一種使用視覺系統(tǒng)對直線傳送帶上工件定位的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種使用視覺系統(tǒng)對直線傳送帶上工件定位的裝置和方法，將工件放置于拍攝區(qū)域中并靜止不動，視覺系統(tǒng)將拍攝區(qū)域中的工件的位置信息拍攝并記錄，直線傳送帶將工件從上游方向往下游方向進行直線傳輸并于一段距離后停止，脈沖編碼器檢測出直線傳送帶進行移動后所產生的直線距離數據，并將數據傳輸給機器人，機器人對數據進行分析并計算出所需要的工作軌跡的補償量，實現準確定位，最后機器人將對工件實施動作；通過本發(fā)明的使用，實現了遠端視覺定位用于近端工作軌跡補償；較動態(tài)線形跟蹤技術補償精度高并且傳送帶的速度可以更快。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種機器人自動化的【技術領域】，尤其涉及一種使用視覺系統(tǒng)對直線傳 送帶上工件定位的裝置和方法。 一種使用視覺系統(tǒng)對直線傳送帶上工件定位的裝置和方法

【背景技術】
[0002] -般機器人視覺系統(tǒng)是在C⑶相機對工件進行拍照獲取位置信息之后，在同一位 置機器人進行軌跡補償，即視覺拍照獲得的位置補償數據只對工件當前位置有效，那么就 要求機器人執(zhí)行工作軌跡時必須保持在拍照位置不能改變。這樣的機器人視覺技術的局 限性在于首先在同一個位置必須嚴格按照先拍照后工作的順序進行，有時當機器人安裝位 置附近有多個相機時，機器人往往不能進行有效的規(guī)避以給視覺騰出空間，而不能使得系 統(tǒng)可行。即便勉強能夠安裝下，也可能存在以下限制：一是機器人也不得不在離開工件較 遠的位置進行視覺拍照以給視覺騰出空間，而這段距離的運動只能在拍照之后才能執(zhí)行， 造成時間上的較多的損失；二是為了避免視覺系統(tǒng)與機器人軌跡干涉，不得不將視覺系統(tǒng) 安裝于機器人工作軌跡之上，距離的加大意味著理論精度的降低。為了解決視覺拍照和機 器人工作區(qū)域的分離，目前一些先進公司開發(fā)了稱為"視覺線性跟蹤"的技術，可以實現在 對傳送帶運動的工件連續(xù)抓取，而相機在遠離工作區(qū)域的位置拍攝。但它的局限性在于： (1)由于拍照和機器人工作時工件都處于運動狀態(tài)，因此補償量受到傳送帶直線度動態(tài)精 度影響，其補償精度不是很高；（2)由于補償量受到傳送帶直線度動態(tài)精度影響，因此線性 跟蹤技術中傳送帶速度不能開得非?？欤駝t由于信號滯后、跟蹤滯后等因素將隨著傳送 帶速度上升而使得動態(tài)誤差大大增加；（3)線性跟蹤技術是一些先進公司的標準化的打包 技術，其中的硬件例如CCD相機、脈沖編碼器、控制軟件等都是指定的型號，甚至有些是唯 一的型號，設備剛性大。


【發(fā)明內容】

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明提出一種使用視覺系統(tǒng)對直線傳送帶上工件定位的裝置和方 法，以解決上述時間損失較多，補償精度不高，傳送帶的速度不能過快的問題。
[0004] 為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現的：
[0005] -種使用視覺系統(tǒng)對直線傳送帶上工件定位的裝置和方法，包括定位裝置系統(tǒng)和 定位方法，
[0006] 所述定位裝置系統(tǒng)包括：視覺系統(tǒng)，脈沖編碼器，機器人和直線傳送帶，所述直線 傳送帶上具有拍攝區(qū)域和工作區(qū)域，其中，
[0007] 所述定位方法為：將工件放置于所述拍攝區(qū)域中并靜止不動，所述視覺系統(tǒng)將所 述拍攝區(qū)域中的所述工件的位置信息拍攝并記錄，所述直線傳送帶將所述工件從上游方向 往下游方向進行直線傳輸并于一段距離后停止，所述脈沖編碼器檢測出所述直線傳送帶進 行移動后所產生的直線距離數據，并將數據傳輸給所述機器人，所述機器人對數據進行分 析并計算出所需要的工作軌跡的補償量，實現準確定位，最后所述機器人將對所述工件實 施動作。
