一种自动上料装置的制作方法

本发明属于智能制造领域，具体涉及一种可自动上料的自动上料装置。

背景技术：

目前，机器人3d智能机床供料系统项目的大部分上料工作是人工上料，人工上料时人工把物料传输并挪移到需要的工位，人工上料速度慢，已经不能满足提高生产效率的需要，也不能满足批量生产制作的需要。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种可自动上料的自动上料装置。

本发明的技术方案为：

一种自动上料装置，包括逐级阶梯地上料以输送物料到预定高度的阶梯上料机、对阶梯上料机输送到位后的物料进行3d识别以确认物料方位的3d识别装置、对识别后的物料进行自动抓取挪移的机械手。

本发明中，阶梯上料机输送物料，本发明输送的物料尤其适用于棒状的物料，当然也可以输送其他形状的物料，阶梯上料机输送物料到上方位置后，3d识别装置通过视觉识别识别出物料的方位和物料形态信息，并将信息传输给机械手，机械手按照物料信息进行抓取挪移。

本发明所述的阶梯上料机包括：多列位置依次增高地同时上下移动地输送物料的移动部、依次穿插在移动部内用于接紧邻的移动部所输送的物料的固定不动的固定部、将机械手抓取不到或不利于抓取的物料进行剔除并使被剔除的物料继续回流到初始位置的剔除机构；所述的移动部在一驱动装置驱动下上下移动。本发明中，多列移动部上下移动地输送物料到多列固定部上，多列移动部和多列固定部交叉排布。本发明中，多列移动部的位置依次增高，多列移动部在一驱动装置驱动下同时上下移动地输送物料；多列固定部依次穿插在多列移动部内用于接紧邻的移动部所输送的物料，多列固定部的位置依次增高。

进一步地，所述的多列移动部和固定部的顶端是向输料方向倾斜的斜面。

进一步地，所述的移动部的列数是2～5列，所述固定部的列数是2～5列。本发明中，优选的列数是2～5列，当然也可以将移动部固定部交错排布多列，但排布的列数越多，移动部和固定部的结构越庞大，为了使输送高度或者输送效率提高还可以采用增大移动部固定部每列的高度或长度的方式实现。

进一步地，所述的阶梯上料机和3d识别装置集成在一架体上。本发明中，所述的机械手不在架体上。

进一步地，所述的阶梯上料机还包括，倾斜地存放物料以使物料被移动部输送的存料部，所述的存料部紧邻移动部，存料部设置在架体上。

本发明中，多列移动部和固定部的顶端向输料方向倾斜、存料部也倾斜，上述设置可以使物料在重力的作用下自动向输料的方向端倾斜；当然本发明还可以用使多列移动部和固定部自身倾斜设置的方法达到上述目的。

进一步地，所述的阶梯上料机还包括用于接被移动部输送到固定部预定高度处的物料的接料部，和将接料部与固定部预定高度处连接起来以使物料滑移下落的第一滑移部，第一滑移部是倾斜设置的，3d识别装置对接料部内的物料进行识别，接料部和第一滑移部均设置在架体上。本发明中，第一滑移部倾斜设置使物料自动滑下到接料部内，3d识别装置对准接料部的区域对物料进行识别。

进一步地，所述的阶梯上料机还包括连接接料部和存料部，以使被剔除机构剔除的物料从接料部回流到存料部的倾斜设置的第二滑移部，第二滑移部设置在架体上。本发明中，第二滑移部也倾斜设置，方向向存料部倾斜，以方便物料滑落或滚落。

进一步地，所述的剔除机构包括：设置在架体上第一滑移部的下方与第一滑移部物料下滑方向垂直的位于水平方向上的轨道、与轨道配合并在轨道上滑移的滑动件、与滑动件固定连接且向远离轨道的一侧延伸并紧贴接料部的上表面用于推移物料到第二滑移部内的推板。本发明中推板的延伸方向与轨道垂直。本发明中，机械手抓取不到或不利于抓取的物料由剔除机构将其剔除经由第二滑移部到存料部继续参与下一次的上料输料。

