一种基于视觉监测智能抓取的板材输送设备以及方法与流程

1.本发明涉及板材加工领域，尤其涉及一种基于视觉监测智能抓取的板材输送设备以及方法。


背景技术：

2.在板材加工时，为了节省材料，往往需要套料加工，以冲压为例，在冲压完成一种材料后，剩余的板材还能够对另外一个材料进行冲压，这样能够更加充分地利用板材。
3.在不同的冲压设备之间对板材移动时，由于在完成不同的套料加工后，剩余板材的形状会不同，通过普通的吸盘很难适应不同形状的板材。
4.

技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种基于视觉监测智能抓取的板材输送设备以及方法，该输送设备的吸盘组件能够调整相对位置，适用于移动套料加工中的板材。
6.为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种基于视觉监测智能抓取的板材输送设备，包括：
7.安装框架；
8.多个吸盘组件，用于将板材吸起，通过驱动组件安装在安装框架上，驱动组件能够驱动吸盘组件相对安装框架在安装框架所在的平面内移动并且每个吸盘组件能够相对安装框架独立移动；所述吸盘组件包括：
9.吸盘，吸气端朝下；
10.导气筒，竖向设置，其下端与吸盘的上端连通；
11.连接筒，设置在导气筒的上端且与导气筒同轴，其上端封堵，下端开口，在所述连接筒上设置有进气口，所述进气口通过管道与所述负压装置连通；
12.安装筒，套在导气筒上且与导气筒同轴设置，连接在驱动组件上。
13.优选地，所述吸盘组件还包括：
14.第一导向筒，设置在所述连接筒内，所述第一导向筒的上端固定在所述连接筒的顶部的下表面上，所述第一导向筒的下端伸入到导气筒中，所述第一导向筒与所述导气筒同轴设置；
15.第二导向筒，设置在所述导气筒内，所述第二导向筒的上端套在所述第一导向筒上且所述第一导向筒相对所述第一导向筒能够上下移动以使所述第二导向筒的下端能够从所述吸盘向下伸出或者向上缩回；
16.摄像头，设置在第二导向筒的下端且朝下拍摄，所述第二导向筒至少下端部分透明。
17.优选地，在所述第一导向筒的下端的外侧面上设置有一圈第一凸缘，在所述第二导向筒的上端的内侧面上设置有一圈第二凸缘，所述第一凸缘的上表面能够抵靠在所述第
二凸缘的下表面上；在所述第一导向筒上套设有第二弹簧，所述第二弹簧的上端抵靠在所述第一导向筒的顶部的下表面，下端抵靠在所述第二凸缘的上表面，所述第二弹簧的长度等于在第二凸缘抵靠在第一凸缘上时第二凸缘上表面与连接筒的下表面的距离。
18.优选地，在所述安装筒的上端设置有压力传感器，所述导气筒贯穿所述压力传感器，在导气筒的位于压力传感器的上方部分螺纹设置有螺帽，所述螺帽能够抵靠在所述压力传感器的上表面，所述导气筒相对所述压力传感器能够上下移动，所述压力传感器用于检测在板材被吸起时板材对吸盘的作用力。
19.优选地，在所述导气筒的靠近下端的位置处设置有配合部，所述配合部的横截面的形状与安装筒的内表面的横截面的形状一致且所述配合部能够相对所述安装筒上下移动，所述配合部至少部分地插入到所述安装筒内；在所述导气筒上套有第一弹簧，所述第一弹簧的上端抵靠在所述压力传感器的下表面，所述第一弹簧的下端抵靠在所述配合部的上表面，所述第一弹簧始终处于被压缩的状态。
20.优选地，所述驱动组件包括：
21.多个第一驱动臂和多个第二驱动臂，每个吸盘组件对应一个第一驱动臂和一个第二驱动臂，第一驱动臂与第二驱动臂的延伸方向相互垂直，且所述安装框架为方形，第一驱动臂和第二驱动臂分别平行于安装框架的两条相互垂直的边，第一驱动臂位于第二驱动臂的上方；在所述第一驱动臂上设置有沿着其长度方向延伸的第一滑槽，在所述第二驱动臂上设置有沿着其长度方向延伸的第二滑槽，所述第一滑槽在上下方向上贯穿第一驱动臂，所述第二滑槽在上下方向上贯穿第二驱动臂，每个吸盘组件上的安装筒分别位于对应的第一滑槽和第二滑槽中，并且所述安装筒相对于第一滑槽和第二滑槽可滑动；所述第一驱动臂和第二驱动臂能够分别沿着垂直于其延伸方向的水平方向移动。