[0008] 上述一種使用視覺系統(tǒng)對直線傳送帶上工件定位的裝置和方法，其中，所述視覺 系統(tǒng)和所述機器人分別位于所述直線傳送帶的兩端，不會產生相互沖突和干涉。
[0009] 上述一種使用視覺系統(tǒng)對直線傳送帶上工件定位的裝置和方法，其中，所述視覺 系統(tǒng)位于所述拍攝區(qū)域的正前方。
[0010] 上述一種使用視覺系統(tǒng)對直線傳送帶上工件定位的裝置和方法，其中，所述機器 人位于所述工作區(qū)域的正前方。
[0011] 上述一種使用視覺系統(tǒng)對直線傳送帶上工件定位的裝置和方法，其中，所述機器 人和所述視覺系統(tǒng)位于所述直線傳送帶的同一側，所述脈沖編碼器位于所述直線傳送帶的 另一側。
[0012] 上述一種使用視覺系統(tǒng)對直線傳送帶上工件定位的裝置和方法，其中，所述脈沖 編碼器位于所述拍攝區(qū)域和所述工作區(qū)域之間的中間位置。
[0013] 上述一種使用視覺系統(tǒng)對直線傳送帶上工件定位的裝置和方法，其中，所述機器 人與所述脈沖編碼器之間通過局域網連接，所述視覺系統(tǒng)與所述機器人之間通過局域網連 接。
[0014] 本發(fā)明由于采用了上述技術，產生的積極效果是：
[0015] (1)通過本發(fā)明的使用，視覺系統(tǒng)拍照和機器人工作區(qū)域的分開，解決兩個區(qū)域重 合時產生相互沖突和干涉，實現了遠端視覺定位用于近端工作軌跡補償；
[0016] (2)通過本發(fā)明的使用，工件位于靜止位置視覺定位和工作，傳送帶只有靜態(tài)誤差 帶入最終補償軌跡，較動態(tài)線形跟蹤技術補償精度高；
[0017] (3)通過本發(fā)明的使用，工件位于靜止位置視覺定位和工作，中間過程的速度不影 響計算結果，較動態(tài)線性跟蹤技術傳送帶的速度可以更快。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 構成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實 施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：
[0019] 圖1為本發(fā)明的一種使用視覺系統(tǒng)對直線傳送帶上工件定位的裝置和方法的布 局結構不意圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明的一種使用視覺系統(tǒng)對直線傳送帶上工件定位的裝置和方法實施 例一中視覺系統(tǒng)與編碼器安裝于同一臺機器人時的控制原理圖；
[0021] 圖3為本發(fā)明的一種使用視覺系統(tǒng)對直線傳送帶上工件定位的裝置和方法實施 例一中視覺系統(tǒng)與編碼器安裝于同一臺機器人時的實施流程圖；
[0022] 圖4為本發(fā)明的一種使用視覺系統(tǒng)對直線傳送帶上工件定位的裝置和方法實施 例二中視覺系統(tǒng)與編碼器安裝于兩臺不同機器人時的控制原理圖；
[0023] 圖5為本發(fā)明的一種使用視覺系統(tǒng)對直線傳送帶上工件定位的裝置和方法實施 例二中視覺系統(tǒng)與編碼器安裝于兩臺不同機器人時的實施流程圖。

【具體實施方式】
[0024] 下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。
[0025] 實施例一：
[0026] 請結合圖1所示，本發(fā)明的一種使用視覺系統(tǒng)對直線傳送帶上工件定位的裝置和 方法，包括定位裝置系統(tǒng)和定位方法，
[0027] 定位裝置系統(tǒng)包括：視覺系統(tǒng)3,脈沖編碼器6,機器人1和直線傳送帶2,直線傳 送帶2上具有拍攝區(qū)域5和工作區(qū)域7,其特征在于，
