一种机器视觉教学平台的制作方法

1.本实用新型属于机器视觉设备技术领域，更具体地，涉及一种机器视觉教学平台。


背景技术：

2.机器视觉是人工智能正在快速发展的一个分支。简单说来，机器视觉就是用机器替代人的视觉感知功能，通过获取检测物体的数字图像信息，从中提取特征信息，进行处理、分析，并根据判断结果控制外部设备执行动作。它能够提高生产的灵活性、自动化程度，提升产品的质量。特别是在一些不适于人工作业的危险工作环境或者人工视觉难以满足要求的场合，常用机器视觉来替代人工视觉。
3.伴随着智能制造的快速发展，机器视觉的应用范围涵盖了、农业、医药、军事、航天、气象、天文、公安、交通、安全、科研等国民经济的各个行业。同时，对机器视觉人才需求也越来越旺盛。为了能够培养这类人才，就需要使用机器视觉教学实验设备；现有的该类机器视觉教学实验设备普遍存在以下问题：
4.1、现有教学实验设备基本以单一相机为主，缺乏工业上配套的执行机构，导致教学实验场景受限，无法满足多样化的教学要求。
5.2、教学设备各个配件零散，做实验时需接线、组装机台等，整个试验台线材零乱。
6.3、因为都是零散零件拼凑实现实验的，实验台子的移动等都会导致实验参数改变，导致实验可重复性差。


技术实现要素：

7.为解决上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种机器视觉教学平台，包括控制器和底座，所述底座上设有相机组件、显示组件、传送机构和机械手执行机构，所述相机组件、显示组件、传送机构和机械手执行机构分别与所述控制器相连，所述相机组件、显示组件和机械手执行机构分别与所述底座可调节限位连接，且所述机械手执行机构能够从所述传送机构上抓取工件；所述底座上设有放置台面，所述相机组件设置在所述放置台面的上方，所述相机组件用于拍摄所述放置台面、传送机构和机械手执行机构上的工件图像。
8.本实用新型作进一步改进，所述相机组件包括相机支撑柱、视觉相机和视觉光源，所述视觉相机和视觉光源与所述相机支撑柱可调节限位连接，所述相机支撑柱与所述底座可调节限位连接。
9.本实用新型作进一步改进，所述底座上设有第一卡槽，所述第一卡槽内滑动设有第一连接座，所述相机支撑柱上设有第二连接座，所述第二连接座与所述第一连接座可拆卸连接。
10.本实用新型作进一步改进，所述相机支撑柱上设有相机安装架，所述相机安装架包括连接套、调节块和安装块，所述连接套套设在所述相机支撑柱的外侧，且与所述相机支撑柱可滑动限位连接，所述调节块的一端与所述连接套连接，所述调节块的另一端与所述安装块连接，所述视觉相机与所述安装块连接。
11.本实用新型作进一步改进，所述调节块的一端设有第一燕尾座，所述连接套上设有与所述第一燕尾座适配的第一燕尾槽，所述第一燕尾座与所述第一燕尾槽滑动卡接；所述第一燕尾座上设有第一齿条，所述连接套上设有第一调节杆，所述第一调节杆伸入所述连接套的一端设有第一齿轮，所述第一调节杆的另一端设有第一调节手轮，所述第一齿轮与所述第一齿条啮合连接。
12.本实用新型作进一步改进，所述调节块上设有第二燕尾槽，所述安装块上设有与所述第二燕尾槽适配的第二燕尾座，所述第二燕尾座与所述第二燕尾槽滑动卡接；所述第二燕尾座上设有第二齿条，所述调节块上设有第二调节杆，所述第二调节杆伸入所述调节块的一端设有第二齿轮，所述第二调节杆的另一端设有第二调节手轮，所述第二齿轮与所述第二齿条啮合连接。
13.本实用新型作进一步改进，所述相机支撑柱上设有光源安装架，所述光源安装架与所述相机支撑柱可滑动限位连接，所述视觉光源与所述光源安装架连接。。
14.本实用新型作进一步改进，所述显示组件包括显示屏和显示屏支架，所述显示屏支架分别与所述显示屏和底座连接；所述底座上设有第二卡槽，所述第二卡槽内滑动设有第三连接座，所述显示屏支架与所述底座的连接端上设有第四连接座，所述第三连接座与所述第四连接座可拆卸连接。
15.本实用新型作进一步改进，所述底座上设有第三卡槽，所述第三卡槽内滑动设有第五连接座，所述机械手执行机构包括机械手和安装底板，所述机械手与所述安装底板连接，所述安装底板与所述第五连接座可拆卸连接。