进一步地，所述的阶梯上料机还包括用于引导移动部的移动轨迹使移动部的移动轨迹不偏移不被卡阻的导向件；所述导向件包括设置在移动部上的凹槽和与凹槽相配合地固定在架体上的凸起的凸轨。本发明中，移动部在驱动装置的驱动下上下移动，为了使移动部的移动轨迹有保证使移动部不发生倾斜和卡阻，所述的导向件还可以是在移动部上设置凸槽，在架体上设置与凸槽相配合的凹轨的方式实现。

进一步地，所述的3d识别装置的识别范围包括物料的具体位置和物料的具体结构。

进一步地，所述的3d识别装置是采用被动算法的双目立体视觉算法对物料进行视觉识别。在本发明的被动三维视觉技术中，物料的照明是由物料周围的光照条件来提供，在本发明中，光照即集成在3d识别装置上。本发明中的3d视觉识别装置采用被动测距法中的双目立体视觉算法，此算法过程与人类视觉感知过程类似；3d视觉识别装置采用双目立体视觉算法，计算来自多只相机的深度信息，利用两只相机的校准信息，该算法可以生成深度图像，提供了更加丰富的数据来识别物料的各种形态，以引导机械手的运动和响应。当然3d视觉识别装置所采用的视觉算法还有其他多种种类，如还可以采用主动测距法中的结构光发、飞行时间法和三角测距法等。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明的自动上料装置；将传统人工上下料改为机器自动上下料，机器自动上下料满足了快速及批量加工的加工速度要求、且不容易有误差或各种失误及误操作，大大节省了人力成本，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明不包括机械手的外形结构示意图；

图3为本发明不包括机械手的结构示意图；

图4为图3中m中细节放大的结构示意图；

图5为本发明的阶梯上料机中驱动装置驱动移动部上移时的结构示意图；

图6为本发明的阶梯上料机中驱动装置驱动移动部下移时的结构示意图；

图7为本发明包含剔除机构的结构示意图；

图8为本发明包含剔除机构的另一视角的结构示意图；

其中，1为阶梯上料机、11为移动部、2为3d识别装置、3为机械手、4为剔除机构、41为滑动件、411为推板、5为架体、51为存料部、52为接料部、53为第一滑移部、54为第二滑移部、55为轨道、6为驱动装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1～图8所示，是本发明的自动上料装置的结构示意图。

如图1所示，是本发明的自动上料装置，包括阶梯上料机1、3d识别装置2和对识别后的物料进行自动抓取挪移的机械手3。阶梯上料机1的物料逐级阶梯状地上料以输送物料到上方位置。本发明中，阶梯上料机1输送物料，本发明输送的物料尤其适用于棒状的物料，当然也可以输送其他形状的物料，阶梯上料机1输送物料到上方位置后，3d识别装置2通过视觉识别识别出物料的方位和物料形态信息，并将信息传输给机械手3，机械手3按照物料信息进行抓取挪移。

如图1～图6所示，本发明的阶梯上料机1包括：多列位置依次增高的移动部11、依次穿插在移动部11内的固定不动的固定部和将机械手3抓取不到或不利于抓取的物料进行剔除并使被剔除的物料继续回流到初始位置的剔除机构4；多列移动部11在一驱动装置6驱动下同时上下移动地输送物料、固定部用于接紧邻的移动部11所输送的物料，固定部是固定不动的；如图2～图6所示，多列移动部11和固定部的顶端是向输料方向倾斜的斜面，当然本发明还可以用使多列移动部11和固定部自身倾斜设置的方法达到上述目的。其中，移动部11的列数常用的是2～5列，固定部的列数常用的亦是2～5列，本发明中优选的列数是2～5列，当然也可以将移动部11固定部交错排布多列，但排布的列数越多，移动部11和固定部的结构越庞大，为了使输送高度或者输送效率提高还可以采用增大移动部11固定部每列的高度或长度的方式实现。