[0028] 定位方法為：將工件4放置于拍攝區(qū)域5中并靜止不動，視覺系統(tǒng)3將拍攝區(qū)域5 中的工件4的位置信息拍攝并記錄，直線傳送帶2將工件4從上游方向A往下游方向B進 行直線傳輸并于一段距離后停止，脈沖編碼器6檢測出直線傳送帶2進行移動后所產生的 直線距離數據，并將數據傳輸給機器人1，機器人1對數據進行分析并計算出所需要的工作 軌跡的補償量，實現準確定位，最后機器人1將對工件4實施動作。
[0029] 本發(fā)明在上述基礎上還具有以下實施方式，請繼續(xù)參見圖1所示：
[0030] 本發(fā)明的進一步實施例中，視覺系統(tǒng)3和機器人1分別位于直線傳送帶2的兩端， 不會產生相互沖突和干涉。
[0031] 本發(fā)明的進一步實施例中，視覺系統(tǒng)3位于拍攝區(qū)域5的正前方。
[0032] 本發(fā)明的進一步實施例中，機器人1位于工作區(qū)域7的正前方。
[0033] 本發(fā)明的進一步實施例中，機器人1和視覺系統(tǒng)3位于直線傳送帶2的同一側，脈 沖編碼器6位于直線傳送帶2的另一側。
[0034] 本發(fā)明的進一步實施例中，脈沖編碼器6位于拍攝區(qū)域5和工作區(qū)域7之間的中 間位置。
[0035] 本發(fā)明的進一步實施例中，機器人1與脈沖編碼器6之間通過局域網連接，視覺系 統(tǒng)3與機器人1之間通過局域網連接。
[0036] 具體實施步驟為：將工件4放置于直線傳送帶2上的拍攝區(qū)域5中并保持靜止不 動，接著視覺系統(tǒng)3將放置在拍攝區(qū)域5中的工件4的位置信息拍攝下來并進行記錄并傳 輸給機器人1，工作臺的運動系統(tǒng)啟動并帶動直線傳送帶2將工件4從上游方向A往下游方 向B進行直線傳輸并于經過一段距離后停止，這時脈沖編碼器6將會檢測出直線傳送帶2 這段時間內進行移動后所產生的直線距離數據，脈沖編碼器6將數據記錄下來并傳輸給機 器人1，機器人1將從視覺系統(tǒng)3和脈沖編碼器6所傳輸來的數據進行對比分析并計算出所 需要的工作軌跡的補償量，實現準確定位，最后機器人1將對工件4實施動作。
[0037] 實施例二：
[0038] 在本實施例中，脈沖編碼器和視覺系統(tǒng)都設置在同一機器人身上，請結合圖2和 圖3所示，
[0039] 當視覺系統(tǒng)與編碼器安裝于同一臺機器人時，PLC通過與機器人1信號交互實現 對機器人1工作的控制，同時直接驅動直線傳送帶2運動；脈沖編碼器6獲得直線傳送帶2 的位置信息，并連同視覺系統(tǒng)3的信息都送入機器人1，機器人1獨立完成遠端拍攝和近端 工作軌跡補償的功能。
[0040] 具體實施步驟為：本實施例中的具體布局結構與實施例一相同，只是將脈沖編碼 器和視覺系統(tǒng)都設置在同一機器人身上，因此只做重要點敘述，當視覺系統(tǒng)3與脈沖編碼 器6安裝于同一臺機器人（即機器人1)時，機器人1等待工件4進入視覺拍照區(qū)域5后， 視覺系統(tǒng)3進行拍照獲取拍照數據，然后等待工件4進入工作區(qū)域7,根據兩個位置脈沖編 碼器6的位置信息計算出工作軌跡的補償量，并執(zhí)行補償后的工作軌跡。
[0041] 實施例三：
[0042] 在本實施例中，脈沖編碼器和視覺系統(tǒng)設置在兩臺不同的機器人身上，請結合圖4 和圖5所示，
[0043] 當視覺系統(tǒng)與編碼器安裝于兩臺不同機器人時，PLC通過與機器人1和機器人2信 號交互實現他們的控制，同時直接驅動直線傳送帶3運動；脈沖編碼器6獲得直線傳送帶2 的位置信息送入機器人1，而視覺系統(tǒng)3所獲得的信息送入機器人2 ;機器人2將視覺系統(tǒng) 3得到的數據信息通過機器人之間的局域通信網送給機器人1 ;機器人1根據自己獲得的直 線傳送帶2的位置信息和從機器人2獲取的視覺信息，實現遠端拍攝和近端工作軌跡補償 的功能。
