专利名称：自动取封盖装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自动取封盖装置，更具体地说，涉及一种采用机器视觉装置完成对金属桶的桶盖进行自动取盖和封盖操作的自动取封盖装置。
背景技术：
随着核工业发展的需要和环境保护要求的不断提高，应采用适合的包装容器来满足固体废物处理、贮存、运输和处置的要求，以加强对放射性废物的管理。目前国内核电站及核领域中的废物包装容器主要是水泥桶和金属桶，作为固化容器，由于水泥桶废物包装容器占用的体积大，不利于废物的处置。而金属桶的容积较小，为了适应目前核电及核领域的发展，研制出了金属桶作为固化容器，金属桶的桶盖与桶体采用螺栓连接。但盛满废物的金属桶容器含有放射性，在取盖和封盖时不便于现场操作，需要自动化的操作设备。图1所述为现有技术中的自动取封盖装置，包括机架101、螺孔对位装置102、操纵体装置103、螺栓对位装置104、定位装置105、桶盖抓取装置106、回转装置107、电控柜108以及桥架装置109。采用定位装置5中的“V”形定位铁与桶体的上法兰边缘紧密贴合，实现桶中心与操纵体装置103中心重合；采用螺栓对位装置104中的两个光纤传感器检测桶盖上的相邻两个螺栓，两个光纤传感器的安装位置关系与桶盖上的任意相邻的两个螺栓孔的位置关系一致；采用以上机械结构，桶盖或桶体、以及桶盖或桶体上的螺栓孔的中心定位精度较低。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述桶盖或桶体、以及桶盖或桶体上的螺栓孔的中心定位精度低的缺陷，提供一种自动取封盖装置。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种自动取封盖装置，包括支撑框架、安装在所述支撑框架上的升降装置、与所述升降装置连接的X-Y移动平台、与所述X-Y移动平台连接的旋转组件、安装在所述旋转组件上的旋转轴、与所述旋转轴分别连接的拧螺栓装置和桶盖抓取装置、机器视觉装置以及控制装置，其中，所述机器视觉装置用于采集桶盖或桶体的图像，并对所述图像进行处理；所述控制装置根据所述机器视觉装置的图像处理结果控制所述升降装置、X-Y移动平台、所述旋转组件、所述拧螺栓装置以及所述桶盖抓取装置动作。在本实用新型所述的自动取封盖装置中，所述机器视觉装置包括工业相机、与所述工业相机连接的图像处理模块；所述工业相机安装在所述桶盖抓取装置上。在本实用新型所述的自动取封盖装置中，所述升降装置包括平台、安装在所述平台上的第一驱动电机和传动机构、由所述传动机构带动的升降杆件、以及由所述升降杆件带动升降的连接平台；所述传动机构由所述第一驱动电机驱动，所述平台安装在所述支撑框架上，所述连接平台与所述X-Y移动平台连接。在本实用新型所述的自动取封盖装置中，所述X-Y移动平台包括底座、与所述底座连接的导轨、安装在所述导轨上的滑块；所述底座与所述连接平台连接，所述旋转组件安装在所述滑块上。在本实用新型所述的自动取封盖装置中，所述旋转组件包括直接驱动电机；所述直接驱动电机包括基座和转子，所述基座与所述X-Y移动平台中的所述滑块连接，所述转子与所述旋转轴连接。在本实用新型所述的自动取封盖装置中，所述拧螺栓装置包括动力装置、由所述动力装置驱动的转动轴、拧紧头、连接所述转动轴和所述拧紧头的联轴器、以及供所述拧紧头固定安装的固定支架；所述联轴器采用柔性弹簧结构，所述固定支架与所述旋转轴连接，并由所述旋转轴带动转动。在本实用新型所述的自动取封盖装置中，所述桶盖抓取装置包括电磁阀、由所述电磁阀驱动的摆动臂、以及固定所述摆动臂的支架；所述摆动臂均匀布置在所述支架上，所述支架与所述旋转轴连接。在本实用新型所述的自动取封盖装置中，所述自动取封盖装置还包括移出驱动装置，所述驱动装置包括安装在所述支撑框架上的第二驱动电机、与所述第二驱动电机连接的丝杠、设置在所述支撑框架上的水平导轨、以及安装在所述水平导轨上的滑块；所述升降装置中的所述平台安装在所述滑块上，并与所述丝杠连接。实施本实用新型的自动取封盖装置，具有以下有益效果采用机器视觉装置对采集的桶盖或桶体图像进行处理，提高桶盖或桶体、以及桶盖或桶体上的螺栓孔的中心定位精度。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中图1是现有技术的自动取封盖装置；图2是本实用新型自动取封盖装置的主视图；图3是本实用新型自动取封盖装置的左视图；图4是升降装置主视图；图5是X-Y移动平台与旋转组件连接结构图；图6是拧螺栓装置主视图；图7是桶盖抓取装置主视图；图8是移出驱动装置主视图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式
