CN108168433A - 一种基于视觉的零件位姿检测调整装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于视觉的零件位姿检测调整装置及方法，包括托盘、摄像机、激光传感器、零件翻转机构、底板和控制器，所述托盘设置于所述底板的上表面并可相对于所述底板转动，所述摄像机和所述激光传感器均设置于所述底板上，所述摄像机的镜头和所述激光传感器的发射端相互平齐且均正对于所述托盘的上方设置，所述摄像机、激光传感器和零件翻转机构分别与所述控制器电连接。本发明通过在零件位姿检测调整装置上设置摄像机、激光传感器、零件翻转机构和控制器，实现对零件位姿的检测和调整，代替了人工检测，从而提高了生产效率且检测结果可靠性高。

Description

一种基于视觉的零件位姿检测调整装置及方法

技术领域

本发明涉及零件检测领域，具体涉及一种基于视觉的零件位姿检测调整装置及方法。

背景技术

现在工业自动化流水线生产中，涉及到多种的检测和识别，如产品是否有缺陷，产品的位置、姿势、正反面等是否正确，大部分检测都需要实时人工检测，导致很多工厂雇佣大批量工人进行检测，增加工厂的人工成本，也未能保证零缺陷(即“100％的合格率”)。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种基于视觉的零件位姿检测调整装置及方法，本发明通过在零件位姿检测调整装置上设置摄像机、激光传感器、零件翻转机构和控制器，实现对零件位姿的检测和调整，代替了人工检测，从而提高了生产效率且检测结果可靠性高。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于视觉的零件位姿检测调整装置，包括托盘、摄像机、激光传感器、零件翻转机构、底板和控制器，所述托盘设置于所述底板的上表面并可相对于所述底板转动，所述摄像机和所述激光传感器均设置于所述底板上，所述摄像机的镜头和所述激光传感器的发射端相互平齐且均正对于所述托盘的上方设置，所述零件翻转机构包括升降结构、旋转结构和夹持结构，所述升降结构固定设置于所述底板上，所述升降结构的动力输出端与所述旋转结构连接并带动所述旋转结构升降运动，所述旋转结构的动力输出端与所述夹持结构连接并可带动所述夹持结构升降运动和旋转运动，所述摄像机、激光传感器和零件翻转机构分别与所述控制器电连接。

作为优选方案，所述基于视觉的零件位姿检测调整装置还包括光源，所述光源设置于所述底板的上表面并与所述摄像机的镜头相对设置，所述托盘设置于所述光源与所述摄像机之间。

作为优选方案，所述托盘的底部轴心处连接有伺服电机，所述伺服电机与所述控制器电连接。

作为优选方案，所述升降结构为升降气缸，所述旋转结构为旋转气缸，所述升降气缸的缸体与所述底板固定连接，所述升降气缸的活塞杆与所述旋转气缸的缸体连接。

作为优选方案，所述夹持结构包括卡抓气缸和卡抓，所述卡抓安装在所述卡抓气缸上，所述卡抓气缸与所述旋转结构的动力输出端连接。

作为优选方案，所述基于视觉的零件位姿检测调整装置还包括摄像机固定座，所述摄像机固定座与所述底板固定连接，所述摄像机可拆卸的连接在所述摄像机固定座上。

作为优选方案，所述基于视觉的零件位姿检测调整装置还包括传感器固定座，所述传感器固定座与所述底板固定连接，所述激光传感器可拆卸的连接在所述传感器固定座上。

作为优选方案，所述光源为面光源。

作为优选方案，所述托盘和所述伺服电机之间设有轴承座，所述轴承座内安装有球轴承，所述轴承座与所述底板固定连接，所述托盘的底部轴心处设有带轴孔的套筒，所述套筒穿设于所述球轴承的内圈内并通过所述轴孔与所述伺服电机的输出轴连接。

为实现上述相同目的，本发明提供了一种基于视觉的零件位姿检测调整方法，包括如下步骤，

S001、将零件放置于托盘上，启动伺服电机带动所述托盘相对于底板转动；

S002、利用摄像机对零件进行拍照并将所拍摄的照片传输至控制器；

S003、通过所述控制器采集所述照片的灰度值并将所采集的灰度值与预设值进行对比，进而判断所述零件摆放位置是否正确，若所述零件摆放位置错误，则所述控制器控制所述零件翻转机构启动并对零件的摆放位置进行调整，若所述零件摆放位置正确，则进入下一个步骤；