[0044] 具體實施步驟為：本實施例中的具體布局結構與實施例一或實施例二相同，只是 將脈沖編碼器和視覺系統(tǒng)設置在兩臺不同的機器人身上，茲不贅述，因此只做重要點敘述， 當視覺系統(tǒng)3與脈沖編碼器6安裝于不同一臺機器人（即機器人1和機器人2)時，機器人 2等待工件4進入視覺拍攝區(qū)域5后，進行拍照獲取視覺數據，然后將視覺數據傳送給機器 人1后，機器人2進行別的工作；機器人1在待抓取接近點，等待機器人2送來的視覺數據； 完成數據接收以后，機器人1通過脈沖編碼器6的位置信息計算出工作軌跡的補償量，并執(zhí) 行補償后的工作軌跡。
[0045] 綜上所述，通過本發(fā)明的使用，視覺系統(tǒng)拍照和機器人工作區(qū)域的分開，解決兩個 區(qū)域重合時產生相互沖突和干涉，實現了遠端視覺定位用于近端工作軌跡補償；工件位于 靜止位置視覺定位和工作，傳送帶只有靜態(tài)誤差帶入最終補償軌跡，較動態(tài)線形跟蹤技術 補償精度高；工件位于靜止位置視覺定位和工作，中間過程的速度不影響計算結果，較動態(tài) 線性跟蹤技術傳送帶的速度可以更快。
[0046] 以上所述僅為本發(fā)明較佳的實施例，并非因此限制本發(fā)明的實施方式及保護范 圍，對于本領域技術人員而言，應當能夠意識到凡運用本發(fā)明說明書及圖示內容所作出的 等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應當包含在本發(fā)明的保護范圍內。
【權利要求】
1. 一種使用視覺系統(tǒng)對直線傳送帶上工件定位的裝置和方法，包括定位裝置系統(tǒng)和定 位方法， 所述定位裝置系統(tǒng)包括：視覺系統(tǒng)（3)，脈沖編碼器（6)，機器人（1)和直線傳送帶 (2)，所述直線傳送帶（2)上具有拍攝區(qū)域（5)和工作區(qū)域（7)，其特征在于， 所述定位方法為：將工件（4)放置于所述拍攝區(qū)域（5)中并靜止不動，所述視覺系統(tǒng) ⑶將所述拍攝區(qū)域（5)中的所述工件⑷的位置信息拍攝并記錄，所述直線傳送帶⑵將 所述工件（4)從上游方向（A)往下游方向（B)進行直線傳輸并于一段距離后停止，所述脈 沖編碼器（6)檢測出所述直線傳送帶（2)進行移動后所產生的直線距離數據，并將數據傳 輸給所述機器人（1)，所述機器人（1)對數據進行分析并計算出所需要的工作軌跡的補償 量，實現準確定位，最后所述機器人（1)將對所述工件（4)實施動作。
2. 根據權利要求1所述的使用視覺系統(tǒng)對直線傳送帶上工件定位的裝置和方法，其特 征在于，所述視覺系統(tǒng)（3)和所述機器人（1)分別位于所述直線傳送帶（2)的兩端，不會產 生相互沖突和干涉。
3. 根據權利要求1所述的使用視覺系統(tǒng)對直線傳送帶上工件定位的裝置和方法，其特 征在于，所述視覺系統(tǒng)（3)位于所述拍攝區(qū)域（5)的正前方。
4. 根據權利要求1所述的使用視覺系統(tǒng)對直線傳送帶上工件定位的裝置和方法，其特 征在于，所述機器人（1)位于所述工作區(qū)域（7)的正前方。
5. 根據權利要求1所述的使用視覺系統(tǒng)對直線傳送帶上工件定位的裝置和方法，其特 征在于，所述機器人（1)和所述視覺系統(tǒng)（3)位于所述直線傳送帶（2)的同一側，所述脈沖 編碼器（6)位于所述直線傳送帶（2)的另一側。
6. 根據權利要求1所述的使用視覺系統(tǒng)對直線傳送帶上工件定位的裝置和方法，其特 征在于，所述脈沖編碼器（6)位于所述拍攝區(qū)域（5)和所述工作區(qū)域（7)之間的中間位置。
7. 根據權利要求1所述的使用視覺系統(tǒng)對直線傳送帶上工件定位的裝置和方法，其特 征在于，所述機器人（1)與所述脈沖編碼器（6)之間通過局域網連接，所述視覺系統(tǒng)（3)與 所述機器人（1)之間通過局域網連接。
【文檔編號】B65G43/00GK104108579SQ201410336533
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權日:2014年7月15日
【發(fā)明者】楊恒亮, 王萌玨, 王鑫, 張曉榮 申請人:上海發(fā)那科機器人有限公司