專利名稱：高速自動化生產(chǎn)線上的次品自動分揀設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于自動化質(zhì)量檢測控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高速自動化生產(chǎn)線上次品自動分揀設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，在高速自動化流水線上產(chǎn)品的質(zhì)量檢測中，如何將檢測出的次品從生產(chǎn)線上準(zhǔn)確、快速地分離，保證生產(chǎn)質(zhì)量，是一項重要且具有挑戰(zhàn)性的工作。目前在大多數(shù)工業(yè)現(xiàn)場一直采用傳統(tǒng)的人工分揀處理方法。人工分揀的優(yōu)點在于靈活性高，工作人員稍加培訓(xùn)即可根據(jù)不同的檢測標(biāo)準(zhǔn)進行不同產(chǎn)品的檢測。人工檢測的缺陷在于1)檢測速度慢、效率低，無法滿足高速自動化流水生產(chǎn)線需要；2)檢測精度低，檢測質(zhì)量受人為因素影響，錯檢、誤檢率較高，人工不斷地進行著簡單而重復(fù)性的工作，檢測人員的技術(shù)素質(zhì)和責(zé)任心均會對檢測結(jié)果造成影響；3)工人勞動強度大，工作環(huán)境差，特別對于一些化學(xué)產(chǎn)品或者具有放射性的產(chǎn)品的檢測，會影響檢測者的身體健康；4)人力資源浪費，增加了生產(chǎn)成本，無法滿足當(dāng)前工業(yè)現(xiàn)代化管理要求。
傳統(tǒng)人工檢測方法存在上述諸多缺陷，使自動分揀方法及設(shè)備的研究和開發(fā)提上日程。考慮到目前高速自動化生產(chǎn)線的特性，相應(yīng)的自動分揀設(shè)備必然要求1)高速度，高精度；2)要求分揀設(shè)備相對獨立，無須對現(xiàn)有生產(chǎn)線改造，直接即可投入使用；3)考慮到目前產(chǎn)品生產(chǎn)線上引入的自動質(zhì)量檢測系統(tǒng)存在誤差，即存在一定的誤檢率，在所謂的次品中可能存在一定量的合格產(chǎn)品，有必要進行二次檢測，所以對次品的分揀處理要求具有非破壞性，也符合環(huán)保要求；4)系統(tǒng)簡單，成本造價低，易于推廣使用。
現(xiàn)有的自動分揀設(shè)備主要為次品直接擊出式分離設(shè)備，該類設(shè)備通常采用氣壓或者直接用機械作為動力，通過擊出面與物品發(fā)生碰撞，將產(chǎn)品檢測生產(chǎn)線傳送帶上位于擊出面正前方的被傳送的物品從傳送帶上迅速、準(zhǔn)確、可靠地分離出來，送入另外的傳送線或特定的收集臺，或者直接擊碎處理。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，擊出動作平滑連貫，且機械磨損小，占用空間小，提高了工作效率，降低了勞動強度，節(jié)約了生產(chǎn)成本，改善了工人的工作條件，一定程度上提高了工業(yè)的自動化管理水平。該類設(shè)備缺點在于擊出速度不是很快；安裝該設(shè)備，必須對現(xiàn)有傳送帶系統(tǒng)進行二次改造，成本較高；直接擊出處理多為破壞性處理，容易擊碎次品，無法回收利用，且會造成環(huán)境污染。
通過上述分析可知，目前的次品分離方法和相關(guān)設(shè)備均存在不同程度上的缺陷，不能滿足當(dāng)前高速自動化流水生產(chǎn)線上自動次品分揀的需求，無法實現(xiàn)大規(guī)模的推廣應(yīng)用和技術(shù)更新?lián)Q代。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，提供一種準(zhǔn)確性高、成本低廉、通用性強、可移植性好、不破碎次品、避免造成環(huán)境污染、可滿足多種高速流水生產(chǎn)線次品分揀需要的高速自動化生產(chǎn)線上的次品自動分揀設(shè)備。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用下述技術(shù)方案。
