CN109455529B - 一种高精度码垛搬运系统 - Google Patents

Abstract

一种高精度码垛搬运系统，包括搬运机器人总成、来料机构、前后定位机构、侧向定位机构、码垛输送机、安全防护组件、电控机构；通过电控机构实现对码垛搬运系统的控制，完成物料夹取和码放。其优点是：通过机器视觉对木托盘上所设洞板洞进行扫描计算，定义码放位置和角度，抓手组件和视觉定位组件物料抓取后，按存放的指定位置，指定角度精确码放到木托盘上的洞板洞内，提高了物料码放自动化程度。系统设置有条码垛用输送机，当一条输送机正在进行人工作业时，机器人可向另外一条输送机上的木托盘码放，从而使人机作业得以分离，人机作业时间相互错开，使得整个系统的效率得以优化和保证。提高生产效率，减小人工劳动强度。

Description

一种高精度码垛搬运系统

技术领域

本发明属于机器人制造技术领域，具体涉及一种高精度码垛搬运系统。

背景技术

在家电行业的现代化加工车间内，常配有自动化设备，以提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工作。但是在物料搬运、组装、码放过程中，大部分生产线还是人工搬运为主，工人劳动强度大，工伤事故率高，工作效率低下，推高了家电行业的生产经营成本,成为企业的一大痛点。

企业为提高压缩机产品的物流周转效率，保证周转过程中产品的安全性和稳定性，降低物流成本，普遍采用三角形洞板加圆筒上下固定的方式实现压缩机的堆码。其具体工艺过程如下：人工放置空木托盘——人工往木托盘上放置洞板——人工采用气动钉枪固定洞板——人工搬运压缩机，码放整层——人工放置纸筒——人工放置纸筒套版——人工放置栈板（木质）——人工放置下一层洞板（循环至整垛完成）。在整个工艺过程中，人工搬运麻烦压缩机本体的工作是劳动强度最大，最值得以机器代替人工的环节。

发明内容

本发明的目的在于克服以上技术缺陷，提出一种实现物料自动化摆放和码垛，保证周转过程中产品安全性和稳定性的高精度码垛搬运系统。

本发明为实现其技术目的所采取的技术方案是：一种高精度码垛搬运系统，包括搬运机器人总成、来料机构、前后定位机构、侧向定位机构、码垛输送机、安全防护组件、电控机构，其特征在于：

所述搬运机器人总成包括机械臂、抓手组件和视觉定位组件，所述抓手组件包括三爪气缸、夹爪、气缸法兰、电磁阀，所述气缸法兰安装在所述机械臂的前端，所述三爪气缸安装在所述气缸法兰上，所述夹爪一端连接在所述三爪气缸上，另一端设置有所述电磁阀；

所述视觉定位组件设置在所述抓手组件的一侧，包括视觉系统总安装座、相机安装座、相机、光源安装座、光源，所述视觉系统总安装座套设在所述三爪气缸外部；所述相机安装座设置在所述视觉系统总安装座的一侧，所述光源安装座设置在所述视觉系统总安装座的另一侧，所述相机安装在所述相机安装座上，所述光源安装在所述光源安装座上；

所述来料机构包括倍速链输送机，在倍速链输送机两侧设有铝型材框架形成的轨道，在所述倍速链输送机上方还间隔排列有若干个治具，治具浮动放置在输送链条上部，受两侧铝型材框架形成的轨道限制实现固定方向输送；物料通过一面三点固定在治具上，无法前后左右活动及旋转，只能从正上方向上与治具分离；所述前后定位机构设置在所述倍速链输送机下方，所述侧向定位机构设置在所述倍速链输送机上、所述治具行进方向的左侧，所述前后定位机构与所述侧向定位机构共同完成对所述治具上物料的定位；

所述搬运机器人总成设置在所述来料机构右侧，在所述搬运机器人总成前方和后方均设有所述码垛输送机，在两个所述码垛输送机之间、所述来料机构与所述码垛输送机之间均设有安全防护组件。

