基于3d機器視覺引導的工業(yè)機器人自動拆垛系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機器視覺引導技術，特別是一種3D機器視覺引導工業(yè)機器人進行拆垛作業(yè)的系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前，各行業(yè)在編織袋包裝類的拆垛作業(yè)中一般采用人工拆垛和自動拆垛兩種形式。人工拆垛費事、費力，且勞動成本偏高。自動拆垛是各行業(yè)常用的一種形式。當前的自動拆垛一般采用對工業(yè)機器人編程的形式，首先被拆物的坐標位置需要精確固定，并將各被拆物品的坐標值設定在工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)中，由控制系統(tǒng)發(fā)出的指令控制工業(yè)機器人的抓手來抓取被拆物。但在實際操作中，編織袋等不規(guī)則物品在托盤垛上的坐標位置是極不穩(wěn)定的，編織袋的長度、厚度也是各有差異，且托盤垛的擺放位置并不絕對固定。該種編程形式往往會使機器人抓手抓取不準確，影響作業(yè)效果。所以預編程的形式在編織袋拆垛的應用中并不成熟。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于利用工業(yè)照相機和激光測距儀配合，共同掃描托盤垛的編織袋包裝，將獲取的圖像進行計算機處理，獲得編織袋的準確三維坐標位置，并將三維坐標位置傳輸給工業(yè)機器人控制系統(tǒng)，使機器人抓手去準確抓取各編織袋。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下。
[0005]一種基于3D機器視覺引導的工業(yè)機器人自動拆垛系統(tǒng)，包括立柱、橫梁、掃描器、托盤和拆垛工業(yè)機器人，橫梁固定在立柱上部位置，掃描器設置在橫梁上；托盤設置在橫梁下方位置；拆垛工業(yè)機器人設置在托盤一側位置；橫梁上設置有直線移動模組及編碼器；掃描器內部設置有面陣式工業(yè)照相機和激光測距儀；托盤上部放置有編織袋包裝品。
[0006]本系統(tǒng)采用一套高清工業(yè)照相機配合一套激光測距儀組合成掃描器，外加一臺工業(yè)電腦組成掃描系統(tǒng)，掃描器采集編織袋的3D坐標位置，并將坐標位置傳送給工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)。
[0007]該系統(tǒng)中，在托盤置放區(qū)的正上方設置一橫梁，橫梁上設置伺服控制的行走小車，掃描器安置在行走小車上，如此掃描器可以再橫梁上精確的往復運動，掃描器的掃描頭正對托盤垛的上方。掃描器從始端運行到終端，即完成了托盤垛最上一層的掃描。其中工業(yè)照相機將各編織袋在此平面上的圖像取得，激光掃描器將各編織袋的高度位置取得。并將采集的到原始數(shù)據(jù)傳送到工業(yè)電腦。工業(yè)電腦通過相應的軟件處理獲取編織袋的幾何中心位置坐標值和高度值，即3D信息。并將此坐標值傳輸給工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)。工業(yè)機器人通過預先設定的程序，依據(jù)所得到的坐標值，依次抓取各編織袋。托盤垛上該層編織袋拆卸完畢后，掃描器會從此時的始端重新移動的終端，再次讀取下一層的坐標值。如此往復，直至該托盤拆垛完成。
[0008]該發(fā)明的有益效果在于:在飼料、化工等行業(yè)，拆垛是一項繁重、重復的重體力勞動，3D視覺引導工業(yè)機器人拆垛技術的應用，將人從繁重的體力勞動中解放出來，并大幅度提升了拆垛的效率。尤其是，3D機器視覺引導技術在工業(yè)機器人上的應用，解決了傳統(tǒng)拆垛機器人不能識別編織袋等不規(guī)則包裝的難題，使機器人拆垛技術在行業(yè)領域中有了大幅度拓展，使飼料、化工等行業(yè)解放了大量拆垛的人工勞動，大幅降低了勞動成本，創(chuàng)造出極可觀的經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明實施例中所使用系統(tǒng)結構設計示意圖。
[0010]圖中標記說明:1、立柱；2、橫梁；3、掃描器；4、托盤；5、編織袋包裝品；6、拆垛工業(yè)機器人。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行描述，以便更好的理解本發(fā)明。
[0012]實施例
[0013]如圖1所示的基于3D機器視覺引導的工業(yè)機器人自動拆垛系統(tǒng)，包括立柱1、橫梁2、掃描器3、托盤4和拆垛工業(yè)機器人6，橫梁2固定在立柱I上部位置，掃描器3設置在橫梁2上；托盤4設置在橫梁2下方位置；拆垛工業(yè)機器人6設置在托盤4 一側位置；橫梁2上設置有直線移動模組及編碼器；掃描器3內部設置有面陣式工業(yè)照相機和激光測距儀；托盤4上部放置有編織袋包裝品5。