。如图2、图3所示，一种自动取封盖装置包括支撑框架1、升降装置2、X-Y移动平台3、旋转组件4、旋转轴5、拧螺栓装置6、桶盖抓取装置7、机器视觉装置以及控制装置。支撑框架I包括两根平行的支撑自动取封盖装置的水平支架。升降装置2包括第一驱动电机21、升降杆件22、连接平台23、传动机构24、以及平台25，请参阅图4所示。其中，平台25安装在支撑框架I上，第一驱动电机21和传动机构24安装在平台25上，升降杆件22与传动机构24连接，连接平台23与升降杆件22连接；传动机构24由第一驱动电机21驱动，并带动升降杆件22和连接平台23升降运动。如图5所示，X-Y移动平台3包括底座、导轨、以及滑块。导轨与底座连接；滑块安装在导轨上，并且在导轨上实现X-Y方向运动，其中，底座与升降装置2中的连接平台23连接，滑块与旋转组件4连接。本实施例中旋转组件4采用直接驱动电机，直接驱动电机包括基座和转子，基座与X-Y移动平台3中的滑块连接，转子与旋转轴5连接。直接驱动电机省却了齿轮、蜗轮蜗杆等复杂的传动件，具有结构简单、输出扭矩大、噪声低、速度和精确度高、控制容易、维护方便，可靠性高等优点。如图6所示，拧螺栓装置6包括拧紧头61、联轴器62、固定支架63、转动轴以及动力装置。动力装置与转动轴连接，并驱动转动轴动作。联轴器62连接拧紧头61和转动轴。拧紧头61的个数与桶盖10上的螺栓个数相同，根据螺栓的位置关系固定在固定支架63上。固定支架63与旋转轴5通过螺纹连接。联轴器62内部采用的是柔性弹簧结构，使拧 紧头61具有一定的伸缩性，可以实现一定角度的摆动，当螺栓位置有一定的偏差时，拧紧头61的导向部分可以顺着螺栓导向部分进行一定角度的摆动来适应螺栓的位置。如图7所示，桶盖抓取装置7包括电磁阀、摆动臂71、以及支架72。摆动臂71均匀布置在支架72上，支架72与旋转轴5通过螺纹连接。当抓取桶盖10时，电磁阀驱动摆动臂71转动90°，使摆动臂71压紧桶盖10上的法兰；当松开桶盖10时，电磁阀驱动摆动臂71同样转动90°，使摆动臂71与桶盖10上的法兰分离，本实施例中采用三个摆动臂71均匀布置在支架72上。机器视觉装置包括工业相机8、图像处理模块。工业相机8固定安装在桶盖抓取装置7中的支架72的边缘，用于采集桶盖10或桶体11的图像。图像处理模块与工业相机8连接，用于处理工业相机8采集的桶盖10或桶体11的图像，并计算得出桶盖10或桶体11的中心位置坐标，以及桶盖10或桶体11上每个螺栓孔的中心位置坐标。控制装置根据计算得出的桶盖10或桶体11的中心位置坐标控制X-Y移动平台3动作，使旋转轴5的中心与桶盖10或桶体11的中心对齐；控制装置根据计算得出的桶盖10或桶体11上每个螺栓孔的中心位置坐标控制旋转组件4动作，使拧螺栓装置6上的每个拧
紧头61的中心与桶盖10或桶体11中的每个螺栓孔的中心分别--对齐。控制装置控制
第一驱动电机21动作,使升降装置2的升降杆件22在竖直方向移动。本实用新型的具体工作过程分为取盖和封盖两个步骤在取盖操作时，当桶体11运送到运输辊道12时，首先工业相机8采集桶盖10的图像，图像处理模块处理采集的桶盖10图像，根据图像处理的结果，X-Y移动平台3动作使旋转轴5的中心与桶盖10的中心对齐。然后旋转组件4动作使拧螺栓装置6上的每个拧紧头61的中心与桶盖10上的每个螺栓孔的中心分别一一对齐。此时，第一驱动电机21动作使升降杆件22向下移动，带动拧螺栓装置6向下运动，直至拧紧头61与螺栓接触。接着拧紧头61动作，将螺栓拧松。最后桶盖抓取装置7动作，夹紧桶盖10，第一驱动电机21动作使升降杆件22向上移动,使桶盖10与桶体11分尚，完成取盖的操作。在封盖操作时，当桶盖抓取装置7夹紧桶盖10运动到桶体11的上方时，首先工业相机8采集桶体11的图像，图像处理模块处理采集的桶体11图像，根据图像处理的结果，X-Y移动平台3动作使旋转轴5的中心与桶体11的中心对齐。然后旋转组件4动作使拧螺栓装置6上的每个拧紧头61的中心与桶体11上的每个螺栓孔的中心分别--对齐。此