如图1～图6所示，本发明中，移动部11上下移动地输送物料到固定部上，多列移动部11和多列固定部交叉排布。如图5～图6所示，图5是驱动装置6驱动多列移动部11整体下移，此时物料从固定部(未打阴影的多列是固定部)落到移动部11上，其中的移动部11和固定部都向输料方向倾斜以利于物料落下，图6中移动部11上的物料被驱动装置6驱动上移后，直到移动部11顶端高度高于相邻的固定部高度才停止移动，移动部11上的物料落到固定部上，采用此种方式将物料输送到固定部最高位置处。如图5～图6所示，移动部11的左侧紧邻的是用于暂时存储物料的存料部51，存料部51是倾斜的，以方便物料自动滚落或滑落到移动部11上。本发明中，当有物料中途掉落时会掉落到存料部51内以继续参与下一次的上料。

如图1～图4所示，阶梯上料机1和3d识别装置2集成在一架体5上。本发明中，机械手3不在架体5上。

如图2～图4所示，阶梯上料机1还包括用于接被移动部11输送到固定部预定高度处的物料的接料部52、将接料部52与固定部预定高度处连接起来以使物料滑移下落的第一滑移部53，3d识别装置2对接料部52内的物料进行识别。本发明中，第一滑移部53倾斜设置使物料滑下到接料部52内，3d识别装置2对准接料部52的区域对物料进行识别。

如图2～图4所示，阶梯上料机1还包括连接接料部52和存料部51，以使被剔除机构4剔除的物料从接料部52回流到存料部51的第二滑移部54。本发明中，第二滑移部54也倾斜设置，方向向存料部51倾斜，以方便物料自动滑落或滚落。

如图2～图4和图7～图8所示，剔除机构4包括：设置在架体5上第一滑移部53的下方与第一滑移部53物料下滑方向垂直的位于水平方向上的轨道55、与轨道55配合并在轨道55上滑移的滑动件41、与滑动件41固定连接且向远离轨道55的一侧延伸并紧贴接料部52的上表面用于推移物料到第二滑移部54内的推板411。本发明中推板411的延伸方向与轨道55垂直。

如图2～图4和图7～图8所示，本发明中，机械手3抓取不到或不利于抓取的物料由剔除机构4将其剔除经由第二滑移部54到存料部51继续参与下一次的上料输料。

本发明中，推板411沿轨道55移动，当推板411沿轨道55向靠近第二滑移部54滑移时，接料部52上的物料被推板411推移到第二滑移部54，第二滑移部54是倾斜的，第二滑移部54内的物料自动滚落或滑落到存料部51内参与下一次上料循环。

本发明中，阶梯上料机1还包括用于引导移动部11的移动轨迹使移动部11的移动轨迹不偏移不被卡阻的导向件；导向件包括设置在移动部11上的凹槽和与凹槽相配合地固定在架体5上的凸起的凸轨。本发明中，移动部11在驱动装置6的驱动下上下移动，为了使移动部11的移动轨迹有保证使移动部11不发生倾斜和卡阻，的导向件还可以是在移动部11上设置凸槽，在架体5上设置与凸槽相配合的凹轨的方式实现。当然本附图中未显示此凸轨或凹槽。

如图1～图3所示，3d识别装置2的识别范围包括物料的具体位置和物料的具体结构。

如图1～图3所示，3d识别装置2是采用被动算法的双目立体视觉算法对物料进行视觉识别。本发明中的3d视觉识别装置采用双目立体视觉算法，此算法过程与人类视觉感知过程类似；3d视觉识别装置采用双目立体视觉算法，计算来自多只相机的深度信息，利用两只相机的校准信息，生成深度图像，提供了更加丰富的数据来识别物料的各种形态，以引导机械手3的运动和响应。

如图1～图8所示，本发明按照如下动作流程进行自动上料：

阶梯上料机1动作将物料输送到固定部预定高度处位置，物料在固定部预定高度处顺着倾斜的第一滑移部53滚落或滑落到接料部52上，位于接料部52上方的3d识别装置2对物料进行3d视觉识别并将位置和状态信息传输给机械手3，由机械手3进行自动抓取，当接料部52上的物料不利于机械手3抓取时，剔除机构4动作将物料推移至第二滑移部54内并再继续回到初始位置即回到存料部51内继续参与下一次自动上料循环。