22.优选地，所述驱动组件还包括：
23.多个第一导向杆，设置在所述安装框架上，多个第一导向杆相互平行且平行于第一驱动臂的移动方向，每个第一导向杆的两端固定在安装框架上，每个第一驱动臂的两端分别可滑动地设置在一个第一导向杆上；
24.多个第二导向杆，设置在所述安装框架上，多个第二导向杆相互平行且平行于第二驱动臂的移动方向，每个第二导向杆的两端固定在安装框架上，每个第二驱动臂的两端分别可滑动地设置在一个第二导向杆上。
25.优选地，在所述安装筒的外侧面的上下两端分别设置有上限位环和下限位环，所述上限位环的下表面抵靠在所述第一驱动臂的上表面，所述下限位环的上表面抵靠在所述第二驱动臂的下表面；所述安装筒的与第一滑槽的两侧表面配合的位置处设置成平面，所述安装筒的与第二滑槽的两侧表面配合的位置处设置成平面。
26.优选地，所述驱动组件还包括：
27.第一传动带，用于带动第一驱动臂沿着预定的方向移动，所述第一传动带依次穿过第一驱动臂并通过离合机构与所述第一驱动臂连接，所述第一传动带通过离合机构能够与第一驱动臂传动连接或者传动断开；
28.多个第一转向轮，设置在所述安装框架的上表面，所述第一传动带依次绕在多个第一转向轮上，多个第一转向轮用于改变第一传动带的方向；
29.第二传动带，用于带动第二驱动臂沿着预定的方向移动，第二传动带依次穿过第
二驱动臂并通过离合机构与第二驱动臂连接，所述第二传动带通过离合机构能够与第二驱动臂传动连接或者传动断开；
30.多个第二转向轮，设置在所述安装框架的下表面，第二传动带依次绕在多个第二转向轮上，多个转向轮用于改变第二传动带的方向。
31.本发明还提供了一种板材输送方法，采用上述板材输送设备，其特征在于，具体包括如下步骤：
32.步骤一：所述板材输送设备移动到所述板材的正上方；
33.步骤二：每个吸盘组件的摄像头对所述板材进行拍摄，并根据拍摄的图片判断每个吸盘组件的正下方是否具有可供吸起的板材；
34.步骤三：如果每个吸盘组件的正下方具有可供吸起的板材，所述板材输送设备向下移动，直到所有的吸盘组件吸住板材；
35.步骤四：移动板材输送设备，将板材移动到需要的位置；
36.在执行步骤三时，如果部分吸盘组件的正下方没有可供吸起的板材，分以下步骤执行：
37.步骤3.1：根据拍摄的图片判断正下方没有板材的吸盘组件能否移动到板材的正上方；
38.步骤3.2：如果能，驱动组件带动正下方没有板材的吸盘组件移动板材的正上方，所述板材输送设备向下移动，直到所有的吸盘组件吸住板材；如果不能，所述板材输送设备向下移动，仅正下方具有板材的吸盘组件工作，将板材吸住；
39.在执行步骤四时，具体包括如下步骤：
40.步骤4.1：先将板材输送设备向上移动一段距离；
41.步骤4.2：获取压力传感器检测的数据，判断工作的吸盘组件所受的力是否超过预定值；
42.步骤4.3：如果未超过预定值，板材输送设备将板材移动到需要的位置；如果部分工作的吸盘组件所受的力超过预定值，板材输送设备重新将板材放回到原来的位置，并根据所受的力，移动受力超过预定值的吸盘组件，受力超过预定值的吸盘组件向着远离其它工作的吸盘组件的方向移动预定的距离，移动完成后，板材输送设备再次将板材吸住并移动到需要的位置。
43.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
44.该板材输送设备的多个吸盘组件的相对位置能够调节，适用于板材套料加工中对板材的输送。
附图说明
45.图1-4是根据本发明的立体图；
46.图5是第一驱动臂或第二驱动臂的结构图；
47.图6是离合机构的结构图；
48.图7和图8是吸盘组件的结构图。
具体实施方式
49.以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