[0014]上述系統(tǒng)安裝和具體工作流程為:
[0015](I)托盤4放置于固定區(qū)域內，拆垛工業(yè)機器人6放置于托盤4 一側，靠近托盤4 ;
[0016](2)橫梁2架設于立柱I上，使橫梁2位于托盤4正上方，橫梁2上設置有直線移動模組，直線移動模組上帶有編碼器，可以記錄直線移動模組的移動位置；
[0017](3)掃描器3內含一個面陣式工業(yè)照相機和一個激光測距儀，掃描器3安裝在橫梁2的直線移動模組上，掃描器3可以在橫梁2的直線模組上往復精確移動；
[0018](4)設備開啟后，掃描器3從橫梁2始端移動到終端，完成對托盤4頂部的掃描，掃描過程中，激光測距儀發(fā)射垂直于掃描器3移動方向的條狀激光，并不斷觸發(fā)，同時工業(yè)照相機進行拍攝，在整個移動過程中，照相機會獲得一組圖片，每張圖片上都會有激光的影像信息，通過軟件分析可以得到該條狀激光截面的高度信息，將所有截面的高度信息合成，得出3D信息；
[0019](5)工控機將各編織袋的3D信息傳送給拆垛工業(yè)機器人6的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過運算控制機器人抓手按照程序設定的順序抓取每一個編織袋；
[0020](6)該層編織袋抓取完畢后，掃描器3從此時的位置移動到橫梁2另一端，完成新一次掃描，依次循環(huán)。
[0021]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種基于3D機器視覺引導的工業(yè)機器人自動拆垛系統(tǒng)，其特征在于:包括立柱、橫梁、掃描器、托盤和拆垛工業(yè)機器人，所述橫梁固定在立柱上部位置，所述掃描器設置在橫梁上；所述托盤設置在橫梁下方位置；所述拆垛工業(yè)機器人設置在托盤一側位置；所述橫梁上設置有直線移動模組及編碼器；所述掃描器內部設置有面陣式工業(yè)照相機和激光測距儀；所述托盤上部放置有編織袋包裝品。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于3D機器視覺引導的工業(yè)機器人自動拆垛系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)安裝和具體工作流程為: (1)托盤放置于固定區(qū)域內，拆垛工業(yè)機器人放置于托盤一側，靠近托盤； (2)橫梁架設于立柱上，使橫梁位于托盤正上方，橫梁上設置有直線移動模組，直線移動模組上帶有編碼器，用以記錄直線移動模組的移動位置； (3)掃描器內含一個面陣式工業(yè)照相機和一個激光測距儀，掃描器安裝在橫梁的直線移動模組上，掃描器能在橫梁的直線模組上往復精確移動； (4)設備開啟后，掃描器從橫梁始端移動到終端，完成對托盤頂部的掃描，掃描過程中，激光測距儀發(fā)射垂直于掃描器移動方向的條狀激光，并不斷觸發(fā)，同時工業(yè)照相機進行拍攝，在整個移動過程中，照相機會獲得一組圖片，每張圖片上都會有激光的影像信息，通過軟件分析可以得到該條狀激光截面的高度信息，將所有截面的高度信息合成，得出3D信息; (5)工控機將各編織袋的3D信息傳送給拆垛工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過運算控制機器人抓手按照程序設定的順序抓取每一個編織袋； (6)該層編織袋抓取完畢后，掃描器從此時的位置移動到橫梁另一端，完成新一次掃描，依次循環(huán)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于3D機器視覺引導的工業(yè)機器人自動拆垛系統(tǒng)，包括立柱、橫梁、掃描器、托盤和拆垛工業(yè)機器人，橫梁固定在立柱上部位置，掃描器設置在橫梁上；托盤設置在橫梁下方位置；拆垛工業(yè)機器人設置在托盤一側位置；橫梁上設置有直線移動模組及編碼器；掃描器內部設置有面陣式工業(yè)照相機和激光測距儀；托盤上部放置有編織袋包裝品。該系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)拆垛機器人不能識別編織袋等不規(guī)則包裝的難題，使機器人拆垛技術在行業(yè)領域中有了大幅度拓展，使飼料、化工等行業(yè)解放了大量拆垛的人工勞動，大幅降低了勞動成本，創(chuàng)造出極可觀的經(jīng)濟效益。
【IPC分類】B65G61-00, B25J13-08
【公開號】CN104669281
【申請?zhí)枴緾N201510114278
【發(fā)明人】陳棟, 吳新燦, 王振忠
【申請人】青島海之晨工業(yè)裝備有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月16日