本實用新型的高速自動化生產(chǎn)線上的次品自動分揀設(shè)備，其特征在于它包括電氣控制部分和機械部分；所述機械部分包括3自由度聯(lián)動傳送裝置和機械手；所述機械手包括機械手臂和機械手爪，所述機械手臂裝設(shè)于可驅(qū)動機械手沿X、Y、Z方向作三個自由度運動的3自由度聯(lián)動傳送裝置上，機械手爪設(shè)于機械手臂下端，機械手爪的中心位置設(shè)置有攝像機，所述電氣控制部分分別與自由度聯(lián)動傳送裝置和機械手電連接。
作為本實用新型的進一步改進，所述機械手爪包括機械手爪控制箱和三個呈120度角分布的機械手手指，所述機械手爪控制箱包括箱體，箱體上連接有三件呈120度角分布的滑軌，所述滑軌的下端設(shè)有齒條，側(cè)面設(shè)有滑槽，每個機械手手指的上端設(shè)有一電機座，每個電機座上裝設(shè)有一帶電機編碼器的手指伺服電機，該手指伺服電機的輸出軸上裝設(shè)有一齒輪，齒輪與對應(yīng)的滑軌上所設(shè)齒條相嚙合，電機座的一側(cè)還設(shè)有與滑槽相對應(yīng)的滑塊，滑塊置于滑槽內(nèi)，兩者構(gòu)成一導(dǎo)軌副；所述位于機械手爪中心位置的攝像機固定于箱體上，手指內(nèi)側(cè)夾持面上設(shè)置有橡膠墊，夾持面與一個或多個橡膠墊之間設(shè)置有壓力傳感器。
所述3自由度聯(lián)動傳送裝置包括水平X方向自由度傳送部件、水平Y(jié)方向自由度傳送部件和垂直Z方向自由度傳送部件，所述水平X方向自由度傳送部件包括滑軌-X和控制滑軌-X運動的電機-X，水平Y(jié)方向自由度傳送部件包括滑軌-Y和控制滑軌-Y運動的電機-Y，垂直Z方向自由度傳送部件包括滑軌-Z和控制滑軌-Z運動的電機-Z，所述水平Y(jié)方向自由度傳送部件安裝于滑軌-X上，所述垂直Z方向自由度傳送部件安裝于滑軌-Y上，所述機械手臂連接于滑軌-Z上。
所述電氣控制部分包括控制器和主控PC機，所述控制器由3自由度聯(lián)動傳送裝置伺服控制器、機械手視覺伺服定位控制器和機械手次品抓取和釋放控制器組成；主控PC機通過CAN總線網(wǎng)絡(luò)與控制器連接；3自由度聯(lián)動傳送裝置伺服控制器與3自由度聯(lián)動傳送裝置通過RS-232總線相連，驅(qū)動3自由度聯(lián)動傳送裝置的電機-X、電機-Y和電機-Z運動；機械手視覺伺服定位控制器直接與機械手上的攝像機相連，機械手次品抓取和釋放控制器通過RS-232總線與機械手相連，驅(qū)動控制機械手爪運動的手指伺服電機運動。
所述設(shè)備還可設(shè)置次品傳送帶，所述次品傳送帶與產(chǎn)品生產(chǎn)線傳送帶并排設(shè)置。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果在于本實用新型具有如下優(yōu)點1)本實用新型通過控制系統(tǒng)驅(qū)動3自由度聯(lián)動傳送裝置和機械手，按照預(yù)定動作次序和要求，成功實現(xiàn)高速自動化生產(chǎn)線上的次品自動分揀。其設(shè)計簡單、成本低、易于控制、速度快、穩(wěn)定性高，可滿足多種高速流水生產(chǎn)線次品分揀需要。
2)本實用新型設(shè)備在次品分揀過程中沒有對次品進行破壞性處理，可進一步作二次檢測，將其中誤揀的合格品回收重新投入使用，節(jié)約了成本，并且避免造成環(huán)境污染。