50.实施例一
51.如图1-8所示，一种基于视觉监测智能抓取的板材输送设备，包括安装框架1和安装在安装框架1上多个吸盘组件3，多个吸盘组件3能够相对安装框架1移动且不同的吸盘组件3的移动相互独立，所述吸盘组件3能够移动到需要的位置，将板材吸起，所述吸盘组件3采用驱动组件2驱动。
52.所述吸盘组件3包括吸盘31、导气筒32、安装筒33，所述吸盘31的工作端朝下，导气筒32竖向设置且其下端安装在吸盘31的上端。所述导气筒32的上端通过管道与负压装置连通，进而实现对板材的吸附。所述安装筒33套在所述导气筒32上并且导气筒32设置在所述安装筒33上，所述安装筒33与所述驱动组件2连接。
53.进一步，所述吸盘组件3还包括连接筒35，所述连接筒35与所述导气筒32的上端螺纹连接，所述连接筒35的上端封堵有，下端开口，在所述连接筒35上设置有进气口351，所述进气口351通过管道与所述负压装置连通。
54.在所述连接筒35内设置有第一导向筒37，所述第一导向筒37的上端固定在所述连接筒35的顶部的下表面上，所述第一导向筒37的下端伸入到导气筒32中，所述第一导向筒37的轴线分别与连接筒35的轴线、导气筒32的轴线共线，在所述导气筒32内设置有第二导向筒38，所述第二导向筒38的上端套在所述第一导向筒37上且所述第一导向筒38相对所述第一导向筒37能够上下移动以使所述第二导向筒38的下端能够从所述吸盘31向下伸出或者向上缩回。
55.在所述第二导向筒38内设置有摄像头310，所述摄像头310朝下拍摄，所述第二导向筒38采用透明材料制成且下端封堵，通过摄像头310能够对吸盘31正下方的板材进行拍摄，进而判断板材的位置并判断在其正下方是否具有可供吸住的板材部分。如果有，该吸盘31不需要相对安装框架1移动，当需要吸起板材时，整个板材输送设备向下移动，第二导向筒38先接触到板材，第二导向筒38在板材的推抵下向上移动直到吸盘31吸住板材。所述摄像头310通过导线311与设置在外部的控制器连通，所述导线311向上沿着第二导向筒38、第一导向筒37并贯穿所述连接筒35的顶部。
56.进一步，在所述第一导向筒37的下端的外侧面上设置有一圈第一凸缘312，在所述第二导向筒38的上端的内侧面上设置有一圈第二凸缘313，所述第一凸缘312的上表面能够抵靠在所述第二凸缘313的下表面上。在所述第一导向筒37上套设有第二弹簧39，所述第二弹簧39的上端抵靠在所述第一导向筒37的顶部的下表面，下端抵靠在所述第二凸缘313的上表面，所述第二弹簧39至少在第二导向筒38的下端完全缩回到吸盘31内时被压缩，优选地，所述第二弹簧39的长度等于在第二凸缘313抵靠在第一凸缘312上时第二凸缘313上表面与连接筒35的下表面的距离，这样既能够保证第二导向筒38在不受外力时能够向下从吸盘31伸出，也能够保证在第二导向筒38抵靠在板材上时，能够较为容易向上移动。
57.在所述安装筒33的上端设置有压力传感器312，所述导气筒32贯穿所述压力传感器32，在导气筒32的位于压力传感器312的上方部分螺纹设置有螺帽36，所述螺帽36能够抵靠在所述压力传感器312的上表面，所述导气筒32相对所述压力传感器312能够上下移动，
这样吸盘31所受的力就会作用在压力传感器312上。通过压力传感器312，能够获取每个吸盘31吸附板材后所受的力，并根据每个吸盘31所受的力能够判断是否已经将板材吸起，并且将不同的吸盘31所受的力进行对比，判断板材重心大概的位置，并在不同的吸盘31所受的力偏差超过预设值时，重新调整吸盘31的位置，使板材的重心尽可能地位于多个吸盘31的重心处，即使多个吸盘31的受力尽可能地均匀。
58.在所述导气筒32的靠近下端的位置处设置有配合部321，所述配合部321的横截面的形状与安装筒33的内表面的横截面的形状一致且所述配合部321能够相对所述安装筒33上下移动，所述配合部321至少部分地插入到所述安装筒33内，配合部321能够起到导向的作用。
