，调整抓取机构中抓料件的角度，用于调整物料的姿态，将物料精确的放入到接料盘内，如此循环，实现柔性上料。
50.接料盘具有固定位置放置与任意位置放置，当接料盘的放置位置是固定的，下相机对产品拍照之后，抓料机构可直接将产品放入到接料盘内；当接料盘是任意放置于工作台上时，在所述抓取机构上设有手持相机，手持相机跟随抓料件一起移动，在下相机对产品拍照识别产品姿态之后，抓取机构将产品抓取转动至接料盘放置区域，手持相机对接料盘进行拍照，识别接料盘位置以及产品放料位置，然后抓取机构根据产品姿态以及接料盘位置，精确的将产品放入至接料盘内，实现柔性快速上料。
51.实施例二：一种柔性上料设备及使用方法，其结构与实施例一基本相似，不同点在于：所述工作台上设有一纵向输送线，所述纵向输送线的中部设置于所述上料位处，所述上料盘经所述纵向输送线移动经过所述上料位，且所述上料盘移动设置于所述上料位时，所述上相机的镜头朝向所述接料盘的顶部设置。这种方式中，纵向输送线相当于流水线，而上料盘则经过纵向输送线进行输送，这样在物料输送的过程中就进行抓取柔性上料，提高上料效率，无需进行二次转料，效率高，成本更加低廉。
52.实施例三：参见图3所示，一种柔性上料设备及使用方法，其结构与实施例一基本相似，不同点在于：所述抓料机构包括多组抓料件10及驱动机构，多组所述抓料件的顶部安装于一安装板14的底面上，所述驱动机构驱动所述安装板在所述工作台上方进行前、后、左、右、上、下移动及旋转。
53.所述驱动机构包括横向驱动机构、纵向驱动机构及竖向驱动机构，所述安装板的顶部经一旋转气缸15与所述竖向驱动机构的底部相连，所述横向驱动机构安装于所述工作台上，所述纵向驱动机构与所述横向驱动机构相连，所述竖向驱动机构与所述纵向驱动机构相连，所述横向驱动机构驱动所述抓料件横向左右移动，所述纵向驱动机构驱动所述抓料件纵向前后移动，所述竖向驱动机构驱动所述抓料件竖向上下移动，所述旋转气缸带动所述安装板及抓料件旋转。
54.所述横向驱动机构包括横向滑轨16、横向滚珠丝杆17、横向电机18及横向滑板19，所述横向滑轨及横向滚珠丝杆平行设置于所述工作台的上方，所述横向电机的输出轴与所述横向滚珠丝杆的一端相连，所述横向滑板安装于所述横向滑轨及横向滚珠丝杆上；所述纵向驱动机构安装于所述横向滑板上，所述纵向驱动机构包括纵向滑轨20、纵向滚珠丝杆21、纵向电机22及纵向滑板23，所述纵向滑轨及纵向滚珠丝杆安装于所述横向滑板上，所述纵向滚珠丝杆及纵向滑轨垂直于所述横向滑轨设置，所述纵向电机的输出轴与所述纵向滚珠丝杆的一端相连，所述纵向滑板安装于所述纵向滑轨及纵向滚珠丝杆上；所述竖向驱动机构安装于所述纵向滑板的侧壁上，所述竖向驱动机构包括竖向滑轨24、竖向滚珠丝杆25、竖向电机26及竖向滑板27，所述竖向滑轨及竖向滚珠丝杆安装于所述纵向滑板上，所述竖向滑轨及竖向滚珠丝杆垂直于所述纵向滑轨及工作台的顶面设置，所述竖向电机的输出轴
与所述竖向滚珠丝杆的顶部相连，所述竖向滑板安装于所述竖向滑轨及竖向滚珠丝杆上，所述旋转气缸安装于所述竖向滑板上。
55.横向滚珠丝杆带动抓料件左右移动，纵向滚珠丝杆带动抓料件前后移动，竖向滚珠丝杆带动抓料件上下移动，旋转气缸则带动抓料件转动，实现前后左右上下移动，也实现转动。当然，也可以不采用滚珠丝杆和电机，更换为气缸也同样能够实现前后左右上下的移动。