3)本實用新型設(shè)備相對獨立，無需對現(xiàn)有生產(chǎn)線進行大規(guī)模改造，只需在現(xiàn)有生產(chǎn)線加入本實用新型的自動分揀設(shè)備，具體布局可以因生產(chǎn)線需要和現(xiàn)有布局特點，靈活方便的調(diào)整。并大大減少了技術(shù)推廣更新所需費用。其結(jié)構(gòu)簡單，成本造價低，易于推廣使用。
4)本實用新型設(shè)備的機械部分由3自由度聯(lián)動傳送裝置和機械手組成，機械部分各部件相對獨立?？筛鶕?jù)具體生產(chǎn)線和產(chǎn)品的不同，靈活調(diào)整3自由度聯(lián)動傳送裝置尺寸參數(shù)和機械手形狀等參數(shù)，便于推廣應(yīng)用。
5)設(shè)備各控制器之間、控制器和執(zhí)行機構(gòu)之間采用RS232或者CAN總線網(wǎng)絡(luò)進行通信控制，嚴(yán)格保證了通信的實時性和可靠性。
6)設(shè)備的執(zhí)行結(jié)構(gòu)均采用高性能精密電機，配合設(shè)備精密的機械設(shè)計和高效的控制算法，嚴(yán)格保證了次品分揀的準(zhǔn)確性和可靠性。


圖1為本實用新型設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實用新型設(shè)備機械部分的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型設(shè)備機械部分的結(jié)構(gòu)示意主視圖；圖4為本實用新型設(shè)備機械部分的結(jié)構(gòu)示意俯視圖；圖5為本實用新型設(shè)備機械部分的結(jié)構(gòu)示意左視圖；圖6為本實用新型機械手的結(jié)構(gòu)示意主視圖；
圖7為圖6的A-A剖視放大圖；圖8為圖6的B-B剖視放大圖；圖9為本實用新型3自由度聯(lián)動傳送裝置伺服控制器的電氣控制結(jié)構(gòu)圖；圖10為本實用新型機械手視覺伺服定位控制器電氣控制結(jié)構(gòu)圖；圖11為本實用新型視覺伺服定位控制器主控制器電路圖；圖12為本實用新型視覺伺服定位控制器視頻解碼電路圖；圖13為本實用新型視覺伺服定位控制器幀存儲器電路圖；圖14為本實用新型視覺伺服定位控制器外部存儲器EEPROM電路圖；圖15為本實用新型機械手次品抓取和釋放控制器的電氣控制結(jié)構(gòu)圖；圖16為本實用新型作業(yè)流程圖；圖17為本實用新型設(shè)備機械部分為兩套時的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、3自由度聯(lián)動傳送裝置11、水平X方向自由度傳送部件111、滑軌-X112、電機-X12、水平Y(jié)方向自由度傳送部件121、滑軌-Y122、電機-Y13、垂直Z方向自由度傳送部件131、滑軌-Z132、電機-Z2、機械手 21、機械手臂 22、攝像機23、機械手爪 231、機械手爪控制箱2311、箱體2312、滑軌 23121、齒條23122、滑槽232、手指 2321、夾持面 233、電機座2331、滑塊 234、手指伺服電機 235、齒輪236、橡膠墊237、壓力傳感器3、產(chǎn)品生產(chǎn)線傳送帶4、次品傳送帶 5、待檢產(chǎn)品6、次品7、主控PC機8、控制器81、3自由度聯(lián)動傳送裝置伺服控制器82、機械手視覺伺服定位控制器83、機械手次品抓取和釋放控制器具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的詳細(xì)描述。
