專利名稱：實(shí)時(shí)/在線方位調(diào)整裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種實(shí)時(shí)/在線方位調(diào)整裝置和方法。
背景技術(shù)：
自動(dòng)化技術(shù)廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、科學(xué)研究、交通運(yùn)輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)和家庭等方面。采用自動(dòng)化技術(shù)不僅可以把人從繁重的體力勞動(dòng)、部分腦力勞動(dòng)以及惡劣、危險(xiǎn)的工作環(huán)境中解放出來(lái)，而且能擴(kuò)展人的器官功能，極大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，增強(qiáng)人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力。近年來(lái)，自動(dòng)化生產(chǎn)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，自動(dòng)化生產(chǎn)由于其不需要人直接參與操作，而由機(jī)械設(shè)備、儀表和自動(dòng)化裝置來(lái)完成產(chǎn)品的全部或部分加工的生產(chǎn)過(guò)程，所以能夠大大節(jié)省勞動(dòng)力，為生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。生產(chǎn)自動(dòng)化的應(yīng)用范圍包括加工過(guò)程自動(dòng)化、物料存儲(chǔ)和輸送自動(dòng)化、產(chǎn)品檢驗(yàn)自動(dòng)化、裝配自動(dòng)化和產(chǎn)品設(shè)計(jì)及生產(chǎn)管理信息處理的自動(dòng)化等?！ぷ詣?dòng)化生產(chǎn)流水線是指在一定的線路上連續(xù)輸送產(chǎn)品或?qū)Ξa(chǎn)品進(jìn)行加工。目前，產(chǎn)品在各工序之間的過(guò)渡和定位一般都是控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先計(jì)算和設(shè)定的指令，來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手動(dòng)作。這種離線預(yù)編程計(jì)算和控制的方式，機(jī)械手無(wú)法實(shí)時(shí)檢測(cè)和精確調(diào)整抓取產(chǎn)品的的實(shí)時(shí)方位(包括方向和位置)，使得產(chǎn)品在各工序之間的輸送方位精度較低，在某些流水線中待調(diào)整產(chǎn)品本身擺放的方位可能會(huì)各不不同，離線預(yù)編程計(jì)算和控制的方式根本無(wú)法做到準(zhǔn)確的方位調(diào)整，不能正確的完成產(chǎn)品抓取和輸送。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種調(diào)整精度更高的實(shí)時(shí)/在線方位調(diào)整裝置；本發(fā)明同時(shí)還提供了一種實(shí)時(shí)/在線方位調(diào)整方法。本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種實(shí)時(shí)/在線方位調(diào)整裝置，包括工作臺(tái)、XYZ三坐標(biāo)位移臺(tái)和控制系統(tǒng)，其特征在于，所述實(shí)時(shí)/在線方位調(diào)整裝置還包括一抓取臂，安裝在XYZ三坐標(biāo)位移臺(tái)上，在控制系統(tǒng)的控制下可做XYZ三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)；一 CXD照相機(jī)，固定安裝在抓取臂上，拍攝方向朝向工作臺(tái)，用于拍攝放置在工作臺(tái)上白勺廣品;一手爪，通過(guò)一轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可旋轉(zhuǎn)的安裝在抓取臂上，與抓取臂聯(lián)動(dòng)，并在控制系統(tǒng)的控制下可繞其自身軸線做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。一種實(shí)時(shí)/在線方位調(diào)整方法，包括以下步驟(I)控制抓取臂帶動(dòng)CXD照相機(jī)做XYZ三軸運(yùn)動(dòng)，直至CXD照相機(jī)到達(dá)工作臺(tái)上產(chǎn)品正確放置時(shí)的理論初始位置；(2)控制CXD照相機(jī)拍攝工作臺(tái)上的產(chǎn)品，并將照片輸出至控制系統(tǒng)；(3)控制系統(tǒng)根據(jù)CCD照相機(jī)拍攝的照片，計(jì)算出產(chǎn)品所在的實(shí)際初始方位，并與理論初始方位進(jìn)行比較，判斷是否存在位置偏差量和方向偏差量；(4)如果不存在位置偏差量和方向偏差量，即產(chǎn)品所在的實(shí)際初始方位與理論初始方位一致，控制抓取臂做XYZ三軸運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)手爪抓起放置在工作臺(tái)上的產(chǎn)品，按照理論傳送量將產(chǎn)品傳送到目標(biāo)位置；如果存在位置偏差量和方向偏差量，即產(chǎn)品所在的實(shí)際初始方位與理論初始方位不一致，則根據(jù)位置偏差量和理論傳送量計(jì)算出實(shí)際傳送量，并根據(jù)方向偏差量計(jì)算出角度調(diào)整量；控制抓取臂做XYZ三軸運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)手爪抓起放置在工作臺(tái)上的產(chǎn)品，按照實(shí)際傳送量將產(chǎn)品傳送到目標(biāo)位置；在傳送過(guò)程中，控制系統(tǒng)控制手爪轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)角度調(diào)整量將產(chǎn)品調(diào)整至理論初始方向。
