專利名稱：實時/在線方位調整裝置和方法
技術領域：
本發明屬于自動化生產領域，具體涉及一種實時/在線方位調整裝置和方法。
背景技術：
自動化技術廣泛用于工業、農業、軍事、科學研究、交通運輸、商業、醫療、服務和家庭等方面。采用自動化技術不僅可以把人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及惡劣、危險的工作環境中解放出來，而且能擴展人的器官功能，極大地提高勞動生產率，增強人類認識世界和改造世界的能力。近年來，自動化生產的應用范圍越來越廣，自動化生產由于其不需要人直接參與操作，而由機械設備、儀表和自動化裝置來完成產品的全部或部分加工的生產過程，所以能夠大大節省勞動力，為生產企業帶來巨大的經濟效益。生產自動化的應用范圍包括加工過程自動化、物料存儲和輸送自動化、產品檢驗自動化、裝配自動化和產品設計及生產管理信息處理的自動化等。·自動化生產流水線是指在一定的線路上連續輸送產品或對產品進行加工。目前，產品在各工序之間的過渡和定位一般都是控制系統根據預先計算和設定的指令，來驅動機械手動作。這種離線預編程計算和控制的方式，機械手無法實時檢測和精確調整抓取產品的的實時方位(包括方向和位置)，使得產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整產品本身擺放的方位可能會各不不同，離線預編程計算和控制的方式根本無法做到準確的方位調整，不能正確的完成產品抓取和輸送。
發明內容
本發明針對上述現有技術的不足，提供了一種調整精度更高的實時/在線方位調整裝置；本發明同時還提供了一種實時/在線方位調整方法。本發明是通過如下技術方案實現的一種實時/在線方位調整裝置，包括工作臺、XYZ三坐標位移臺和控制系統，其特征在于，所述實時/在線方位調整裝置還包括一抓取臂，安裝在XYZ三坐標位移臺上，在控制系統的控制下可做XYZ三個方向的運動；一 CXD照相機，固定安裝在抓取臂上，拍攝方向朝向工作臺，用于拍攝放置在工作臺上白勺廣品;一手爪，通過一轉動機構可旋轉的安裝在抓取臂上，與抓取臂聯動，并在控制系統的控制下可繞其自身軸線做旋轉運動。一種實時/在線方位調整方法，包括以下步驟(I)控制抓取臂帶動CXD照相機做XYZ三軸運動，直至CXD照相機到達工作臺上產品正確放置時的理論初始位置；(2)控制CXD照相機拍攝工作臺上的產品，并將照片輸出至控制系統；(3)控制系統根據CCD照相機拍攝的照片，計算出產品所在的實際初始方位，并與理論初始方位進行比較，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，即產品所在的實際初始方位與理論初始方位一致，控制抓取臂做XYZ三軸運動，帶動手爪抓起放置在工作臺上的產品，按照理論傳送量將產品傳送到目標位置；如果存在位置偏差量和方向偏差量，即產品所在的實際初始方位與理論初始方位不一致，則根據位置偏差量和理論傳送量計算出實際傳送量，并根據方向偏差量計算出角度調整量；控制抓取臂做XYZ三軸運動，帶動手爪抓起放置在工作臺上的產品，按照實際傳送量將產品傳送到目標位置；在傳送過程中，控制系統控制手爪轉動，根據角度調整量將產品調整至理論初始方向。
本發明所述的實時/在線方位調整裝置通過在XYZ三坐標位移臺上安裝抓取臂，在抓取臂上安裝CCD照相機和手爪，將方位檢測和方位調整功能融合為一個一體化的裝置，其結構獨立、緊湊、簡單，而且可以與多種類型的自動化生產線組合使用，而功能兼容。本發明所述的實時/在線方位調整方法，以機械手(抓取臂和手爪)本身的抓取狀態為基準，實時拍攝待調整產品，通過控制系統對CCD圖像的處理計算和機械手的運動，實現了在線的精確方位調整功能。本發明將方位檢測和方位調整融合在一起，減少了對機械手抓取動作之前產品擺放的要求，減少了流水線的處理工序，提高了方位檢測和方位調整的精度，為自動化生產線的正常工作提供了前提。
圖I為本發明所述實時/在線方位調整裝置的立體示意圖；圖中包括工作臺-1、XYZ三坐標位移臺-2，抓取臂_3，(XD照相機-4，產品-5，手爪_6。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步詳細的說明。如圖I所示，本發明提供了一種實時/在線方位調整裝置，包括工作臺1、XYZ三坐標位移臺2和控制系統，XYZ三坐標位移臺2上安裝有一抓取臂3，抓取臂3在控制系統的控制下可做XYZ三個方向的運動；抓取臂3上固定安裝有一 CXD照相機4，CXD照相機4的拍攝方向朝向工作臺1，用于拍攝放置在工作臺I上的產品5 ;抓取臂3上通過一轉動機構可旋轉的安裝有一手爪6，手爪6與抓取臂3聯動，并在控制系統的控制下可繞其自身軸線做旋轉運動。