如圖1所示，本實用新型的高速自動化生產(chǎn)線上的次品自動分揀設(shè)備，由機械部分和電氣控制部分組成。如圖2～6所示，機械部分包括3自由度聯(lián)動傳送裝置1(X、Y、Z三個自由度方向)和機械手2。機械手2包括機械手臂21和機械手爪23，機械手臂21裝設(shè)于可驅(qū)動機械手沿X、Y、Z方向作三個自由度運動的3自由度聯(lián)動傳送裝置1上，機械手爪23設(shè)于機械手臂21下端，機械手爪23的中心位置設(shè)置有攝像機22，電氣控制部分分別與3自由度聯(lián)動傳送裝置1和機械手2電連接。其中，3自由度聯(lián)動傳送裝置1可以裝載機械手2沿X、Y、Z方向做3個自由度的運動，它包括水平X方向自由度傳送部件11、水平Y(jié)方向自由度傳送部件12和垂直Z方向自由度傳送部件13，水平X方向自由度傳送部件11包括滑軌-X111和控制滑軌-X運動的電機-X112，水平Y(jié)方向自由度傳送部件12包括滑軌-Y121和控制滑軌-Y運動的電機-Y122，垂直Z方向自由度傳送部件13包括滑軌-Z131和控制滑軌-Z運動的電機-Z132，水平Y(jié)方向自由度傳送部件12安裝于滑軌-X111上，垂直Z方向自由度傳送部件13安裝于滑軌-Y121上，機械手2的機械手臂21連接于滑軌-Z131上。
如圖6～8所示，機械手爪23包括機械手爪控制箱231和三個呈120度角分布的機械手手指232，機械手爪控制箱231包括箱體2311，箱體2311上連接有三件呈120度角分布的滑軌2312，滑軌2312的下端設(shè)有齒條23121，側(cè)面設(shè)有滑槽23122，每個機械手手指232的上端設(shè)有一電機座233，每個電機座233上裝設(shè)有一帶電機編碼器的手指伺服電機234，各機械手手指232分別受三個獨立的手指伺服電機234控制。該手指伺服電機234的輸出軸上通過鍵連接裝設(shè)有一齒輪235，齒輪235與對應(yīng)的滑軌2312上所設(shè)齒條23121相嚙合，電機座233的一側(cè)還設(shè)有與滑槽23122相對應(yīng)的滑塊2331，滑塊2331置于滑槽23122內(nèi)，兩者構(gòu)成一導(dǎo)軌副；手指伺服電機234的轉(zhuǎn)動可以帶動其輸出軸上的齒輪235與齒條23121嚙合并沿齒條23121做往返相對運動，以帶動手指伺服電機234、電機座233及與電機座233相連的機械手手指232沿齒條23121做朝向或背離機械手爪23中心的往返相對運動，并由滑塊2331和滑槽23122組成的導(dǎo)軌副導(dǎo)向，即三個手指伺服電機234分別帶動機械手爪23的三個手指232做開合運動，并由手指伺服電機234所帶電機編碼器計算檢測機械手爪23的開閉距離。機械手爪23的形狀可以根據(jù)不同的抓取對象進行調(diào)整，并不局限于圖中形狀。位于機械手爪23中心位置的攝像機22固定于箱體2311上，可根據(jù)待抓取次品圖像幾何特征位置信息，通過電氣控制部分的控制器完成機械手2在次品6抓取之前的定位，保證機械手2停留在待抓取次品6的正上方。手指232內(nèi)側(cè)夾持面2321上設(shè)置有多個橡膠墊236，以增大手指232內(nèi)側(cè)夾持面2321和抓取對象之間的摩擦力，防止抓取對象下滑，同時防止手指232和抓取對象的硬接觸，保護抓取對象免除破損。夾持面2321與一個或多個橡膠墊236之間設(shè)置有壓力傳感器237，每個手指232上的壓力傳感器237可在一個橡膠墊236內(nèi)設(shè)置，也可在幾個橡膠墊236內(nèi)設(shè)置，或每個橡膠墊236內(nèi)均設(shè)置。壓力傳感器237可檢測沿機械手爪23內(nèi)側(cè)夾持面2321法線方向的接觸力，以控制機械手爪23的抓取力度，保證抓取過程中不對待抓次品6造成損傷。當(dāng)壓力傳感器237檢測到壓力一定時，機械手爪23停止閉合。當(dāng)手指伺服電機234接受控制指令轉(zhuǎn)動時，機械手爪23的三個手指232分別相向運動(抓緊動作)或相離運動(釋放動作)。
