一種使用視覺系統(tǒng)對(duì)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(duì)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(dòng)，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(jìn)行直線傳輸并于一段距離后停止，脈沖編碼器檢測(cè)出直線傳送帶進(jìn)行移動(dòng)后所產(chǎn)生的直線距離數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸給機(jī)器人，機(jī)器人對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并計(jì)算出所需要的工作軌跡的補(bǔ)償量，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，最后機(jī)器人將對(duì)工件實(shí)施動(dòng)作；通過本發(fā)明的使用，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)端視覺定位用于近端工作軌跡補(bǔ)償；較動(dòng)態(tài)線形跟蹤技術(shù)補(bǔ)償精度高并且傳送帶的速度可以更快。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種機(jī)器人自動(dòng)化的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種使用視覺系統(tǒng)對(duì)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(duì)直線傳送帶上工件定位的裝置和方法

【背景技術(shù)】
[0002] -般機(jī)器人視覺系統(tǒng)是在C⑶相機(jī)對(duì)工件進(jìn)行拍照獲取位置信息之后，在同一位 置機(jī)器人進(jìn)行軌跡補(bǔ)償，即視覺拍照獲得的位置補(bǔ)償數(shù)據(jù)只對(duì)工件當(dāng)前位置有效，那么就 要求機(jī)器人執(zhí)行工作軌跡時(shí)必須保持在拍照位置不能改變。這樣的機(jī)器人視覺技術(shù)的局 限性在于首先在同一個(gè)位置必須嚴(yán)格按照先拍照后工作的順序進(jìn)行，有時(shí)當(dāng)機(jī)器人安裝位 置附近有多個(gè)相機(jī)時(shí)，機(jī)器人往往不能進(jìn)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(qiáng)能夠安裝下，也可能存在以下限制：一是機(jī)器人也不得不在離開工件較 遠(yuǎn)的位置進(jìn)行視覺拍照以給視覺騰出空間，而這段距離的運(yùn)動(dòng)只能在拍照之后才能執(zhí)行， 造成時(shí)間上的較多的損失；二是為了避免視覺系統(tǒng)與機(jī)器人軌跡干涉，不得不將視覺系統(tǒng) 安裝于機(jī)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(jī) 器人工作區(qū)域的分離，目前一些先進(jìn)公司開發(fā)了稱為"視覺線性跟蹤"的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)在 對(duì)傳送帶運(yùn)動(dòng)的工件連續(xù)抓取，而相機(jī)在遠(yuǎn)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(jī)器人工作時(shí)工件都處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因此補(bǔ)償量受到傳送帶直線度動(dòng)態(tài)精 度影響，其補(bǔ)償精度不是很高；（2)由于補(bǔ)償量受到傳送帶直線度動(dòng)態(tài)精度影響，因此線性 跟蹤技術(shù)中傳送帶速度不能開得非?？欤駝t由于信號(hào)滯后、跟蹤滯后等因素將隨著傳送 帶速度上升而使得動(dòng)態(tài)誤差大大增加；（3)線性跟蹤技術(shù)是一些先進(jìn)公司的標(biāo)準(zhǔn)化的打包 技術(shù)，其中的硬件例如CCD相機(jī)、脈沖編碼器、控制軟件等都是指定的型號(hào)，甚至有些是唯 一的型號(hào)，設(shè)備剛性大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明提出一種使用視覺系統(tǒng)對(duì)直線傳送帶上工件定位的裝置和方 法，以解決上述時(shí)間損失較多，補(bǔ)償精度不高，傳送帶的速度不能過快的問題。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -種使用視覺系統(tǒng)對(duì)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(jī)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(dòng)，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(jìn)行直線傳輸并于一段距離后停止，所述脈沖編碼器檢測(cè)出所述直線傳送帶進(jìn) 行移動(dòng)后所產(chǎn)生的直線距離數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸給所述機(jī)器人，所述機(jī)器人對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分 析并計(jì)算出所需要的工作軌跡的補(bǔ)償量，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，最后所述機(jī)器人將對(duì)所述工件實(shí) 施動(dòng)作。
[0008] 上述一種使用視覺系統(tǒng)對(duì)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(jī)器人分別位于所述直線傳送帶的兩端，不會(huì)產(chǎn)生相互沖突和干涉。
[0009] 上述一種使用視覺系統(tǒng)對(duì)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(duì)直線傳送帶上工件定位的裝置和方法，其中，所述機(jī)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(duì)直線傳送帶上工件定位的裝置和方法，其中，所述機(jī)器 人和所述視覺系統(tǒng)位于所述直線傳送帶的同一側(cè)，所述脈沖編碼器位于所述直線傳送帶的 另一側(cè)。
[0012] 上述一種使用視覺系統(tǒng)對(duì)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(duì)直線傳送帶上工件定位的裝置和方法，其中，所述機(jī)器 人與所述脈沖編碼器之間通過局域網(wǎng)連接，所述視覺系統(tǒng)與所述機(jī)器人之間通過局域網(wǎng)連 接。