16.本实用新型作进一步改进，所述传送机构包括驱动机构和传送带，所述驱动机构与所述控制器相连，所述驱动机构的输出端与所述传送带连接，所述底座上与所述传送带的相应位置处设有传感器，所述传感器与所述控制器相连，所述传感器用于检测所述传送带上的工件。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
18.1、通过在底座上设有传送机构和机械手执行机构，使得该机器视觉教学平台能够完成不同应用场景的教学需求，例如：机械手搬运、分拣传送等，从而提高机器视觉教学的教学质量。
19.2、将相机组件、显示组件、传送机构和机械手执行机构全部集成到底座上，避免了现有教学设备需要临时组装的麻烦，使得实验台面更加整洁干净；同时，集成化设置也能确保各个机构之间连接的稳定性，可移动搬运到任意场所进行教学实验，同时保证了实验的可重复性。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是本技术实施例整体结构示意图；
22.图2是本技术实施例另一视觉结构示意图；
23.图3是本技术实施例中相机安装架与视觉相机结构示意图；
24.图4是本技术实施例中相机安装架与视觉相机俯视结构示意图；
25.图5是图4中a-a剖面结构示意图。
具体实施方式
26.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本技术的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
27.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
28.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
29.如图1-5所示，一种机器视觉教学平台，包括控制器和底座1，底座1上安装有相机组件、显示组件、传送机构和机械手执行机构，相机组件、显示组件、传送机构和机械手执行机构分别与控制器相连，相机组件、显示组件和机械手执行机构分别与底座1可调节限位连接，且机械手执行机构能够从传送机构上抓取工件；显示组件用于显示相机组件拍摄的图像，传送机构和机械手执行机构用于满足多样化的视觉教学需求，例如：机械手9搬运、分拣传送等。底座1上设有放置台面，相机组件设置在放置台面的上方，相机组件用于拍摄放置台面、传送机构和机械手执行机构上的工件图像。
30.当进行基础性的视觉教学实验时，例如：一些颜色识别实验、形状识别实验等，只需在工作台面上放置一块黑色背板，然后将物料放置到黑色背板上与相机组件的相应位置处；通过控制器控制相机组件工作，进而拍摄物料的图像，通过显示组件能够将拍摄的图像显示出来，进而了解实验的结果。
31.当需要进行一些高阶实验时，例如：分拣传送检测等，将物料放置到传送机构上，通过控制器分别控制传送机构、相机组件工作，物料通过传送机构运送到相机组件的拍摄区域，通过相机组件对其进行拍摄识别，再通过传送机构将物料运送到机械手执行机构的抓取区域，机械手执行机构根据相机组件拍摄的图像判断是否需要抓取，及判断从物料的哪个方向和位置进行抓取。
32.该机器视觉教学平台将相机组件、显示组件、传送机构和机械手执行机构全部集成到底座1上，能够满足多样化视觉教学需求的同时，也能够避免现有教学设备需要临时组装的麻烦，提高了教学的效率和质量。
33.相机组件包括相机支撑柱2、视觉相机3和视觉光源4，视觉相机3和视觉光源4与相机支撑柱2可调节限位连接，相机支撑柱2与底座1可调节限位连接。
34.具体地，底座1的侧壁上设有第一卡槽101，第一卡槽101内滑动设有第一连接座，
相机支撑柱2与底座1的连接端上设有第二连接座201，第二连接座201与第一连接座通过螺丝连接；当需要调节相机组件在底座1上的安装位置时，松开第二连接座201与第一连接座的连接螺丝，即可推动相机支撑柱2和第一连接座在第一卡槽101上滑动，进而带动相机组件同步移动；移动到合适位置后，拧紧第二连接座201与第一连接座的连接螺丝即可。通过调节相机组件的安装位置，能够适应更多的使用场景。