S004、启动激光传感器检测零件表面的加工位，当所述激光传感器检测到零件表面的加工位时，所述控制器控制所述伺服电机停止，完成对零件位姿的调整。

本发明所提供的一种基于视觉的零件位姿检测调整装置，该装置通过摄像机拍摄所检测的零件的照片，然后将照片传输至控制器，控制器采集照片的灰度值，由于零件的上端与下端的结构不同，因此，所述照片的上部与下部的灰度值存在区别，并预先在控制器内存入零件上端与下端的灰度值范围，将所采集的灰度值与预设值进行对比，从而判断所述零件摆放的方向是否正确，若检测结果显示零件摆放方向错误，则控制器控制所述零件翻转机构先通过夹持结构夹持住所述零件，再通过升降结构使件零件上升一定高度，然后通过旋转结构将零件的方向进行调整，再将调整好方向的零件重新放回托盘，由于零件随托盘转动，使激光传感器的发射正对于所述零件，当零件旋转至零件表面的加工位与所述激光传感器正对时(如在零件表面所加工的缺口与激光传感器正对时)，激光传感器检测到目标加工位(缺口)，将检测结果传输至控制器，此时，控制器控制所述托盘停止转动，使得零件的加工位(缺口)正对于所述激光传感器，通过上述过程，既实现了对零件摆放方位的检测和调整，同时也使零件加工位朝向指定方向，从而实现了对零件位姿的检测与调整，上述过程无需人工参与即可完成对零件位姿的调整，代替了人工检测，从而提高了生产效率且检测结果可靠性高。

此外，本发明还提供了一种基于视觉的零件位姿检测调整方法，该方法通过摄像机拍摄所检测的零件的照片，然后将照片传输至控制器，控制器采集照片的灰度值，由于零件的上端与下端的结构不同，因此，所述照片的上部与下部的灰度值存在区别，预先在控制器内存入零件上端与下端的灰度值范围，将所采集的灰度值与预设值进行对比，从而判断所述零件摆放的方向是否正确，若检测结果显示零件摆放方向错误，则控制器控制所述零件翻转机构先通过夹持结构夹持住所述零件，再通过升降结构使件零件上升一定高度，然后通过旋转结构将零件的方向进行调整，再将调整好方向的零件重新放回托盘，由于零件随托盘转动，使激光传感器的发射正对于所述零件，当零件旋转至零件表面的加工位与所述激光传感器正对时(如在零件表面所加工的缺口与激光传感器正对时)，激光传感器检测到目标加工位(缺口)，将检测结果传输至控制器，此时，控制器控制所述托盘停止转动，使得零件的加工位(缺口正对于激光传感器)，通过上述过程，既实现了对零件摆放方位的检测和调整，同时也使零件加工位朝向指定方向，从而实现了对零件位姿的检测与调整，上述过程无需人工参与即可完成对零件位姿的调整，代替了人工检测，从而提高了生产效率且检测结果可靠性高。

附图说明

图1为本发明一种基于视觉的零件位姿检测调整装置的结构示意图；

图2为零件翻转机构的结构示意图；

图3为夹持结构的结构示意图；

图4为托盘与伺服电机连接处的结构分解图；

图5为利用本发明所提供的装置对零件进行检测调整时的结构示意图。

其中：1、托盘；2、底板；3、摄像机固定座；4、摄像机；5、夹持结构；6、旋转结构；7、升降结构；8、激光传感器；9、传感器固定座；10、光源；11、零件；12、卡抓；13、卡抓气缸；14、轴承座；15、球轴承；16、伺服电机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1-5所示为本实施例所提供的一种基于视觉的零件11位姿检测调整装置，包括托盘1、摄像机4、激光传感器8、零件11翻转机构、底板2和控制器，所述托盘1设置于所述底板2的上表面并可相对于所述底板2转动，所述摄像机4和所述激光传感器8均设置于所述底板2上，所述摄像机4的镜头和所述激光传感器8的发射端相互平齐且均正对于所述托盘1的上方设置，所述零件11翻转机构包括升降结构7、旋转结构6和夹持结构5，所述升降结构7固定设置于所述底板2上，所述升降结构7的动力输出端与所述旋转结构6连接并带动所述旋转结构6升降运动，所述旋转结构6的动力输出端与所述夹持结构5连接并可带动所述夹持结构5升降运动和旋转运动，所述摄像机4、激光传感器8和零件11翻转机构分别与所述控制器电连接。装置通过摄像机4拍摄所检测的零件11的照片，然后将照片传输至控制器，控制器采集照片的灰度值，由于零件11的上端与下端的结构不同，因此，所述照片的上部与下部的灰度值存在区别，并预先在控制器内存入零件11上端与下端的灰度值范围，将所采集的灰度值与预设值进行对比，从而判断所述零件11摆放的方向是否正确，若检测结果显示零件11摆放方向错误，则控制器控制所述零件11翻转机构先通过夹持结构5夹持住所述零件11，再通过升降结构7使件零件11上升一定高度，然后通过旋转结构6将零件11的方向进行调整，再将调整好方向的零件11重新放回托盘1，由于零件11随托盘1转动，使激光传感器8的发射正对于所述零件11，当零件11旋转至零件11表面的加工位与所述激光传感器8正对时(如在零件11表面所加工的缺口与激光传感器8正对时)，激光传感器8检测到目标加工位，如图5所示，本实施例中，零件11的加工位为在零件11上端端口处加工的缺口，将检测结果传输至控制器，此时，控制器控制所述托盘1停止转动，使得零件11的加工位(缺口)正对于所述激光传感器8，通过上述过程，既实现了对零件11摆放方位的检测和调整，同时也使零件11加工位朝向指定方向，从而实现了对零件11位姿的检测与调整，上述过程无需人工参与即可完成对零件11位姿的调整，代替了人工检测，从而提高了生产效率且检测结果可靠性高。