[0014] 本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)，產(chǎn)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(jī)器人工作區(qū)域的分開，解決兩個(gè)區(qū)域重 合時(shí)產(chǎn)生相互沖突和干涉，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)端視覺定位用于近端工作軌跡補(bǔ)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(bǔ)償軌跡，較動(dòng)態(tài)線形跟蹤技術(shù)補(bǔ)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(jì)算結(jié)果，較動(dòng)態(tài)線性跟蹤技術(shù)傳送帶的速度可以更快。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí) 施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)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(duì)直線傳送帶上工件定位的裝置和方法的布 局結(jié)構(gòu)不意圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明的一種使用視覺系統(tǒng)對(duì)直線傳送帶上工件定位的裝置和方法實(shí)施 例一中視覺系統(tǒng)與編碼器安裝于同一臺(tái)機(jī)器人時(shí)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(duì)直線傳送帶上工件定位的裝置和方法實(shí)施 例一中視覺系統(tǒng)與編碼器安裝于同一臺(tái)機(jī)器人時(shí)的實(shí)施流程圖；
[0022] 圖4為本發(fā)明的一種使用視覺系統(tǒng)對(duì)直線傳送帶上工件定位的裝置和方法實(shí)施 例二中視覺系統(tǒng)與編碼器安裝于兩臺(tái)不同機(jī)器人時(shí)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(duì)直線傳送帶上工件定位的裝置和方法實(shí)施 例二中視覺系統(tǒng)與編碼器安裝于兩臺(tái)不同機(jī)器人時(shí)的實(shí)施流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。
[0025] 實(shí)施例一：
[0026] 請(qǐng)結(jié)合圖1所示，本發(fā)明的一種使用視覺系統(tǒng)對(duì)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(jī)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(dòng)，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(jìn) 行直線傳輸并于一段距離后停止，脈沖編碼器6檢測(cè)出直線傳送帶2進(jìn)行移動(dòng)后所產(chǎn)生的 直線距離數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸給機(jī)器人1，機(jī)器人1對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并計(jì)算出所需要的工作 軌跡的補(bǔ)償量，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，最后機(jī)器人1將對(duì)工件4實(shí)施動(dòng)作。
[0029] 本發(fā)明在上述基礎(chǔ)上還具有以下實(shí)施方式，請(qǐng)繼續(xù)參見圖1所示：
[0030] 本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，視覺系統(tǒng)3和機(jī)器人1分別位于直線傳送帶2的兩端， 不會(huì)產(chǎn)生相互沖突和干涉。
[0031] 本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)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(jìn)一步實(shí)施例中，機(jī)器人1位于工作區(qū)域7的正前方。
[0033] 本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，機(jī)器人1和視覺系統(tǒng)3位于直線傳送帶2的同一側(cè)，脈 沖編碼器6位于直線傳送帶2的另一側(cè)。
[0034] 本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)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(jìn)一步實(shí)施例中，機(jī)器人1與脈沖編碼器6之間通過局域網(wǎng)連接，視覺系 統(tǒng)3與機(jī)器人1之間通過局域網(wǎng)連接。
[0036] 具體實(shí)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(dòng)，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(lái)并進(jìn)行記錄并傳 輸給機(jī)器人1，工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)并帶動(dòng)直線傳送帶2將工件4從上游方向A往下游方 向B進(jìn)行直線傳輸并于經(jīng)過一段距離后停止，這時(shí)脈沖編碼器6將會(huì)檢測(cè)出直線傳送帶2 這段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)后所產(chǎn)生的直線距離數(shù)據(jù)，脈沖編碼器6將數(shù)據(jù)記錄下來(lái)并傳輸給機(jī) 器人1，機(jī)器人1將從視覺系統(tǒng)3和脈沖編碼器6所傳輸來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析并計(jì)算出所 需要的工作軌跡的補(bǔ)償量，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，最后機(jī)器人1將對(duì)工件4實(shí)施動(dòng)作。
[0037] 實(shí)施例二：
[0038] 在本實(shí)施例中，脈沖編碼器和視覺系統(tǒng)都設(shè)置在同一機(jī)器人身上，請(qǐng)結(jié)合圖2和 圖3所示，
[0039] 當(dāng)視覺系統(tǒng)與編碼器安裝于同一臺(tái)機(jī)器人時(shí)，PLC通過與機(jī)器人1信號(hào)交互實(shí)現(xiàn) 對(duì)機(jī)器人1工作的控制，同時(shí)直接驅(qū)動(dòng)直線傳送帶2運(yùn)動(dòng)；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(jī)器人1，機(jī)器人1獨(dú)立完成遠(yuǎn)端拍攝和近端 工作軌跡補(bǔ)償?shù)墓δ堋?br> [0040] 具體實(shí)施步驟為：本實(shí)施例中的具體布局結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一相同，只是將脈沖編碼 器和視覺系統(tǒng)都設(shè)置在同一機(jī)器人身上，因此只做重要點(diǎn)敘述，當(dāng)視覺系統(tǒng)3與脈沖編碼 器6安裝于同一臺(tái)機(jī)器人（即機(jī)器人1)時(shí)，機(jī)器人1等待工件4進(jìn)入視覺拍照區(qū)域5后， 視覺系統(tǒng)3進(jìn)行拍照獲取拍照數(shù)據(jù)，然后等待工件4進(jìn)入工作區(qū)域7,根據(jù)兩個(gè)位置脈沖編 碼器6的位置信息計(jì)算出工作軌跡的補(bǔ)償量，并執(zhí)行補(bǔ)償后的工作軌跡。