59.在所述导气筒32上套有第一弹簧34，所述第一弹簧34的上端抵靠在所述压力传感器312的下表面，所述第一弹簧34的下端抵靠在所述配合部321的上表面，所述弹簧始终处于被压缩的状态，以使所述导气筒32始终具有向下移动的趋势，并且第一弹簧34还能够起到缓冲的作用。
60.所述驱动组件2包括多个第一驱动臂21和多个第二驱动臂25，每个吸盘组件3对应一个第一驱动臂21和一个第二驱动臂25，第一驱动臂21与第二驱动臂25的延伸方向相互垂直，且所述安装框架1为方形，第一驱动臂21和第二驱动臂25分别平行于安装框架1的两条相互垂直的边。第一驱动臂21位于第二驱动臂25的上方。
61.在所述第一驱动臂21上设置有沿着其长度方向延伸的第一滑槽211，在所述第二驱动臂25上设置有沿着其长度方向延伸的第二滑槽251，所述第一滑槽211在上下方向上贯穿第一驱动臂21，所述第二滑槽251在上下方向上贯穿第二驱动臂25，每个吸盘组件3上的安装筒33分别位于对应的第一滑槽211和第二滑槽251中，并且所述安装筒33相对于第一滑槽211和第二滑槽251可滑动。所述第一驱动臂21和第二驱动臂25能够分别沿着垂直于其延伸方向的水平方向移动，当第一驱动臂21移动时，能够带动安装筒33在第二滑槽251上来回移动，同样，当第二驱动臂25移动时，能够带动安装筒33在第一滑槽211内移动，进而能够实现对吸盘组件3的移动。
62.在所述安装框架1上设置有多个第一导向杆212，多个第一导向杆212相互平行且平行于第一驱动臂21的移动方向，每个第一导向杆212的两端固定在安装框架1上，每个第一驱动臂21的两端分别可滑动地设置在一个第一导向杆212上。同时，在所述安装框架1上还设置有多个第二导向杆252，多个第二导向杆252相互平行且平行于第二驱动臂25的移动方向，每个第二驱动臂25的两端分别可滑动地设置在一个第二导向杆252上。
63.进一步，在所述安装筒33的外侧面的上下两端分别设置有上限位环331和下限位环332，所述上限位环331的下表面抵靠在所述第一驱动臂21的上表面，所述下限位环332的上表面抵靠在所述第二驱动臂25的下表面，这样能够保证安装筒33的稳定性。
64.为了能够进一步保证安装筒33的稳定性，所述安装筒33的与第一滑槽211的两侧表面配合的位置处设置成平面，所述安装筒33的与第二滑槽251的两侧表面配合的位置处设置成平面，增加安装筒33与第一滑槽211和第二滑槽251的接触面积。
65.所述驱动组件2还包括第一传动带22，所述第一传动带22用于带动第一驱动臂21沿着预定的方向移动，所述第一传动带22依次穿过第一驱动臂21并通过离合机构4与所述第一驱动臂21连接，通过控制离合机构4的离合，第一传动带22能够带动需要的第一驱动臂
21来回移动。在所述安装框架1的上表面设置有多个第一转向轮23，所述第一传动带22依次绕在多个第一转向轮23上，多个第一转向轮23用于改变第一传动带22的方向。优选地，在所述安装框架1的上表面设置有一圈第一安装槽11，所述第一转向轮23以及第一传动带22位于第一安装槽11中。在第一安装槽11的开口处设置有第一盖板13，用于将第一安装槽11盖住。在安装框架1设置有第一驱动电机24，所述第一驱动电机24与其中一个第一转向轮23连接，通过第一驱动电机24驱动第一传动带22。
66.所述驱动组件2还包括第二传动带26，所述第二传动带26用于带动第二驱动臂25沿着预定的方向移动，第二传动带26依次穿过第二驱动臂25并通过离合机构4与第二驱动臂25连接，通过控制离合机构4的离合，第二传动带26能够带动需要的第二驱动臂25移动。在所述安装框架1的下表面设置有多个第二转向轮27，第二传动带26依次绕在多个第二转向轮27上。优选地，在所述安装框架1的下表面设置有一圈第二安装槽12，所述第二传动带26和第二转向轮27设置在第二安装槽12中。在安装框架1上设置有第二驱动电机28，所述第二驱动电机28与其中一个第二转向轮27传动连接，通过第二驱动电机28能够带动第二驱动臂25移动。同样，在第二安装槽12的开口处设置有第二盖板14。