优选的，所述前后定位机构包括安装板和止挡气缸，所述安装板安装在所述倍速链输送机的下方，通过连接法兰与铝型材构架连接固定，所述止挡气缸竖直安装在所述安装板上，并且止挡气缸运动方向与所述倍速链输送机行进方向垂直，通过止挡向上伸出，挡在治具前侧，防止治具向前滑动。

优选的，所述侧向定位机构包括气缸安装座，所述气缸安装座安装在所述倍速链输送机的前侧，并且气缸安装座与倍速链输送机的上表面在同一平面上，所述气缸安装座上水平安装有侧定位气缸，在所述侧定位气缸上设有侧定位推板。侧定位气缸推动侧定位推板运动方向与倍速链输送机的行进方向垂直。

优选的，所述码垛输送机包括框架以及设置在框架下方的支腿，在所述支腿的一侧还设有减速电机，在所述框架靠近所述倍速链输送机的一端还设有安装支架，在所述安装支架上安装有光电开关。

优选的，所述安全防护组件包括安全门和设置在所述安全门上的防护网，在所述防护网上设有安全光幕，在所述安全门的门框的一侧还设有限位开关。

优选的，所述机器人总成、来料机构、前后定位机构、侧向定位机构、码垛输送机通过所述电控机构实现控制，完成物料夹取和码放。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过机器视觉对木托盘上所设洞板洞进行扫描计算，定义码放位置和角度，搬运机器人总成中的抓手组件和视觉定位组件物料抓取后，按存放的指定位置，指定角度精确码放到木托盘上的洞板洞内，提高了物料码放自动化程度，解决了对于木托盘附洞板这种低精度系统无法实现机器人自动化的问题。系统设置有条码垛用输送机，当一条输送机正在进行人工作业时，机器人可向另外一条输送机上的木托盘码放，从而使人机作业得以分离，人机作业时间相互错开，使得整个系统的效率得以优化和保证。提提高生产效率，减小人工劳动强度。

附图说明

图1为本发明实施例的立体结构示意图；

图2为本发明实施例的俯视图；

图3为图1中A处局部放大图；

图4为图2中B处局部放大图；

图5为图1的左视图。

图中标记为：

1、搬运机器人总成；2、抓手组件； 22、夹爪；23、气缸法兰；24、电磁阀；

3、视觉定位组件；32、相机安装座；34、光源安装座；4、来料部分；41、倍速链输送机；42、治具；5、前后定位部分；51、安装板；52、止挡气缸；6、侧向定位部分；

61、气缸安装座；62、侧定位气缸；63、侧定位推板；7、码垛输送机；72、支腿；

73、减速电机；74、安装支架；75、光电开关；9、安全防护组件；91、安全门；92、防护网；93、安全光幕；94、限位开关。

具体实施方式

下面结合附图实施例对本发明做进一步说明。

实施例一

如图1、2、3、4、5所示，一种高精度码垛搬运系统，包括搬运机器人总成1、来料机构4、前后定位机构5、侧向定位机构6、码垛输送机7、安全防护组件9、电控机构；

来料机构4实现与使用者生产线的对接，图2中大箭头所指方向为倍速链输送机41向前行进的方向；箭头所指方向的前、后、左、右方向，同时也是治具42行进方向的前、后、左、右方向；在抓手组件2抓取物料也就是抓取压缩机之前，前后定位装置5和侧向定位装置6对压缩机进行定位。

搬运机器人总成中1包括机械臂、抓手组件2和视觉定位组件3，抓手组件2包括三爪气缸、夹爪22、气缸法兰23、电磁阀24，气缸法兰23安装在机械臂的前端，三爪气缸安装在气缸法兰23上，夹爪22一端连接在三爪气缸上，另一端设置有电磁阀24；电磁阀24感应到物料到位信号，输送给电控机构，触发三爪气缸控制夹爪22实现物料夹取和放置。