抓取臂3具有XYZ三個自由度，手爪6具有一個旋轉自由度，因此該實時/在線方位調整裝置可抓取產品，并調整產品的方向和位置。其中抓取臂3可為一氣動機械臂，手爪6為一氣動吸盤抓手,轉動機構為一與電機相連的轉軸。當然本發明不局限于米用氣動方式控制抓取臂3和手爪6，還可以采用電機、馬達等控制。本發明同時還提供了一種實時/在線方位調整方法，包括以下步驟(I)控制抓取臂帶動CXD照相機做XYZ三軸運動，直至CXD照相機到達工作臺上產品正確放置時的理論初始位置；其中理論初始位置是指生產線設計時，上一工序結束后將產品放置的位置；(2)控制CXD照相機拍攝工作臺上的產品，并將照片輸出至控制系統；
(3)控制系統根據CCD照相機拍攝的照片，計算出產品所在的實際初始方位，并與理論初始方位進行比較，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，即產品所在的實際初始方位與理論初始方位一致；控制抓取臂做XYZ三軸運動，帶動手爪抓起放置在工作臺上的產品，按照理論傳送量將產品傳送到目標位置；其中理論傳送量是指將產品從理論初始位置移動至目標位置時，抓取臂在XYZ三個方向的位移量。如果存在位置偏差量和方向偏差量，即產品所在的實際初始方位與理論初始方位不一致，則根據位置偏差量和理論傳送量計算出實際傳送量，并根據方向偏差量計算出角度調整量；控制抓取臂做XYZ三軸運動，帶動手爪抓起放置在工作臺上的產品，按照實際傳送量將產品傳送到目標位置；在傳送過程中，控制系統控制手爪轉動，根據角度調整量將產 品調整至理論初始方向。
權利要求
1.一種實時/在線方位調整裝置，包括工作臺、XYZ三坐標位移臺和控制系統， 其特征在于，所述實時/在線方位調整裝置還包括 一抓取臂，安裝在XYZ三坐標位移臺上，在控制系統的控制下可做XYZ三個方向的運動； 一 CCD照相機，固定安裝在抓取臂上，拍攝方向朝向工作臺，用于拍攝放置在工作臺上的廣品； 一手爪，通過一轉動機構可旋轉的安裝在抓取臂上，與抓取臂聯動，并在控制系統的控制下可繞其自身軸線做旋轉運動。
2.根據權利要求I所述的實時/在線方位調整裝置，其特征在于，所述所述抓取臂為一氣動機械臂，所述手爪為一氣動吸盤抓手。
3.根據權利要求I所述的實時/在線方位調整裝置，其特征在于，所述轉動機構為一與電機相連的轉軸。
4.一種實時/在線方位調整方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)控制抓取臂帶動CXD照相機做XYZ三軸運動，直至CXD照相機到達工作臺上產品正確放置時的理論初始位置； (2)控制CCD照相機拍攝工作臺上的產品，并將照片輸出至控制系統； (3)控制系統根據CCD照相機拍攝的照片，計算出產品所在的實際初始方位，并與理論初始方位進行比較，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，即產品所在的實際初始方位與理論初始方位一致，控制抓取臂做XYZ三軸運動，帶動手爪抓起放置在工作臺上的產品，按照理論傳送量將產品傳送到目標位置； 如果存在位置偏差量和方向偏差量，即產品所在的實際初始方位與理論初始方位不一致，則根據位置偏差量和理論傳送量計算出實際傳送量，并根據方向偏差量計算出角度調整量；控制抓取臂做XYZ三軸運動，帶動手爪抓起放置在工作臺上的產品，按照實際傳送量將產品傳送到目標位置；在傳送過程中，控制系統控制手爪轉動，根據角度調整量將產品調整至理論初始方向。
全文摘要
本發明提供了一種實時/在線方位調整裝置，包括工作臺、XYZ三坐標位移臺和控制系統，一抓取臂，安裝在XYZ三坐標位移臺上，在控制系統的控制下可做XYZ三個方向的運動；一CCD照相機，固定安裝在抓取臂上，拍攝方向朝向工作臺，用于拍攝放置在工作臺上的產品；一手爪，通過一轉動機構可旋轉的安裝在抓取臂上，與抓取臂聯動，并在控制系統的控制下可繞其自身軸線做旋轉運動。本發明所述的實時/在線方位調整裝置通過在XYZ三坐標位移臺上安裝抓取臂，在抓取臂上安裝CCD照相機和手爪，將方位檢測和方位調整功能融合為一個一體化的裝置，其結構獨立、緊湊、簡單，而且可以與多種類型的自動化生產線組合使用，而功能兼容。
文檔編號B25J13/08GK102896631SQ20121037993
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月9日 優先權日2012年10月9日
發明者周宏明, 薛偉, 李峰平, 曹宇, 趙宗禮 申請人:溫州大學