67.优选地，在第一驱动臂21和第二驱动臂25的一端均设置有安装孔213，所述离合机构4设置在安装孔213内。所述离合机构4包括设置在安装孔213的底部上的底板47、竖向设置在底板47上的固定板43、可转动地设置在底板47上的活动板42，第一传动带22或第二传动带26能够从活动板42与固定板43之间的间隙穿过，所述活动板42能够沿着靠近或者远离固定板43的方向转动进而能够将第一传动带22或第二传动带26夹紧或者松开，当夹紧时，第一传动带22或第二传动带26能够带动第一驱动臂21或第二驱动臂25移动，当松开时，第一传动带22或第二传动带26不能够第一驱动臂21或第二驱动臂25移动。
68.优选地，所述活动板42通过转轴45设置在所述底板47上，在所述转轴45上设置有扭簧46，所述扭簧46使活动板42始终具有向着固定板43移动的趋势。在所述底板47上且相对于活动板42与所述固定板43相反的一侧设置有电磁铁41，所述电磁铁41能够吸引所述活动板42，进而将活动板42向着远离所述固定板43的方向移动，从而松开第一传动带22或者第二传动带26。优选地，在所述活动板42的面向固定板43的一侧设置有多个压紧齿44。
69.优选地，所述板材输送设备还包括连接机构5，用于与其它的驱动设备连接，例如可以安装在机械手的自由端上，机械手带动所述板材输送设备移动。优选地，可以在安装框架1的上侧安装第一直线模组51和第二直线模组52，所述第二直线模组52设置在第一直线模组51的输出端上，所述连接机构5设置在第二直线模组52的输出端上。
70.实施例二
71.该实施例为实施例一的使用方法，具体包括如下步骤：
72.步骤一：所述板材输送设备移动到所述板材的正上方；
73.步骤二：每个吸盘组件3的摄像头310对所述板材进行拍摄，并根据拍摄的图片判断每个吸盘组件3的正下方是否具有可供吸起的板材；
74.步骤三：如果每个吸盘组件3的正下方具有可供吸起的板材，所述板材输送设备向下移动，直到所有的吸盘组件3吸住板材；
75.步骤四：移动板材输送设备，将板材移动到需要的位置。
76.在执行步骤三时，如果部分吸盘组件3的正下方没有可供吸起的板材，分以下步骤
执行：
77.步骤3.1：根据拍摄的图片，判断正下方没有板材的吸盘组件3能否移动到板材的正上方；
78.步骤3.2：如果能，驱动组件2带动正下方没有板材的吸盘组件3移动板材的正上方，所述板材输送设备向下移动，直到所有的吸盘组件3吸住板材；如果不能，所述板材输送设备向下移动，仅正下方具有板材的吸盘组件3工作，将板材吸住。
79.在执行步骤四时，具体包括如下步骤：
80.步骤4.1：先将板材输送设备向上移动一段距离；
81.步骤4.2：获取压力传感器检测的数据，判断工作的吸盘组件3所受的力是否超过预定值；
82.步骤4.3：如果未超过预定值，板材输送设备将板材移动到需要的位置；如果部分工作的吸盘组件3所受的力超过预定值，说明吸盘组件3对板材的吸力相对于板材的重心偏差较大，板材可能会在移动的过程中掉落，则板材输送设备重新将板材放回到原来的位置，并根据所受的力，移动受力较大的吸盘组件3，受力较大的吸盘组件3向着远离其它工作的吸盘组件3的方向移动，即尽可能地使吸盘组件3的作用力的中心位于板材的重心上，移动完成后，板材输送设备再次将板材吸住并移动到需要的位置。需要说明的时，吸盘组件3的最大吸力是根据需要加工板材的重量确定的，也就是说，在正常使用时，选定的板材输送设备是可以将板材吸起的，当出现超过预定值的情况时，只需要稍微的移动是可以使吸盘组件3所受的力小于预定值的，不会出现无法小于预定值的情况。
83.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。