如圖2～5所示，本實用新型的3自由度聯(lián)動傳送裝置1以某一高度固定于產(chǎn)品生產(chǎn)線傳送帶3的正上方；為了方便回收次品，可在產(chǎn)品生產(chǎn)線傳送帶3一側(cè)設(shè)置次品傳送帶4，該次品傳送帶4與產(chǎn)品生產(chǎn)線傳送帶3并排平行設(shè)置，產(chǎn)品生產(chǎn)線傳送帶3、次品傳送帶4相平行，間距固定，速度設(shè)置相同。如圖2所示，3自由度聯(lián)動傳送裝置1的三個自由度分別對應(yīng)如下水平X方向自由度對應(yīng)于產(chǎn)品生產(chǎn)線傳送帶3水平運動方向；水平Y(jié)方向自由度對應(yīng)于垂直于產(chǎn)品生產(chǎn)線傳送帶3指向次品傳送帶方向；垂直Z方向自由度對應(yīng)于垂直水平X方向和水平Y(jié)方向運動。固定安裝于Z方向自由度傳送部件13的滑軌-Z131上的機械手2可借助3自由度聯(lián)動傳送裝置1在X、Y、Z自由度運動范圍內(nèi)自由連續(xù)運動。
如圖1所示，本實用新型的電氣控制部分包括控制器8和主控PC機7。其中控制器8包括3自由度聯(lián)動傳送裝置伺服控制器81、機械手視覺伺服定位控制器82和機械手次品抓取和釋放控制器83；主控PC機7通過CAN總線網(wǎng)絡(luò)與控制器8連接；3自由度聯(lián)動傳送裝置伺服控制器81與3自由度聯(lián)動傳送裝置1通過RS-232總線相連，驅(qū)動3自由度聯(lián)動傳送裝置1中電機-X112、電機-Y122和電機-Z132運動；機械手視覺伺服定位控制器82直接與機械手2上的攝像機22相連，控制機械手2對次品的抓取定位；機械手次品抓取和釋放控制器83通過RS-232總線與機械手2相連，驅(qū)動控制機械手爪23的手指232運動的手指伺服電機234運動。
如圖9所示，3自由度聯(lián)動傳送裝置伺服控制器81通過控制3自由度聯(lián)動傳送裝置1，使機械手2實現(xiàn)3個獨立自由度(X，Y，Z)方向的并行精密伺服運動，其中3自由度聯(lián)動傳送裝置伺服控制器81與電機-X112、電機-Y122、電機-Z132及上述各電機上設(shè)置的電機編碼器組成反饋閉環(huán)控制回路。具體工作過程如下1)主控PC機7通過CAN總線網(wǎng)絡(luò)將控制指令發(fā)送到3自由度聯(lián)動傳送裝置伺服控制器81；2)3自由度聯(lián)動傳送裝置伺服控制器81根據(jù)主控PC機7的控制指令對應(yīng)的期望信息和各電機編碼器的實時反饋信息，進行實時運算處理，不斷調(diào)整控制輸出電機控制指令，實現(xiàn)各自由度電機(電機-X112、電機-Y122、電機-Z132)的精密伺服運動控制，最終實現(xiàn)3自由度聯(lián)動傳送裝置1的運動控制。
如圖10～14所示，在機械手視覺伺服定位控制器82中，核心處理器采用ADSP-BF533芯片；幀存儲器采用MT48LC16M16A芯片，是通過EBIU總線擴展接口與ADSP-BF533連接的SDRAM，用于存儲采集的原始圖像以及算法處理的中間結(jié)果；外部存儲器EEPROM采用AT25HP512，其通過SPI接口與ADSP-BF533連接，用于引導(dǎo)程序裝載和參數(shù)保存；視頻解碼器采用SAA7113，主要完成A/D轉(zhuǎn)換、圖像預(yù)處理等功能，是模擬視頻信號的輸入端，其直接與攝像機22相連；RS-485收發(fā)器采用MAX3485芯片，是攝像機22控制信號的輸出口，實現(xiàn)核心處理器ADSP-BF533的UART串口與攝像機22的控制信號接口之間的通信，從而實現(xiàn)攝像機22的焦距、光圈和聚焦的調(diào)整控制；CAN總線接口通過CAN總線網(wǎng)絡(luò)與主控PC機7相連，實現(xiàn)雙方控制信號的通信；ADP3339和TPS62003是兩個電源模塊，分別提供3.3V，1.2V的電源；機械手視覺伺服定位控制器82外部還有復(fù)位、27M晶振、JTAG等接口電路。