35.相机支撑柱2上设有相机安装架5，相机安装架5包括连接套51、调节块52和安装块 53，连接套51套设在相机支撑柱2的外侧，且与相机支撑柱2可滑动限位连接，连接套51 上设有第一限位螺丝54，第一限位螺丝54与连接套51可旋转螺纹连接，第一限位螺丝54 伸入连接套51的一端能够与相机支撑柱2抵接，第一限位螺丝54的另一端设有第三调节手轮55。通过第三调节手轮55和连接套51能够调节视觉相机3的安装高度，进而满足不同的教学实验需求；当需要调节视觉相机3的高度时，用户通过转动第三调节手轮55，使得第一限位螺丝54与相机支撑柱2分离，之后拉动连接套51在相机支撑柱2上升降滑动，视觉相机3随连接套51升降运动，到达合适高度后，再转动第三调节手轮55，使第一限位螺丝54的端面与相机支撑柱2抵接，使得连接套51与相机支撑柱2限位固定即可，从而完成对视觉相机3安装高度的调节。
36.调节块52的一端与连接套51连接，调节块52的另一端与安装块53连接，视觉相机3 与安装块53固定连接。具体地，调节块52的一端设有第一燕尾座56，连接套51上设有与第一燕尾座56适配的第一燕尾槽，第一燕尾座56与第一燕尾槽滑动卡接；第一燕尾座56 上设有第一齿条57，第一齿条57与相机支撑柱2平行设置，连接套51上设有第一调节杆 58，第一调节杆58伸入连接套51的一端设有第一齿轮，第一调节杆58的另一端设有第一调节手轮59，第一齿轮与第一齿条57啮合连接。通过转送第一调节手轮59，能够对视觉相机3的高度进行微调，以满足具体视觉教学的实验需求，例如：对视觉相机3的聚焦调节等。当需要微调视觉相机3的高度时，用户通过转动第一调节手轮59，第一调节手轮59 通过第一调节杆58带动第一齿轮转动，第一齿轮带动第一齿条57升降运动，进而带动第一燕尾座56在第一燕尾槽内滑动，第一燕尾座56带动调节块52升降运动，调节块52带动安装块53和视觉相机3同步运动，进而完成对视觉相机3的高度微调操作。
37.调节块52上设有第二燕尾槽，安装块53上设有与第二燕尾槽适配的第二燕尾座510，第二燕尾座510与第二燕尾槽滑动卡接；第二燕尾座510上设有第二齿条511，第二齿条 511与相机支撑柱2垂直设置，调节块52上设有第二调节杆512，第二调节杆512伸入调节块52的一端设有第二齿轮513，第二调节杆512的另一端设有第二调节手轮514，第二齿轮513与第二齿条511啮合连接。通过转动第二调节手轮514，能够对视觉相机3的拍摄区域进行调节，从而满足不同的教学实验需求。当需要调节视觉相机3的拍摄区域时，用户通过转动第二调节手轮514，第二调节手轮514通过第二调节杆512带动第二齿轮513 转动，第二齿轮513带动第二齿条511左右运动，进而带动第二燕尾座510在第二燕尾槽内滑动，第二燕尾座510带动安装块53和视觉相机3同步运动，进而完成对视觉相机3拍摄区域的调节操作。
38.相机支撑柱2上设有光源安装架6，光源安装架6设置在相机安装架5的下方，光源安装架6与相机支撑柱2可滑动限位连接，视觉光源4与光源安装架6连接，视觉光源4用于给视觉相机3的拍摄补光。具体地，光源安装架6包括限位套61和灯板支架62，灯板支架62与限位套61固定连接，视觉光源4安装在灯板支架62上；限位套61套设在相机支撑柱2上，且与相
机支撑柱2可滑动限位连接，限位套61上设有第二限位螺丝，第二限位螺丝与限位套61可旋转螺纹连接，第二限位螺丝伸入限位套61的一端能够与相机支撑柱2 抵接，第二限位螺丝的另一端设有第四调节手轮63。通过第四调节手轮63和限位套61能够调节视觉光源4的安装高度，进而满足不同的教学实验需求；当需要调节视觉光源4的高度时，用户通过转动第四调节手轮63，使得第二限位螺丝与相机支撑柱2分离，之后拉动限位套61在相机支撑柱2上升降滑动，视觉光源4随限位套61升降运动，到达合适高度后，再转动第四调节手轮63，使第二限位螺丝的端面与相机支撑柱2抵接，使得限位套 61与相机支撑柱2限位固定即可，从而完成对视觉光源4安装高度的调节。
