一种三维机械手视觉系统的制作方法

1.本发明涉及机械手技术领域，尤其涉及一种三维机械手视觉系统。


背景技术：

2.机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。随着工业4.0 时代的到来，工业自动化的水平要求越来越高。机械手作为工业自动化领域中的重要成员，对机械手的控制要求也更加智能化。而机器视觉、图像处理等技术的发展，为机械手增加了“眼睛”，增加机械手的自主能力，提高其灵活性、适用性。
3.但是现有的机械手视觉系统的应用中，通常使用不同厂家生产的各式各样的机械手和不同的视觉系统，各个厂家技术封闭，不同厂家之间的机械手通讯协议不一致，不能实现机械手与视觉系统之间可靠稳定的通讯，因此机械手和视觉系统不能快速配置，导致机械手视觉系统不能很好地融合为一体，且现有的机械手视觉系统处理速度慢，处理过程繁琐，智能化程度低。


技术实现要素：

4.本发明为了克服现有的机械臂视觉系统在运行时缺少随即应变的抓取方式的问题，提供一种三维机械手视觉系统。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种三维机械手视觉系统，包括以下步骤：
6.步骤一：将机械手运行至工作位置，主要是大臂摆动至取料的位置上方，即工件槽的上方工位即可；
7.步骤二：此时处于工位上方的定位摄像系统对工位上的零部件进行三维扫描，扫描的时候首先顶部中央的主摄像头用来观测动态，确保工件槽运行至靠近机械臂的抓取范围内，之后主摄像头四周的四个定位摄像头对内部零部件进行具体定位，并将结果传输至控制中心；
8.步骤三：控制中心的处理系统对工位上工件槽内零部件摆放的位置进行对比，对处于最佳的可取位置的工件进行锁定；
9.将锁定后的工件三维空间位置信息传输至机械臂的控制系统即机械手的处理器上；
10.步骤四：机械臂前端的抓取机构再运行至目标工件附近，配合抓取机构本身具有对附近物体自动抓取的触手即将所需的工件抓取。
11.作为本发明中进一步的设置，所述步骤三中扫描时若工位上的所有工件都处于不便于抓取的状态的时候，则将信号传输至控制中心，此时控制中心将调整工件位置的讯号
传输至机械手上的处理器上，之后处理器控制机械手的抓取机构上的自动抓取程序关闭，之后处理器再控制机械手上的抓取机构扎入工件槽中，再将搅动杆膨胀开再进行翻动，之后再撤出工件槽即可让定位系统重新进行扫描定位。
12.一种三维机械手视觉系统，包括机械臂座和传送机架，所述机械臂座的顶端嵌装有轴承，且轴承内转动连接有支撑管，所述支撑管的顶端固定有转盘，且转盘的顶端固定有驱动箱，所述驱动箱的侧面靠近顶端设置有机械臂，且机械臂远离驱动箱的一端设置有抓取机构，所述传送机架的上表面设置有等距离分布的传送辊，且传送辊的上方放置有工件槽，所述传送机架的侧面固定有支撑架，且支撑架的顶端固定有顶板，所述顶板的下表面端部固定有四根呈锥形扩散形状的臂杆，且四根臂杆的底端均固定有定位摄像头，四根臂杆的顶端固定有同一个主摄像头，从而能够在使用时需要对工件槽内的工件进行抓取的时候，可以通过工位顶端的定位摄像头配合四个起定位作用的定位摄像头对工件先进行甄选，选出最佳的拾取位置再由抓取机构进行抓取。
13.作为本发明中进一步的设置，所述支撑管的圆周外壁靠近顶端固定有从动锥形齿轮，且机械臂座的底部内壁固定有伺服电机，且伺服电机的输出轴顶端固定有与从动锥形齿轮互相啮合的主动齿轮。
14.作为本发明中进一步的设置，所述转盘的下表面靠近圆周边缘处嵌装有等距离分布的滚珠，且机械臂座的上表面开有环形的滚珠槽，从而让机械臂的转动更加顺畅。
15.作为本发明中进一步的设置，所述抓取机构包括由液压机构带动的四根折叠抓杆，且四根折叠抓杆的关节处均设置有搅动杆，从而能够在使用时当需要对工件槽内的工件进行位置搅动的时候，尽可能的大面积的对工件槽内的工件进行搅动。
16.作为本发明中进一步的设置，所述折叠抓杆远离机械臂的一端预留有触头，触头呈伸直的状态，且触头相背的一侧均开有等距离分布的暗孔，暗孔中均嵌装有橡胶突触，从而能够在抓取过程中若需要环形结构的工件外径过大而无法抓取，此时即可通过由内部向外扩张的方式对工件进行抓取。
17.综上所述，本方案中的有益效果为：
18.1.该种三维机械手视觉系统，通过设置在工位上方的定位摄像头以及四个定位摄像头，能够在使用时需要对工件槽内的工件进行抓取的时候，可以通过工位顶端的定位摄像头配合四个起定位作用的定位摄像头对工件先进行甄选，选出最佳的拾取位置再由抓取机构进行抓取；