機械手視覺伺服定位控制器82的工作過程為上電或復(fù)位后，自動將EEPROM中的程序下載到ADSP-BF533中，然后開始執(zhí)行程序。程序首先對SAA7113視頻解碼器進行初始化和參數(shù)設(shè)定，然后由ADSP-BF533的PPI視頻接口，通過DMA方式將圖像數(shù)據(jù)存入到幀存儲器MT48LC16M16A中，同時核心處理器ADSP-BF533根據(jù)相應(yīng)的運動目標(biāo)檢測和跟蹤算法對幀存儲器中的圖像數(shù)據(jù)進行處理，將結(jié)果轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的運動控制信號，通過CAN總線網(wǎng)絡(luò)傳送至主控PC機7，主控PC機7通過CAN總線網(wǎng)絡(luò)將控制指令發(fā)送到3自由度聯(lián)動傳送裝置伺服控制器81，從而實現(xiàn)對次品的精確跟蹤和定位。
如圖15所示，機械手次品抓取和釋放控制器83負(fù)責(zé)機械手爪23的三個手指232的開合控制，實現(xiàn)對次品6的抓取和釋放控制。機械手次品抓取和釋放控制器83與手指伺服電機234和手指伺服電機234上的電機編碼器組成內(nèi)層閉環(huán)控制，手指伺服電機234上的電機編碼器的讀數(shù)可用于計算手指伺服電機234的實際運動行程，實現(xiàn)機械手爪23的開合距離的檢測；機械手次品抓取和釋放控制器83與手指伺服電機234和設(shè)于三個手指232內(nèi)側(cè)夾持面2321上的壓力傳感器237組成外層閉環(huán)控制，其中壓力傳感器237的測量信息提供機械手爪23內(nèi)側(cè)夾持面2321法線方向的接觸力。機械手次品抓取和釋放控制器83的工作過程如下1)主控PC機7通過CAN總線網(wǎng)絡(luò)對機械手爪23的控制指令進行打包處理后，發(fā)送到該機械手次品抓取和釋放控制器83；2)機械手次品抓取和釋放控制器83根據(jù)接收到的控制指令、壓力傳感器237的測量信息和手指伺服電機234上的電機編碼器的讀數(shù)，實時調(diào)整輸出手指伺服電機234的控制信號，實現(xiàn)機械手爪23三個手指232的手指伺服電機234的精密伺服運動控制，實現(xiàn)機械手爪23開合的距離和速度精確高速控制。
需要說明的是，機械手2執(zhí)行自動次品分揀處理，需要一定的執(zhí)行時間，單個次品自動分揀設(shè)備在一次工作過程只能抓取單個次品(一個工作周期內(nèi))，如果生產(chǎn)線上連續(xù)出現(xiàn)多個次品時，單個機械手分揀裝置難以滿足需要，必然造成次品的漏揀。需根據(jù)產(chǎn)品傳送帶運動速度、次品檢測速度和機械手執(zhí)行次品抓取分揀的時間、計算決定使用多臺機械手(因為設(shè)備相對獨立，可以增加至多個)，以滿足實際檢測處理需要。此時需要主控PC機7負(fù)責(zé)多機械手次品分揀設(shè)備協(xié)調(diào)調(diào)度控制，實現(xiàn)多個分揀設(shè)備的協(xié)調(diào)有序高效可靠運行，滿足高速生產(chǎn)線次品分揀需要。如圖17所示，本實施例中設(shè)置有兩套3自由度聯(lián)動傳送裝置1、機械手2以及與其相應(yīng)的控制器8，可分別抓取兩個次品。