本發(fā)明所述的實(shí)時(shí)/在線方位調(diào)整裝置通過(guò)在XYZ三坐標(biāo)位移臺(tái)上安裝抓取臂，在抓取臂上安裝CCD照相機(jī)和手爪，將方位檢測(cè)和方位調(diào)整功能融合為一個(gè)一體化的裝置，其結(jié)構(gòu)獨(dú)立、緊湊、簡(jiǎn)單，而且可以與多種類型的自動(dòng)化生產(chǎn)線組合使用，而功能兼容。本發(fā)明所述的實(shí)時(shí)/在線方位調(diào)整方法，以機(jī)械手(抓取臂和手爪)本身的抓取狀態(tài)為基準(zhǔn)，實(shí)時(shí)拍攝待調(diào)整產(chǎn)品，通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)CCD圖像的處理計(jì)算和機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了在線的精確方位調(diào)整功能。本發(fā)明將方位檢測(cè)和方位調(diào)整融合在一起，減少了對(duì)機(jī)械手抓取動(dòng)作之前產(chǎn)品擺放的要求，減少了流水線的處理工序，提高了方位檢測(cè)和方位調(diào)整的精度，為自動(dòng)化生產(chǎn)線的正常工作提供了前提。


圖I為本發(fā)明所述實(shí)時(shí)/在線方位調(diào)整裝置的立體示意圖；圖中包括工作臺(tái)-1、XYZ三坐標(biāo)位移臺(tái)-2，抓取臂_3，(XD照相機(jī)-4，產(chǎn)品-5，手爪_6。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。如圖I所示，本發(fā)明提供了一種實(shí)時(shí)/在線方位調(diào)整裝置，包括工作臺(tái)1、XYZ三坐標(biāo)位移臺(tái)2和控制系統(tǒng)，XYZ三坐標(biāo)位移臺(tái)2上安裝有一抓取臂3，抓取臂3在控制系統(tǒng)的控制下可做XYZ三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)；抓取臂3上固定安裝有一 CXD照相機(jī)4，CXD照相機(jī)4的拍攝方向朝向工作臺(tái)1，用于拍攝放置在工作臺(tái)I上的產(chǎn)品5 ;抓取臂3上通過(guò)一轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可旋轉(zhuǎn)的安裝有一手爪6，手爪6與抓取臂3聯(lián)動(dòng)，并在控制系統(tǒng)的控制下可繞其自身軸線做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。抓取臂3具有XYZ三個(gè)自由度，手爪6具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，因此該實(shí)時(shí)/在線方位調(diào)整裝置可抓取產(chǎn)品，并調(diào)整產(chǎn)品的方向和位置。其中抓取臂3可為一氣動(dòng)機(jī)械臂，手爪6為一氣動(dòng)吸盤(pán)抓手,轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為一與電機(jī)相連的轉(zhuǎn)軸。當(dāng)然本發(fā)明不局限于米用氣動(dòng)方式控制抓取臂3和手爪6，還可以采用電機(jī)、馬達(dá)等控制。本發(fā)明同時(shí)還提供了一種實(shí)時(shí)/在線方位調(diào)整方法，包括以下步驟(I)控制抓取臂帶動(dòng)CXD照相機(jī)做XYZ三軸運(yùn)動(dòng)，直至CXD照相機(jī)到達(dá)工作臺(tái)上產(chǎn)品正確放置時(shí)的理論初始位置；其中理論初始位置是指生產(chǎn)線設(shè)計(jì)時(shí)，上一工序結(jié)束后將產(chǎn)品放置的位置；(2)控制CXD照相機(jī)拍攝工作臺(tái)上的產(chǎn)品，并將照片輸出至控制系統(tǒng)；
(3)控制系統(tǒng)根據(jù)CCD照相機(jī)拍攝的照片，計(jì)算出產(chǎn)品所在的實(shí)際初始方位，并與理論初始方位進(jìn)行比較，判斷是否存在位置偏差量和方向偏差量；(4)如果不存在位置偏差量和方向偏差量，即產(chǎn)品所在的實(shí)際初始方位與理論初始方位一致；控制抓取臂做XYZ三軸運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)手爪抓起放置在工作臺(tái)上的產(chǎn)品，按照理論傳送量將產(chǎn)品傳送到目標(biāo)位置；其中理論傳送量是指將產(chǎn)品從理論初始位置移動(dòng)至目標(biāo)位置時(shí)，抓取臂在XYZ三個(gè)方向的位移量。