进一步的，如图1所示，所述基于视觉的零件11位姿检测调整装置还包括光源10，所述光源10设置于所述底板2的上表面并与所述摄像机4的镜头相对设置，所述托盘1设置于所述光源10与所述摄像机4之间。通过设置光源10，光源10可透过零件11上端的缺口照射于摄像机4镜头上，所拍摄的照片明暗分明，使得所述摄像机4可以完整拍摄出零件11的外部结构特征，方便后续控制器准确的提取出照片的灰度，从而提高检测结果的准确性。

本实施例中，所述托盘1的底部轴心处连接有伺服电机16，所述伺服电机16与所述控制器电连接。通过所述控制器控制所述伺服电机16的启停，从而实现托盘1的转动或停止。如图2所示，本实施例中，所述升降结构7为升降气缸，所述旋转结构6为旋转气缸，所述升降气缸的缸体与所述底板2通过支架固定连接，所述升降气缸的活塞杆与所述旋转气缸的缸体通过支架连接，所述夹持结构5包括卡抓气缸13和卡抓12，所述卡抓12安装在所述卡抓气缸13上，所述卡抓气缸13与所述旋转结构6的动力输出端连接。所述基于视觉的零件11位姿检测调整装置还包括摄像机固定座3，所述摄像机固定座3与所述底板2固定连接，所述摄像机4可拆卸的连接在所述摄像机固定座3上。所述基于视觉的零件11位姿检测调整装置还包括传感器固定座9，所述传感器固定座9与所述底板2固定连接，所述激光传感器8可拆卸的连接在所述传感器固定座9上。所述光源10为面光源，采用面光源，可保证照射于零件11各部位的光线相对均匀，提高了所拍摄出的照片的质量。

进一步的，如图4所示，所述托盘1和所述伺服电机16之间设有轴承座14，所述轴承座14内安装有球轴承15，所述轴承座14与所述底板2固定连接，所述托盘1的底部轴心处设有带轴孔的套筒，所述套筒穿设于所述球轴承15的内圈内并通过所述轴孔与所述伺服电机16的输出轴连接。由于托盘1的下端面抵接于轴承座14的端面上，轴承座14与底板2通过螺栓固定连接，当零件11放置于托盘1上时，托盘1所承受的压力绝大部分传递至底板2，有效的防止了由于零件11过重而对伺服电机16造成损坏。

本发明还提供了一种基于视觉的零件11位姿检测调整方法，包括如下步骤，

S001、将零件11放置于托盘1上，启动伺服电机16带动所述托盘1相对于底板2转动；

S002、利用摄像机4对零件11进行拍照并将所拍摄的照片传输至控制器；

S003、通过所述控制器采集所述照片的灰度值并将所采集的灰度值与预设值进行对比，进而判断所述零件11摆放位置是否正确，若所述零件11摆放位置错误，则所述控制器控制所述零件11翻转机构启动并对零件11的摆放位置进行调整，若所述零件11摆放位置正确，则进入下一个步骤；

S004、启动激光传感器8检测零件11表面的加工位，当所述激光传感器8检测到零件11表面的加工位时，所述控制器控制所述伺服电机16停止，完成对零件11位姿的调整。