如圖16所示，本實用新型的高速自動化生產(chǎn)線上的次品自動分揀設(shè)備的工作流程如下1)在產(chǎn)品生產(chǎn)線傳送帶3正上方固定機械手2，當(dāng)檢測發(fā)現(xiàn)待檢產(chǎn)品5中有次品6時，電氣控制部分的控制器8啟動與機械手2相連的3自由度聯(lián)動傳送裝置1，帶動機械手2沿生產(chǎn)線傳送帶3運動方向(X方向)運動至次品6的正上方，并與次品6保持相對靜止運動，此后機械手X自由度方向速度保持不變直到步驟5)結(jié)束；2)當(dāng)機械手2與次品6保持同速運動并位于次品6正上方時，打開機械手2的機械手爪23，控制機械手2垂直降落(Z方向)至預(yù)定位置后，啟動對所確定次品6的實時高速穩(wěn)定抓取動作；3)機械手2將次品6抓穩(wěn)后，由3自由度聯(lián)動傳送裝置1帶動機械手2向上運動(Z方向)，回升到初始高度；4)控制器8控制3自由度聯(lián)動傳送裝置1帶動抓有次品6的機械手2沿著Y方向運動，到達(dá)次品傳送帶4正上方后停止Y方向運動；5)由3自由度聯(lián)動傳送裝置1帶動機械手2向下(Z方向)運動，即下降機械手2將次品6放至次品傳送帶4，打開機械手2釋放次品6，然后將機械手2回升至預(yù)定高度(Z方向)；6)3自由度聯(lián)動傳送裝置1將機械手2復(fù)位，返回至初始位置和狀態(tài)，即機械手2沿X、Y負(fù)方向運動至初始位置，準(zhǔn)備對下一次品6的抓取。根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)線檢測速度需要，以及本設(shè)備的單個工作周期所占用的時間，可以靈活設(shè)置多個次品自動分揀裝置，利用主控PC機7進行多機械手協(xié)調(diào)調(diào)度控制，實現(xiàn)多個分揀裝置的協(xié)調(diào)有序高效可靠運行，進行同時連續(xù)多個次品的抓取，滿足高速生產(chǎn)線次品分揀需要。
權(quán)利要求1.一種高速自動化生產(chǎn)線上的次品自動分揀設(shè)備，其特征在于它包括電氣控制部分和機械部分；所述機械部分包括3自由度聯(lián)動傳送裝置(1)和機械手(2)；所述機械手(2)包括機械手臂(21)和機械手爪(23)，所述機械手臂(21)裝設(shè)于可驅(qū)動機械手沿X、Y、Z方向作三個自由度運動的3自由度聯(lián)動傳送裝置(1)上，機械手爪(23)設(shè)于機械手臂(21)下端，機械手爪(23)的中心位置設(shè)置有攝像機(22)，所述電氣控制部分分別與3自由度聯(lián)動傳送裝置(1)和機械手(2)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速自動化生產(chǎn)線上的次品自動分揀設(shè)備，其特征在于所述機械手爪(23)包括機械手爪控制箱(231)和三個呈120度角分布的機械手手指(232)，所述機械手爪控制箱(231)包括箱體(2311)，箱體(2311)上連接有三件呈120度角分布的滑軌(2312)，所述滑軌(2312)的下端設(shè)有齒條(23121)，側(cè)面設(shè)有滑槽(23122)，每個機械手手指(232)的上端設(shè)有一電機座(233)，每個電機座(233)上裝設(shè)有一帶電機編碼器的手指伺服電機(234)，該手指伺服電機(234)的輸出軸上裝設(shè)有一齒輪(235)，齒輪(235)與對應(yīng)的滑軌(2312)上所設(shè)齒條(23121)相嚙合，電機座(233)的一側(cè)還設(shè)有與滑槽(23122)相對應(yīng)的滑塊(2331)，滑塊(2331)置于滑槽(23122)內(nèi)，兩者構(gòu)成一導(dǎo)軌副；所述位于機械手爪(23)中心位置的攝像機(22)固定于箱體(2311)上，手指(232)內