视觉定位组件3设置在抓手组件2下部，包括视觉系统总安装座、相机安装座32、相机、光源安装座34、光源，视觉系统总安装座套设在三爪气缸外部；相机安装座32设置在视觉系统总安装座的一侧，光源安装座34设置在视觉系统总安装座的另一侧，相机安装在相机安装座32上，光源安装在光源安装座34上；相机在光源配合下，准确拍摄物料及木托盘位置信息，通过电控机构实现精确定位。

来料机构4包括倍速链输送机41，在倍速链输送机41两侧设有铝型材框架形成的轨道，在倍速链输送机41上方还间隔排列有若干个治具42，治具42浮动放置在倍速链输送机41的输送链条上部，受两侧铝型材框架形成的轨道限制实现固定方向输送；物料通过一面三点固定在治具42上，无法前后左右活动及旋转，只能从正上方向上与治具42分离；前后定位机构5设置在倍速链输送机41下方，侧向定位机构6设置在倍速链输送机41上、治具42行进方向的左侧，前后定位机构5与侧向定位机构6共同完成对治具42上物料的定位；

搬运机器人总成1设置在来料机构4右侧，在搬运机器人总成1前方和后方均设有码垛输送机7，在两个码垛输送机7之间，以及来料机构4与码垛输送机7之间均设有安全防护组件9；

码垛输送机7包括框架以及设置在框架下方的支腿72，在支腿72一侧还设有减速电机73，在框架靠近倍速链输送机41的一端还设有安装支架74，在安装支架74上安装有光电开关75。

安全防护组件9包括安全门91和设置在安全门91上的防护网92，在防护网92上设有安全光幕93，在安全门91门框的一侧还设有限位开关94。限位开关94控制安全光幕93的开闭，实现防护网92比较醒目的提示，确保安全门91有效保护系统正常工作。

前后定位机构5包括安装板51和止挡气缸52，安装板51安装在倍速链输送机41的下方，通过连接法兰与铝型材构架连接固定，止挡气缸52竖直安装在安装板51上，并且止挡气缸52运动方向与倍速链输送机41行进方向垂直，通过止挡气缸52向上伸出，挡在治具42前侧，防止治具42向前滑动。

前后定位机构包括安装板和止挡气缸，安装板安装在倍速链输送机的下方，止挡气缸竖直安装在安装板上，并且止挡气缸运动方向与倍速链输送机行进方向垂直。

侧向定位机构6包括气缸安装座61，气缸安装座61安装在倍速链输送机41的前侧，并且气缸安装座61与倍速链输送机41的上表面在同一平面上，气缸安装座61上水平安装有侧定位气缸62，在侧定位气缸62上设有侧定位推板63。侧定位气缸62推动侧定位推板63的运动方向与倍速链输送机41的行进方向垂直。

搬运机器人总成1、来料机构4、前后定位机构5、侧向定位机构6、码垛输送机7通过电控机构实现控制，完成物料夹取和码放。

本发明的工作原理及工作过程如下：

如图1至5所示，在码垛输送机7的框架前部放置木托盘，木托盘上设有洞板洞，搬运机器人总成中1的抓手组件2和视觉定位组件3物料抓取后，按存放的指定位置，指定角度精确码放到木托盘上的洞板洞内；

作业开始前或一木托盘物料码垛完成后，由作业人员将准备好的木托盘放到码垛输送机7上，按下操作按钮，码垛输送机7将木托盘输送到码垛位等待码垛。

木托盘输送到输送机码垛位，对应的光电开关75会输出信号到电控机构，引导机器人本体带动视觉定位组件3开始进行木托盘定位拍照；本发明经过运算确定洞板上每一个洞的位置和角度，形成精确码垛坐标，从而确保码垛得以实现。

