一種基于機器視覺的球泡燈分揀和裝箱系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機器視覺技術(shù)，具體為一種基于機器視覺的球泡燈分揀和裝箱系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LED球泡燈外形似球泡狀，是新一代節(jié)能環(huán)保的通用照明產(chǎn)品。傳統(tǒng)的LED球泡燈大多由手工生產(chǎn)，其手工生產(chǎn)作業(yè)方式生產(chǎn)效率低，而且品質(zhì)難以保證。隨著近幾年我國制造業(yè)的發(fā)展，LED球泡燈的生已逐步實現(xiàn)自動化，在一定程度上提升了生產(chǎn)效率，確保了產(chǎn)品品質(zhì)。
[0003]我們知道，成品檢測是LED球泡燈品質(zhì)保證的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，成品檢測的效率及品質(zhì)的把控直接影響著產(chǎn)品最終裝箱的質(zhì)量。經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的球泡燈成品檢測及分揀設(shè)備以及方法，多是采用工位轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)裝置或設(shè)備。如申請?zhí)枮?013103480307，發(fā)明名稱為LED球泡燈成品在線檢測及分揀的設(shè)備及方法，公告日為2015年05月13日的發(fā)明專利，其公開了一種LED球泡燈成品在線檢測及分揀設(shè)備，包括工位轉(zhuǎn)臺，工位轉(zhuǎn)臺上設(shè)有檢測工位、分揀工位以及多個檢測工裝，工位轉(zhuǎn)臺帶動其上檢測工裝及對應(yīng)放置的球泡燈依序輪轉(zhuǎn)經(jīng)過各工位，由檢測機構(gòu)將檢測到工位的球泡燈送入檢測系統(tǒng)進(jìn)行成品檢測，檢測后的球泡燈由分揀機構(gòu)進(jìn)行對檢測后的球泡燈進(jìn)行分揀動作。該球泡燈成品檢測及分揀設(shè)備相對于傳統(tǒng)手工生產(chǎn)作業(yè)在一定程度了有效提升了生產(chǎn)效率，品質(zhì)也得到一定保證，但是其屬于傳統(tǒng)的工位轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝不便、制造成本高、精度低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、集成度高、安裝方便、分揀速度快、效率高、成本低和安全性好的基于機器視覺的球泡燈分揀和裝箱系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
一種基于機器視覺的球泡燈分揀和裝箱系統(tǒng)，包括工作平臺，所述工作平臺上設(shè)有機器人模塊、視覺系統(tǒng)模塊和工件平臺模塊，所述機器人模塊包括六軸機器人、機械手爪和PLC控制箱，所述機械手爪安裝在六軸機器人端部的轉(zhuǎn)動機械手上，所述六軸機器人和機械手爪分別與PLC控制箱連接;所述工件平臺模塊包括用于放置待檢測球泡燈的拍照區(qū)平臺，用于測試球泡燈是否良好的檢測平臺，用于存放檢測合格的球泡燈的成品箱，和用于存放檢測不合格的次品球泡燈的次品箱，所述拍照區(qū)平臺位于工作平臺的一側(cè)，所述檢測平臺位于工作平臺的中間，所述成品箱和次品箱位于工作平臺的另一側(cè);所述視覺系統(tǒng)模塊包括2D相機、光源、工控機一體機和視覺軟件系統(tǒng)，所述2D相機為康耐視相機，所述2D相機通過支架固定在機械手爪上，所述光源為多個，均勻分布在拍照區(qū)的四周，所述2D相機和工控機一體機分別與PLC控制箱連接，所述視覺軟件系統(tǒng)包括In-Sight軟件，該軟件使用FindPatterns算法，建立圖像比對模型，使用CalibrateAdvanced算法，校正世界坐標(biāo)，使用S ο r t P a 11 e r n s算法與之前建立的模型對比，計算當(dāng)前球泡燈的位置，使用TransPixelToWorld算法將工件的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為全局坐標(biāo)，針對球泡燈的不同姿態(tài)，經(jīng)視覺軟件系統(tǒng)分析運算后，得出球泡燈的位置坐標(biāo)，引導(dǎo)六軸機器人進(jìn)行抓取球泡燈并移動至檢測平臺處進(jìn)行檢測，檢測判斷合格的球泡燈由六軸機器人控制機械手爪將其移至成品箱內(nèi)進(jìn)行裝箱，檢測判斷不合格的球泡燈由六軸機器人控制機械手爪將其移至次品箱內(nèi)進(jìn)行裝箱。