(nèi)側(cè)夾持面(2321)上設(shè)置有橡膠墊(236)，夾持面(2321)與一個或多個橡膠墊(236)之間設(shè)置有壓力傳感器(237)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高速自動化生產(chǎn)線上的次品自動分揀設(shè)備，其特征在于所述3自由度聯(lián)動傳送裝置(1)包括水平X方向自由度傳送部件(11)、水平Y(jié)方向自由度傳送部件(12)和垂直Z方向自由度傳送部件(13)，所述水平X方向自由度傳送部件(11)包括滑軌-X(111)和控制滑軌-X運動的電機-X(112)，水平Y(jié)方向自由度傳送部件(12)包括滑軌-Y(121)和控制滑軌-Y運動的電機-Y(122)，垂直Z方向自由度傳送部件(13)包括滑軌-Z(131)和控制滑軌-Z運動的電機-Z(132)，所述水平Y(jié)方向自由度傳送部件(12)安裝于滑軌-X(111)上，所述垂直Z方向自由度傳送部件(13)安裝于滑軌-Y(121)上，所述機械手臂(21)連接于滑軌-Z(131)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速自動化生產(chǎn)線上的次品自動分揀設(shè)備，其特征在于所述電氣控制部分包括控制器(8)和主控PC機(7)，所述控制器(8)由3自由度聯(lián)動傳送裝置伺服控制器(81)、機械手視覺伺服定位控制器(82)和機械手次品抓取和釋放控制器(83)組成；主控PC機(7)通過CAN總線網(wǎng)絡(luò)與控制器(8)連接；3自由度聯(lián)動傳送裝置伺服控制器(81)與3自由度聯(lián)動傳送裝置(1)通過RS-232總線相連，驅(qū)動3自由度聯(lián)動傳送裝置(1)的電機-X(112)、電機-Y(122)和電機-Z(132)運動；機械手視覺伺服定位控制器(82)直接與機械手(2)上的攝像機(22)相連，機械手次品抓取和釋放控制器(83)通過RS-232總線與機械手(2)相連，驅(qū)動控制機械手爪(23)運動的手指伺服電機(234)運動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速自動化生產(chǎn)線上的次品自動分揀設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備還設(shè)置有次品傳送帶(4)，所述次品傳送帶與產(chǎn)品生產(chǎn)線傳送帶(3)并排設(shè)置。
專利摘要本實用新型公開了一種高速自動化生產(chǎn)線上的次品自動分揀設(shè)備，旨在提供一種準(zhǔn)確性高、成本低廉、通用性強、可移植性好、不破碎次品、避免造成環(huán)境污染、可滿足多種高速流水生產(chǎn)線次品分揀需要的自動分揀設(shè)備。它包括電氣控制部分和機械部分；機械部分包括3自由度聯(lián)動傳送裝置(1)和機械手(2)；機械手(2)包括機械手臂(21)和機械手爪(23)，機械手臂(21)裝設(shè)于可驅(qū)動機械手沿X、Y、Z方向作三個自由度運動的3自由度聯(lián)動傳送裝置(1)上，機械手爪(23)設(shè)于機械手臂(21)下端，機械手爪(23)的中心位置設(shè)置有攝像機(22)，電氣控制部分分別與3自由度聯(lián)動傳送裝置(1)和機械手(2)電連接。
文檔編號B25J9/10GK2863280SQ20062004991
公開日2007年1月31日 申請日期2006年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月24日
發(fā)明者王耀南, 余洪山, 王威, 陳潔平, 李楊果, 彭金柱, 劉良江, 張輝, 蔣彥坤 申請人:湖南大學(xué)