如果存在位置偏差量和方向偏差量，即產(chǎn)品所在的實(shí)際初始方位與理論初始方位不一致，則根據(jù)位置偏差量和理論傳送量計(jì)算出實(shí)際傳送量，并根據(jù)方向偏差量計(jì)算出角度調(diào)整量；控制抓取臂做XYZ三軸運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)手爪抓起放置在工作臺(tái)上的產(chǎn)品，按照實(shí)際傳送量將產(chǎn)品傳送到目標(biāo)位置；在傳送過(guò)程中，控制系統(tǒng)控制手爪轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)角度調(diào)整量將產(chǎn) 品調(diào)整至理論初始方向。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)時(shí)/在線方位調(diào)整裝置，包括工作臺(tái)、XYZ三坐標(biāo)位移臺(tái)和控制系統(tǒng)， 其特征在于，所述實(shí)時(shí)/在線方位調(diào)整裝置還包括 一抓取臂，安裝在XYZ三坐標(biāo)位移臺(tái)上，在控制系統(tǒng)的控制下可做XYZ三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)； 一 CCD照相機(jī)，固定安裝在抓取臂上，拍攝方向朝向工作臺(tái)，用于拍攝放置在工作臺(tái)上的廣品； 一手爪，通過(guò)一轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可旋轉(zhuǎn)的安裝在抓取臂上，與抓取臂聯(lián)動(dòng)，并在控制系統(tǒng)的控制下可繞其自身軸線做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實(shí)時(shí)/在線方位調(diào)整裝置，其特征在于，所述所述抓取臂為一氣動(dòng)機(jī)械臂，所述手爪為一氣動(dòng)吸盤(pán)抓手。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實(shí)時(shí)/在線方位調(diào)整裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為一與電機(jī)相連的轉(zhuǎn)軸。
4.一種實(shí)時(shí)/在線方位調(diào)整方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)控制抓取臂帶動(dòng)CXD照相機(jī)做XYZ三軸運(yùn)動(dòng)，直至CXD照相機(jī)到達(dá)工作臺(tái)上產(chǎn)品正確放置時(shí)的理論初始位置； (2)控制CCD照相機(jī)拍攝工作臺(tái)上的產(chǎn)品，并將照片輸出至控制系統(tǒng)； (3)控制系統(tǒng)根據(jù)CCD照相機(jī)拍攝的照片，計(jì)算出產(chǎn)品所在的實(shí)際初始方位，并與理論初始方位進(jìn)行比較，判斷是否存在位置偏差量和方向偏差量； (4)如果不存在位置偏差量和方向偏差量，即產(chǎn)品所在的實(shí)際初始方位與理論初始方位一致，控制抓取臂做XYZ三軸運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)手爪抓起放置在工作臺(tái)上的產(chǎn)品，按照理論傳送量將產(chǎn)品傳送到目標(biāo)位置； 如果存在位置偏差量和方向偏差量，即產(chǎn)品所在的實(shí)際初始方位與理論初始方位不一致，則根據(jù)位置偏差量和理論傳送量計(jì)算出實(shí)際傳送量，并根據(jù)方向偏差量計(jì)算出角度調(diào)整量；控制抓取臂做XYZ三軸運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)手爪抓起放置在工作臺(tái)上的產(chǎn)品，按照實(shí)際傳送量將產(chǎn)品傳送到目標(biāo)位置；在傳送過(guò)程中，控制系統(tǒng)控制手爪轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)角度調(diào)整量將產(chǎn)品調(diào)整至理論初始方向。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種實(shí)時(shí)/在線方位調(diào)整裝置，包括工作臺(tái)、XYZ三坐標(biāo)位移臺(tái)和控制系統(tǒng)，一抓取臂，安裝在XYZ三坐標(biāo)位移臺(tái)上，在控制系統(tǒng)的控制下可做XYZ三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)；一CCD照相機(jī)，固定安裝在抓取臂上，拍攝方向朝向工作臺(tái)，用于拍攝放置在工作臺(tái)上的產(chǎn)品；一手爪，通過(guò)一轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可旋轉(zhuǎn)的安裝在抓取臂上，與抓取臂聯(lián)動(dòng)，并在控制系統(tǒng)的控制下可繞其自身軸線做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明所述的實(shí)時(shí)/在線方位調(diào)整裝置通過(guò)在XYZ三坐標(biāo)位移臺(tái)上安裝抓取臂，在抓取臂上安裝CCD照相機(jī)和手爪，將方位檢測(cè)和方位調(diào)整功能融合為一個(gè)一體化的裝置，其結(jié)構(gòu)獨(dú)立、緊湊、簡(jiǎn)單，而且可以與多種類型的自動(dòng)化生產(chǎn)線組合使用，而功能兼容。
文檔編號(hào)B25J13/08GK102896631SQ20121037993
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月9日
發(fā)明者周宏明, 薛偉, 李峰平, 曹宇, 趙宗禮 申請(qǐng)人:溫州大學(xué)