本发明设置有两条码垛用输送机7，因此当其中一条输送机正在进行人工作业时，机器人可向另外一条输送机上的木托盘码放，从而使人机作业得以分离，人机作业时间相互错开，使得整个本发明的效率得以优化和保证。

本发明还设置有满木托盘缓存段，以确保即使叉车或AGV等入库搬运载具短时间内无法完成作业，也不会导致本本发明停机。这属于本发明优化设计的部分，除实施例所示配备2个缓存位外，在空间特别紧凑的环境下，可以设置活动型缓存装置，即将木托盘装载到移载小车上，实现灵活变动位置。

另外，压缩机码放之后，相互之间的距离极为紧凑，为防止抓手未正确打开，导致机器人带着应码放的压缩机重新进入抓取下一个压缩机的环节，造成设备或产品安全受损，特设计有防错防呆机制，通过装置在三爪气缸21上的电磁阀24，输出气缸打开到位信号，确保气缸已完全打开，具备抓取下一个压缩机的条件后，机器人才可以继续移动，进行后续动作；否则会触发演示报警，引导作业人员前来进行故障排除。

以上所述，仅是发明的较佳实施例而已，并非是对发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离发明技术方案内容，依据发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于发明技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.一种高精度码垛搬运系统，包括搬运机器人总成、来料机构、前后定位机构、侧向定位机构、码垛输送机、安全防护组件、电控机构，其特征在于：

所述搬运机器人总成包括机械臂、抓手组件和视觉定位组件，所述抓手组件包括三爪气缸、夹爪、气缸法兰、电磁阀，所述气缸法兰安装在所述机械臂的前端，所述三爪气缸安装在所述气缸法兰上，所述夹爪一端连接在所述三爪气缸上，另一端设置有所述电磁阀；

所述视觉定位组件设置在所述抓手组件的一侧，包括视觉系统总安装座、相机安装座、相机、光源安装座、光源，所述视觉系统总安装座套设在所述三爪气缸外部；所述相机安装座设置在所述视觉系统总安装座的一侧，所述光源安装座设置在所述视觉系统总安装座的另一侧，所述相机安装在所述相机安装座上，所述光源安装在所述光源安装座上；

所述来料机构包括倍速链输送机，在倍速链输送机两侧设有铝型材框架形成的轨道，在所述倍速链输送机上方还间隔排列有若干个治具，治具浮动放置在输送链条上部，受两侧铝型材框架形成的轨道限制实现固定方向输送；物料通过一面三点固定在治具上，所述前后定位机构设置在所述倍速链输送机下方，所述侧向定位机构设置在所述倍速链输送机上、所述治具行进方向的左侧，所述前后定位机构与所述侧向定位机构共同完成对所述治具上物料的定位；

所述搬运机器人总成设置在所述来料机构右侧，在所述搬运机器人总成前方和后方均设有所述码垛输送机，在两个所述码垛输送机之间、所述来料机构与所述码垛输送机之间均设有安全防护组件；

所述码垛输送机包括框架以及设置在框架下方的支腿，在所述支腿的一侧还设有减速电机，在所述框架靠近所述倍速链输送机的一端还设有安装支架，在所述安装支架上安装有光电开关；

所述安全防护组件包括安全门和设置在所述安全门上的防护网，在所述防护网上设有安全光幕，在所述安全门的门框的一侧还设有限位开关；所述前后定位机构包括安装板和止挡气缸，所述安装板安装在所述倍速链输送机的下方，通过连接法兰与铝型材构架连接固定，所述止挡气缸竖直安装在所述安装板上，并且止挡气缸运动方向与所述倍速链输送机行进方向垂直，通过止挡气缸向上伸出，挡在治具前侧，防止治具向前滑动。

2.根据权利要求1所述的高精度码垛搬运系统，其特征在于：所述机器人总成、来料机构、前后定位机构、侧向定位机构、码垛输送机通过所述电控机构实现控制，完成物料夹取和码放。