时，第一驱动电机21动作使升降杆件22向下移动，带动桶盖10向下运动，直至桶盖10与桶体11接触。接着拧紧头61动作，将螺栓拧紧。最后桶盖抓取装置7动作，松开桶盖10，完成封盖的操作。在进行金属桶的取盖和封盖操作过程中，为便于桶盖10远离或接近桶体11，本实用新型的另一实施例还包括移出驱动装置9,请参阅图2、图3、图8所示。驱动装置9包括第二驱动电机91、丝杠92、水平导轨93以及滑块94。其中，第二驱动电机91安装在支撑框架I上，与丝杠92连接；水平导轨93设置在支撑框架I上，滑块94安装在水平导轨93上。升降装置2中的平台25安装在滑块94上，控制装置控制第二驱动电机91动作，使升降装置2在水平导轨93上移动。在完成取盖操作之后，第二驱动电机91动作，带动桶盖10远离桶体11 ;在封盖操作之前，第二驱动电机91动作，带动桶盖10接近桶体11。上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，本领域的普通技术人员在本实 用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
权利要求1.一种自动取封盖装置，其特征在于，包括支撑框架(I)、安装在所述支撑框架(I)上的升降装置(2)、与所述升降装置(2)连接的X-Y移动平台(3)、与所述X-Y移动平台(3)连接的旋转组件(4)、安装在所述旋转组件(4)上的旋转轴(5)、与所述旋转轴(5)分别连接的拧螺栓装置(6)和桶盖抓取装置(7)、机器视觉装置以及控制装置，其中， 所述机器视觉装置用于采集桶盖(10)或桶体(11)的图像，并对所述图像进行处理； 所述控制装置根据所述机器视觉装置的图像处理结果控制所述升降装置(2)、X-Y移动平台(3)、所述旋转组件(4)、所述拧螺栓装置(6)以及所述桶盖抓取装置(7)动作。
2.根据权利要求1所述的自动取封盖装置，其特征在于，所述机器视觉装置包括工业相机(8)、与所述工业相机(8)连接的图像处理模块；所述工业相机(8)安装在所述桶盖抓取装置(7)上。
3.根据权利要求2所述的自动取封盖装置，其特征在于，所述升降装置(2)包括平台(25)、安装在所述平台(25)上的第一驱动电机(21)和传动机构(24)、由所述传动机构(24)带动的升降杆件(22)、以及由所述升降杆件(22)带动升降的连接平台(23);所述传动机构(24 )由所述第一驱动电机(21)驱动，所述平台(25 )安装在所述支撑框架(I)上，所述连接平台(23)与所述X-Y移动平台(3)连接。
4.根据权利要求3所述的自动取封盖装置，其特征在于，所述X-Y移动平台(3)包括底座、与所述底座连接的导轨、安装在所述导轨上的滑块；所述底座与所述连接平台(23)连接，所述旋转组件(4)安装在所述滑块上。
5.根据权利要求4所述的自动取封盖装置，其特征在于，所述旋转组件(4)包括直接驱动电机；所述直接驱动电机包括基座和转子，所述基座与所述X-Y移动平台(3)中的所述滑块连接，所述转子与所述旋转轴(5 )连接。
6.根据权利要求5所述的自动取封盖装置，其特征在于，所述拧螺栓装置(6)包括动力装置、由所述动力装置驱动的转动轴、拧紧头(61)、连接所述转动轴和所述拧紧头(61)的联轴器(62)、以及供所述拧紧头(61)固定安装的固定支架(63);所述联轴器(62)采用柔性弹簧结构，所述固定支架(63)与所述旋转轴(5)连接，并由所述旋转轴(5)带动转动。
7.根据权利要求6所述的自动取封盖装置，其特征在于，所述桶盖抓取装置(7)包括电磁阀、由所述电磁阀驱动的摆动臂(71)、以及固定所述摆动臂(71)的支架(72);所述摆动臂(71)均匀布置在所述支架(72 )上，所述支架(72 )与所述旋转轴(5 )连接。
8.根据权利要求1-7任一项所述的自动取封盖装置，其特征在于，所述自动取封盖装置还包括移出驱动装置(9)，所述驱动装置(9)包括安装在所述支撑框架(I)上的第二驱动电机(91)、与所述第二驱动电机(91)连接的丝杠(92)、设置在所述支撑框架(I)上的水平导轨(93)、以及安装在所述水平导轨(93)上的滑块(94);所述升降装置(2)中的所述平台(25)安装在所述滑块(94)上，并与所述丝杠(92)连接。
专利摘要本实用新型公开了一种自动取封盖装置，包括支撑框架(1)、安装在支撑框架(1)上的升降装置(2)、与升降装置(2)连接的X-Y移动平台(3)、与X-Y移动平台(3)连接的旋转组件(4)、安装在旋转组件(4)上的旋转轴(5)、与旋转轴(5)分别连接的拧螺栓装置(6)和桶盖抓取装置(7)、机器视觉装置以及控制装置。实施本实用新型的有益效果是，采用机器视觉装置对采集的桶盖或桶体图像进行处理，提高桶盖或桶体、以及桶盖或桶体上的螺栓孔的中心定位精度。
文档编号B65G47/90GK202848996SQ20122051471
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日
发明者周东升, 吕永红, 潘跃龙, 刘夏杰, 林鹏, 戈永军, 杨锦春, 李战, 王鑫, 黄文有, 向文元 申请人:中科华核电技术研究院有限公司, 中国广东核电集团有限公司, 中广核工程有限公司