[0041] 實(shí)施例三：
[0042] 在本實(shí)施例中，脈沖編碼器和視覺系統(tǒng)設(shè)置在兩臺(tái)不同的機(jī)器人身上，請(qǐng)結(jié)合圖4 和圖5所示，
[0043] 當(dāng)視覺系統(tǒng)與編碼器安裝于兩臺(tái)不同機(jī)器人時(shí)，PLC通過與機(jī)器人1和機(jī)器人2信 號(hào)交互實(shí)現(xiàn)他們的控制，同時(shí)直接驅(qū)動(dòng)直線傳送帶3運(yùn)動(dòng)；脈沖編碼器6獲得直線傳送帶2 的位置信息送入機(jī)器人1，而視覺系統(tǒng)3所獲得的信息送入機(jī)器人2 ;機(jī)器人2將視覺系統(tǒng) 3得到的數(shù)據(jù)信息通過機(jī)器人之間的局域通信網(wǎng)送給機(jī)器人1 ;機(jī)器人1根據(jù)自己獲得的直 線傳送帶2的位置信息和從機(jī)器人2獲取的視覺信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端拍攝和近端工作軌跡補(bǔ)償 的功能。
[0044] 具體實(shí)施步驟為：本實(shí)施例中的具體布局結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一或?qū)嵤├嗤?，只?將脈沖編碼器和視覺系統(tǒng)設(shè)置在兩臺(tái)不同的機(jī)器人身上，茲不贅述，因此只做重要點(diǎn)敘述， 當(dāng)視覺系統(tǒng)3與脈沖編碼器6安裝于不同一臺(tái)機(jī)器人（即機(jī)器人1和機(jī)器人2)時(shí)，機(jī)器人 2等待工件4進(jìn)入視覺拍攝區(qū)域5后，進(jìn)行拍照獲取視覺數(shù)據(jù)，然后將視覺數(shù)據(jù)傳送給機(jī)器 人1后，機(jī)器人2進(jìn)行別的工作；機(jī)器人1在待抓取接近點(diǎn)，等待機(jī)器人2送來(lái)的視覺數(shù)據(jù)； 完成數(shù)據(jù)接收以后，機(jī)器人1通過脈沖編碼器6的位置信息計(jì)算出工作軌跡的補(bǔ)償量，并執(zhí) 行補(bǔ)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(jī)器人工作區(qū)域的分開，解決兩個(gè) 區(qū)域重合時(shí)產(chǎn)生相互沖突和干涉，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)端視覺定位用于近端工作軌跡補(bǔ)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(bǔ)償軌跡，較動(dòng)態(tài)線形跟蹤技術(shù) 補(bǔ)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(jì)算結(jié)果，較動(dòng)態(tài) 線性跟蹤技術(shù)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(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的實(shí)施方式及保護(hù)范 圍，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠意識(shí)到凡運(yùn)用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)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(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種使用視覺系統(tǒng)對(duì)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(jī)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(dòng)，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(jìn)行直線傳輸并于一段距離后停止，所述脈 沖編碼器（6)檢測(cè)出所述直線傳送帶（2)進(jìn)行移動(dòng)后所產(chǎn)生的直線距離數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳 輸給所述機(jī)器人（1)，所述機(jī)器人（1)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并計(jì)算出所需要的工作軌跡的補(bǔ)償 量，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，最后所述機(jī)器人（1)將對(duì)所述工件（4)實(shí)施動(dòng)作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用視覺系統(tǒng)對(duì)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(jī)器人（1)分別位于所述直線傳送帶（2)的兩端，不會(huì)產(chǎn) 生相互沖突和干涉。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用視覺系統(tǒng)對(duì)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(jù)權(quán)利要求1所述的使用視覺系統(tǒng)對(duì)直線傳送帶上工件定位的裝置和方法，其特 征在于，所述機(jī)器人（1)位于所述工作區(qū)域（7)的正前方。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用視覺系統(tǒng)對(duì)直線傳送帶上工件定位的裝置和方法，其特 征在于，所述機(jī)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(cè)，所述脈沖 編碼器（6)位于所述直線傳送帶（2)的另一側(cè)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用視覺系統(tǒng)對(duì)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(jù)權(quán)利要求1所述的使用視覺系統(tǒng)對(duì)直線傳送帶上工件定位的裝置和方法，其特 征在于，所述機(jī)器人（1)與所述脈沖編碼器（6)之間通過局域網(wǎng)連接，所述視覺系統(tǒng)（3)與 所述機(jī)器人（1)之間通過局域網(wǎng)連接。
【文檔編號(hào)】B65G43/00GK104108579SQ201410336533
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】楊恒亮, 王萌玨, 王鑫, 張曉榮 申請(qǐng)人:上海發(fā)那科機(jī)器人有限公司