本发明所提供的方法通过摄像机4拍摄所检测的零件11的照片，然后将照片传输至控制器，控制器采集照片的灰度值，由于零件11的上端与下端的结构不同，因此，所述照片的上部与下部的灰度值存在区别，预先在控制器内存入零件11上端与下端的灰度值范围，将所采集的灰度值与预设值进行对比，从而判断所述零件11摆放的方向是否正确，若检测结果显示零件11摆放方向错误，则控制器控制所述零件11翻转机构先通过夹持结构5夹持住所述零件11，再通过升降结构7使件零件11上升一定高度，然后通过旋转结构6将零件11的方向进行调整，再将调整好方向的零件11重新放回托盘1，由于零件11随托盘1转动，使激光传感器8的发射正对于所述零件11，当零件11旋转至零件11表面的加工位与所述激光传感器8正对时(如在零件11表面所加工的缺口与激光传感器8正对时)，激光传感器8检测到目标加工位(缺口)，将检测结果传输至控制器，此时，控制器控制所述托盘1停止转动，使得零件11的加工位(缺口正对于激光传感器8)，通过上述过程，既实现了对零件11摆放方位的检测和调整，同时也使零件11加工位朝向指定方向，从而实现了对零件11位姿的检测与调整，上述过程无需人工参与即可完成对零件11位姿的调整，代替了人工检测，从而提高了生产效率且检测结果可靠性高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于视觉的零件位姿检测调整装置，其特征在于，包括托盘、摄像机、激光传感器、零件翻转机构、底板和控制器，所述托盘设置于所述底板的上表面并可相对于所述底板转动，所述摄像机和所述激光传感器均设置于所述底板上，所述摄像机的镜头和所述激光传感器的发射端相互平齐且均正对于所述托盘的上方设置，所述零件翻转机构包括升降结构、旋转结构和夹持结构，所述升降结构固定设置于所述底板上，所述升降结构的动力输出端与所述旋转结构连接并带动所述旋转结构升降运动，所述旋转结构的动力输出端与所述夹持结构连接并可带动所述夹持结构升降运动和旋转运动，所述摄像机、激光传感器和零件翻转机构分别与所述控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的基于视觉的零件位姿检测调整装置，其特征在于，所述基于视觉的零件位姿检测调整装置还包括光源，所述光源设置于所述底板的上表面并与所述摄像机的镜头相对设置，所述托盘设置于所述光源与所述摄像机之间。

3.根据权利要求1所述的基于视觉的零件位姿检测调整装置，其特征在于，所述托盘的底部轴心处连接有伺服电机，所述伺服电机与所述控制器电连接。

4.根据权利要求1所述的基于视觉的零件位姿检测调整装置，其特征在于，所述升降结构为升降气缸，所述旋转结构为旋转气缸，所述升降气缸的缸体与所述底板固定连接，所述升降气缸的活塞杆与所述旋转气缸的缸体连接。

5.根据权利要求1所述的基于视觉的零件位姿检测调整装置，其特征在于，所述夹持结构包括卡抓气缸和卡抓，所述卡抓安装在所述卡抓气缸上，所述卡抓气缸与所述旋转结构的动力输出端连接。

6.根据权利要求1所述的基于视觉的零件位姿检测调整装置，其特征在于，所述基于视觉的零件位姿检测调整装置还包括摄像机固定座，所述摄像机固定座与所述底板固定连接，所述摄像机可拆卸的连接在所述摄像机固定座上。

7.根据权利要求1所述的基于视觉的零件位姿检测调整装置，其特征在于，所述基于视觉的零件位姿检测调整装置还包括传感器固定座，所述传感器固定座与所述底板固定连接，所述激光传感器可拆卸的连接在所述传感器固定座上。

8.根据权利要求2所述的基于视觉的零件位姿检测调整装置，其特征在于，所述光源为面光源。

9.根据权利要求3所述的基于视觉的零件位姿检测调整装置，其特征在于，所述托盘和所述伺服电机之间设有轴承座，所述轴承座内安装有球轴承，所述轴承座与所述底板固定连接，所述托盘的底部轴心处设有带轴孔的套筒，所述套筒穿设于所述球轴承的内圈内并通过所述轴孔与所述伺服电机的输出轴连接。

10.一种基于视觉的零件位姿检测调整方法，其特征在于，包括如下步骤，

S001、将零件放置于托盘上，启动伺服电机带动所述托盘相对于底板转动；

S002、利用摄像机对零件进行拍照并将所拍摄的照片传输至控制器；

S003、通过所述控制器采集所述照片的灰度值并将所采集的灰度值与预设值进行对比，进而判断所述零件摆放位置是否正确，若所述零件摆放位置错误，则所述控制器控制所述零件翻转机构启动并对零件的摆放位置进行调整，若所述零件摆放位置正确，则进入下一个步骤；

S004、启动激光传感器检测零件表面的加工位，当所述激光传感器检测到零件表面的加工位时，所述控制器控制所述伺服电机停止，完成对零件位姿的调整。