本發(fā)明基于機器視覺的球泡燈分揀和裝箱系統(tǒng)通過將機器人模塊和視覺系統(tǒng)模塊結(jié)合在一起，通過視覺系統(tǒng)模塊進(jìn)行視覺分析運算，得出球泡燈的位置坐標(biāo)，然后引導(dǎo)六軸機器人進(jìn)行抓取至各工位，進(jìn)行檢測、分揀，然后有序裝箱，其采用六軸機器人代替?zhèn)鹘y(tǒng)的的轉(zhuǎn)臺設(shè)計，其一方面有效簡化了設(shè)備或裝置結(jié)構(gòu)，安裝方便，另一方面六軸機器人集成度高、自由度高、運動靈活、快速、穩(wěn)定，其分揀速度快、裝箱速度快，大幅提升了工作效率，而且有效地確保高速作業(yè)運動的平穩(wěn)，穩(wěn)定性好，精度高;視覺系統(tǒng)模塊采用2D視覺系統(tǒng)有效提高定位測量精度，定位精準(zhǔn)，工控機一體機的設(shè)置，采用定制化操作界面，運行效率高，操作簡單、安全;視覺系統(tǒng)模塊與機器人模塊的結(jié)合，有效實現(xiàn)了基于機器視覺的球泡燈的分揀和裝箱，其結(jié)構(gòu)簡單、集成度高、安裝方便、分揀速度快、效率高、成本低和安全性好。
[0006]進(jìn)一步地，所述機械手爪為外夾式設(shè)計，包括外端的手指部、中部的夾持部和里端的夾臂部，所述夾臂部通過夾持部與手指部連接，兩個夾臂部之間的距離小于兩個手指部之間的距離。
[0007]進(jìn)一步地，所述夾持部為弧形形狀，所述夾持部表面包裹有或粘結(jié)有緩沖層?；⌒涡螤畹膴A持部的設(shè)計，可用于夾持各種不同姿態(tài)的球泡燈，有效確保機械手爪抓取各種不同姿態(tài)的球泡燈，緩沖層的設(shè)置，有效確保抓取過程的安全。
[0008]進(jìn)一步地，所述緩沖層為橡膠，所述橡膠表面設(shè)有用于增加摩擦系數(shù)的波紋條，波紋條的設(shè)置，增加球泡燈與機械手爪之間的摩擦力，有效確保機械手爪抓取球泡燈的穩(wěn)固性，防止抓取過程中球泡燈滑落。
[0009]進(jìn)一步地，所述光源為條形光源，所述條形光源的數(shù)量為四條，四條條形光源均勻擺放在拍照區(qū)的四周，條形光源的設(shè)置，用于彌補室內(nèi)自然光不足或其它光源在拍照區(qū)分布不均勻，有效確保拍照區(qū)的光線的充足及光源分布的均勻性，確保拍照質(zhì)量。
[0010]進(jìn)一步地，所述成品箱和次品箱內(nèi)均放置有泡沫塑料，所述泡沫塑料內(nèi)均勻分布有若干個用于放置和固定球泡燈的凹槽，凹槽的設(shè)置，便于固定和隔離各球泡燈。
[0011]本發(fā)明還提供了一種采用上述基于機器視覺的球泡燈分揀和裝箱系統(tǒng)進(jìn)行分揀和裝箱球泡燈的方法。
[0012]—種采用上述基于機器視覺的球泡燈分揀和裝箱系統(tǒng)進(jìn)行分揀和裝箱球泡燈的方法，其特征在于:包括如下步驟:
第一步，定位拍照，PLC控制箱控制六軸機器人復(fù)位至復(fù)位點后，啟動六軸機器人，六軸機器人帶動其上的2D相機移動定位至拍照區(qū)平臺上的拍照點進(jìn)行拍照采集球泡燈圖像；第二步，抓取球泡燈，六軸機器人帶動其上的機械手爪下移至拍照點下方的球泡燈處，然后PLC控制箱控制機械手爪啟動抓取動作進(jìn)行抓取球泡燈；
第三步，測試、分揀，六軸機器人再次帶動其上的機械手爪移動至位于工作平臺中部的檢測平臺處進(jìn)行測試球泡燈是否合格，測試過程中球泡燈正常亮為合格，球泡燈不亮或與正常亮不同為不合格；
第四步，裝箱，測試合格的球泡燈隨機械手爪一起由六軸機器人控制移動至成品箱內(nèi)的凹槽上方，然后機械手爪松開將測試合格的球泡燈放置至成品箱的凹槽內(nèi)，測試不合格的球泡燈為次品，次品球泡燈隨機械手爪一起由六軸機器人控制移動至次品箱內(nèi)的凹槽上方，然后機械手爪松開將測試不合格的次品球泡燈放置至次品箱的凹槽內(nèi)。
[0013]上述步驟前需先通過所述視覺軟件系統(tǒng)進(jìn)行分析運算得出得拍照球泡燈的位置坐標(biāo)，所述視覺軟件系統(tǒng)包括In-Sight軟件，該軟件使用FindPatterns算法，建立圖像比對模型，使用CalibrateAdvanced算法，校正世界坐標(biāo)，使用SortPatterns算法與之前建立的模型對比，計算當(dāng)前球泡燈的位置，使用TransPixelToWorld算法將工件的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為全局坐標(biāo)，針對球泡燈的不同姿態(tài)，經(jīng)視覺軟件系統(tǒng)分析運算后，得出球泡燈的位置坐標(biāo)，引導(dǎo)六軸機器人進(jìn)行抓取球泡燈并移動至檢測平臺處進(jìn)行檢測，檢測判斷合格的球泡燈由六軸機器人控制機械