39.显示组件包括显示屏7和显示屏支架8，显示屏支架8分别与显示屏7和底座1连接；底座1上设有第二卡槽102，第二卡槽102内滑动设有第三连接座，显示屏支架8与底座1 的连接端上设有第四连接座81，第三连接座与第四连接座81通过螺丝连接。当需要调节显示屏7在底座1上的安装位置时，松开第三连接座与第四连接座81的连接螺丝，即可推动显示屏支架8和第三连接座在第二卡槽102上滑动，进而带动显示屏7同步移动；移动到合适位置后，拧紧第三连接座与第四连接座81的连接螺丝即可。通过调节显示屏7的安装位置，能够适应更多的使用场景。
40.底座1上设有第三卡槽103，第三卡槽103内滑动设有第五连接座，机械手执行机构包括机械手9和安装底板10，机械手9与安装底板10固定连接，安装底板10与第五连接座通过螺丝连接。当需要调节机械手9在底座1上的安装位置时，通过松开安装底板10与第五连接座的连接螺丝，即可推动机械手9和第五连接座在第三卡槽103内滑动，到移动到合适的位置后，拧紧安装底板10与第五连接座的连接螺丝即可完成调节。
41.本实施例中，第一连接座、第三连接座和第五连接座均是设置在对应卡槽内的连接螺母，且与对应的卡槽滑动卡接。
42.传送机构包括驱动机构和传送带11，驱动机构与控制器相连，驱动机构的输出端与传送带11连接，驱动机构可选用现有技术中任意能够驱动传送带11转动的机构，例如：电机带轮结构、电机齿轮结构等；底座1上与传送带11的相应位置处设有传感器12，传感器 12与控制器相连，传感器12用于检测传送带11上的工件；当传感器12检测到传送带11 上的工件时，反馈信号给控制器，控制器再控制机械手9对传送带11的工件进行抓取。
43.底座1的前端面上设有开关按钮13、触控面板14和急停按钮15，开关按钮13、触控面板14和急停按钮15分别与控制器相连；开关按钮13用于控制该机器视觉教学平台开启或关闭；急停按钮15用于控制传送机构紧急停止；触控面板14用于用户操控该机器视觉教学平台，例如：设置各位实验参数等。
44.底座1的后端面上设有各种接口，包括电源接口22、网络接口16、hdmi接口17、usb 接口18、供电接口19和外接光源接口20，通过这些接口使得该机器视觉教学平台具备多种拓展功能，提高了实用性，例如：能够与多台电脑联网进行实验教学等；同时在底座1 内还设有散热风扇21，散热风扇21用于给该机器视觉教学平台进行散热，延长使用寿命。
45.工作原理：
46.在进行基础性机械视觉教学实验时，用户先根据实际需要调节视觉相机3、视觉光源4 的安装高度，并根据实际需要调节视觉相机3和显示屏7在底座1上的安装位置；调节完成后，通过电源接口22外接好电源，并通过开关按钮13使得该机器视觉教学平台上电，之后
通过触控面板14输入相应的实验参数等。
47.如果进行基础的机器视觉教学实验，则在工作台面上放置一块黑色背板，然后将物料放置到黑色背板上与相机组件的相应位置处；通过控制器控制视觉相机3和视觉光源4工作，视觉光源4能够给视觉相机3补光，确保拍摄的清晰度，通过视觉相机3拍摄物料的图像，通过显示组件能够将拍摄的图像显示出来，进而了解实验的结果。
48.如果进行高阶分拣传送实验时，先根据实际需要调节机械手9在底座1上的安装位置，调节完成后，将物料放置到传送带11上，通过驱动机构驱动传送带11运动，并分别控制视觉相机3和视觉光源4工作，物料通过传送待运送到视觉相机3的拍摄区域，通过视觉相机3对其进行拍摄识别；当传送带11将物料运送到与传感器12的相应位置处时，传感器12检测到传送带11上的工件时反馈信号给控制器，机械手9根据视觉相机3拍摄的图像判断是否需要抓取，及判断从物料的哪个方向和位置进行抓取。
49.显然，以上所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本技术的较佳实施例，但并不限制本技术的专利范围。本技术可以有许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的在于对本技术公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本技术说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本技术专利保护范围之内。