19.2.该种三维机械手视觉系统，通过设置在折叠杆关节处的搅动杆，能够在使用时当需要对工件槽内的工件进行位置搅动的时候，尽可能的大面积的对工件槽内的工件进行搅动；
20.3.该种三维机械手视觉系统，通过设置的触头和外侧的橡胶突触，能够在抓取过程中若需要环形结构的工件外径过大而无法抓取，此时即可通过由内部向外扩张的方式对工件进行抓取。
附图说明
21.图1为本发明提出的一种三维机械手视觉系统的操作流程示意图；
22.图2为本发明提出的一种三维机械手视觉系统中抓取失败后的流程图；
23.图3为本发明中涉及的机械臂的剖视结构示意图；
24.图4为本发明抓取机构的立体结构示意图；
25.图5为本发明图4中a处的放大结构示意图。
26.图中：1机械臂座、2伺服电机、3支撑管、4从动锥形齿轮、5 传送机架、6传送辊、7工件槽、8抓手杆、9搅动杆、10支撑架、11顶板、12主摄像头、13臂杆、14定位摄像头、15机械臂、16驱动箱、17转盘、18滚珠、19触头、1901暗孔、1902橡胶突触、20 抓取机构。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
28.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
29.本实施例中
30.参照图1-5，一种三维机械手视觉系统，包括以下步骤：
31.步骤一：将机械手运行至工作位置，主要是大臂摆动至取料的位置上方，即工件槽7的上方工位即可；
32.步骤二：此时处于工位上方的定位摄像系统对工位上的零部件进行三维扫描，扫描的时候首先顶部中央的主摄像头12用来观测动态，确保工件槽7运行至靠近机械臂15的抓取范围内，之后主摄像头12 四周的四个定位摄像头14对内部零部件进行具体定位，并将结果传输至控制中心；
33.步骤三：控制中心的处理系统对工位上工件槽7内零部件摆放的位置进行对比，对处于最佳的可取位置的工件进行锁定；
34.将锁定后的工件三维空间位置信息传输至机械臂15的控制系统即机械手的处理器上；
35.步骤四：机械臂15前端的抓取机构20再运行至目标工件附近，配合抓取机构20本身具有对附近物体自动抓取的触手即将所需的工件抓取。
36.其中，步骤三中扫描时若工位上的所有工件都处于不便于抓取的状态的时候，则将信号传输至控制中心，此时控制中心将调整工件位置的讯号传输至机械手上的处理器上，之后处理器控制机械手的抓取机构20上的自动抓取程序关闭，之后处理器再控制机械手上的抓取机构20扎入工件槽7中，再将搅动杆9膨胀开再进行翻动，之后再撤出工件槽7即可让定位系统重新进行扫描定位。
37.一种三维机械手视觉系统，包括机械臂座1和传送机架5，机械臂座1的顶端嵌装有轴承，且轴承内转动连接有支撑管3，支撑管3 的顶端固定有转盘17，且转盘17的顶端固定有驱动箱16，驱动箱 16的侧面靠近顶端设置有机械臂15，且机械臂15远离驱动箱16的一端设置有抓取机构20，传送机架5的上表面设置有等距离分布的传送辊6，且传送辊6的上方放置有工件槽7，传送机架5的侧面固定有支撑架10，且支撑架10的顶端固定有顶板11，顶板11的下表面端部固定有四根呈锥形扩散形状的臂杆13，且四根臂杆13的底端均固定有定位摄
像头14，四根臂杆13的顶端固定有同一个主摄像头 12，从而能够在使用时需要对工件槽7内的工件进行抓取的时候，可以通过工位顶端的定位摄像头14配合四个起定位作用的定位摄像头 14对工件先进行甄选，选出最佳的拾取位置再由抓取机构20进行抓取。
38.其中，支撑管3的圆周外壁靠近顶端固定有从动锥形齿轮4，且机械臂座1的底部内壁固定有伺服电机2，且伺服电机2的输出轴顶端固定有与从动锥形齿轮4互相啮合的主动齿轮。
39.其中，转盘17的下表面靠近圆周边缘处嵌装有等距离分布的滚珠18，且机械臂座1的上表面开有环形的滚珠槽，从而让机械臂15 的转动更加顺畅。
40.其中，抓取机构20包括由液压机构带动的四根折叠抓杆，且四根折叠抓杆的关节处均设置有搅动杆9，从而能够在使用时当需要对工件槽7内的工件进行位置搅动的时候，尽可能的大面积的对工件槽 7内的工件进行搅动。
41.其中，折叠抓杆远离机械臂15的一端预留有触头19，触头19 呈伸直的状态，且触头19相背的一侧均开有等距离分布的暗孔1901，暗孔1901中均嵌装有橡胶突触1902，从而能够在抓取过程中若需要环形结构的工件外径过大而无法抓取，此时即可通过由内部向外扩张的方式对工件进行抓取。
42.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。