基于视觉识别的摆料装置的制作方法

本发明涉及木材加工设备技术领域，尤其涉及一种基于视觉识别的摆料装置。

背景技术

木条切角机、木条钻孔机、木条开槽机等木材加工设备在加工制造过程中，通常需要对成批木条进行切角、钻孔、割槽等加工处理，加工处理后的木条可用于拼装各类木质产品—如相框、门窗边框等。为保证同批次木条加工的一致性，通常采用人工摆放方式将同一批次中的各木条的待加工面按同一方向摆放，然后将按同一方向摆放的木条依次送入木材加工设备中进行加工处理。采用人工摆放方式进行上料，费时费力且容易出错。

技术实现要素：

本发明所需解决的技术问题是：提供一种结构简单、且能将各木条的待加工面按同一方向摆放输出的基于视觉识别的摆料装置，该装置能通过摄像头视觉识别系统自动得到木条当前位置方位，从而控制后续第一旋转气缸及第二旋转气缸的翻转方向。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：所述的基于视觉识别的摆料装置，包括：机架，在机架上固定设置有无杆气缸，无杆气缸前后水平设置，在无杆气缸的活塞上固定设置有第一气动手指，第一气动手指的夹持口朝上设置，且构成第一气动手指的夹持口的两条夹持臂位于夹持口的前后两侧，在无杆气缸的驱动下第一气动手指前后往复水平移动；在位于无杆气缸前段左侧的机架上设置有第二气动手指，在位于无杆气缸前段右侧的机架上设置有第三气动手指，第二气动手指和第三气动手指的夹持口相对设置，且第二气动手指和第三气动手指能承接夹持位于第一气动手指中的木条的左、右两端；第二气动手指和第三气动手指分别由一个第一旋转气缸驱动，在二个第一旋转气缸的同步驱动下，第二气动手指和第三气动手指能绕自身轴线同步同向转动；这里只要二个第一旋转气缸能满足驱动第二气动手指和第三气动手指绕自身轴线同步顺时针转动90°或同步逆时针转动90°要求即可。在位于无杆气缸上方的机架上设置有滚珠丝杠直线滑台，滚珠丝杠直线滑台前后水平设置，在滚珠丝杠直线滑台的滑台上固定设置有驱动气缸，驱动气缸的伸出杆向下伸出或向上缩回，在驱动气缸的伸出杆上固定设置有第二旋转气缸，第二旋转气缸的旋转缸体朝向前方且旋转缸体的旋转轴线前后水平设置，在旋转缸体上固定设置有一对第四气动手指，二个第四气动手指的夹持口均朝前设置，第二气动手指和第三气动手指同步同向转动90°后，二个第四气动手指能承接夹持位于第二气动手指和第三气动手指中的木条；在第二旋转气缸的驱动下，一对第四气动手指能在旋转缸体的带动下绕旋转气缸的旋转轴线转动；这里只要第二旋转气缸能满足一对第四气动手指绕旋转气缸的旋转轴线转动180°要求即可。

在机架上设置有摄像头视觉识别系统，摄像头视觉识别系统中的摄像头设置于无杆气缸后段一侧机架上，摄像头能对夹持于第一气动手指中的木条进行拍照、获取木条形貌图像信息；无杆气缸、第一气动手指、第二气动手指、第三气动手指、二个第一旋转气缸、滚珠丝杠直线滑台、驱动气缸、第二旋转气缸、一对第四气动手指和摄像头视觉识别系统分别与控制装置相连接。

进一步地，前述的基于视觉识别的摆料装置，其中，在位于摄像头处的机架上设置有摄像头辅助补光灯源。

进一步地，前述的基于视觉识别的摆料装置，其中，在无杆气缸后端上方的机架上竖向设置有第一引导板和第二引导板，第二引导板位于第一引导板前侧，第一引导板和第二引导板平行设置且第一引导板和第二引导板之间留有供木条窄边通过的间隙，第一气动手指能承接夹持从第一引导板和第二引导板之间的间隙掉落的木条。

进一步地，前述的基于视觉识别的摆料装置，其中，第二引导板底部高于第一引导板，在第一引导板底部左右两侧分别设置有一个向前伸出的搁置平台，第二引导板底部至搁置平台之间的高度h可容纳两个上下排列且窄边朝下的木条；在位于第二引导板下方的左、右两侧机架上分别设置有一个第一推动气缸，二个第一推动气缸均水平前后设置，且二个第一推动气缸的伸出杆均朝向第一引导板，压板两端分别固定设置于二个第一推动气缸的伸出杆上，在二个第一推动气缸的驱动下，压板能将位于第二引导板底部至搁置平台之间的上排木条压紧于第一引导板与压板之间；第一气动手指能承接夹持位于第二引导板底部至搁置平台之间的下排木条。

进一步地，前述的基于视觉识别的摆料装置，其中，在位于各第一推动气缸下方的机架上均竖向设置有一个第二推动气缸，二个第二推动气缸的伸出杆向上伸出或向下缩回，在二个第二推动气缸的伸出杆上均固定设置有连接板，每个连接板后段均向下弯折形成推板，推板与连接板呈l形形状，在二个第二推动气缸的驱动下，二块推板向上运动后将下排木条左右两端挡于第一引导板与二块推板之间、或二块推板向下运动后解除对下排木条左右两端的遮挡。二个第一推动气缸、二个第二推动气缸均分别与控制装置相连接。

进一步地，前述的基于视觉识别的摆料装置，其中，第二气动手指和第三气动手指对称设置于无杆气缸左右两侧，滚珠丝杠直线滑台位于无杆气缸的正上方。

进一步地，前述的基于视觉识别的摆料装置，其中，在机架上设置有工作平台，在工作平台上设置有第一移动架，第二气动手指固定设置于第一移动架上；在工作平台上设置有第二移动架，无杆气缸和滚珠丝杠直线滑台均固定设置于第二移动架上；在工作平台下方的机架上设置有驱动轴和从动轴，驱动轴和从动轴均前后水平支承设置于工作平台下方，在驱动轴上固定设置有第一主动链轮和第二主动链轮，在从动轴上固定设置有第一从动链轮和第二从动链轮，第一链条缠绕于第一主动链轮和第一从动链轮上，第二链条缠绕于第二主动链轮和第二从动链轮上，第一链条与第二链条的速比为2：1；在第一移动架底部固定设置有第一固定块，第一固定块穿过工作平台上的第一长形通槽后与位于第一主动链轮和第一从动链轮上方的第一链条固定连接，在第二移动架底部固定设置有第二固定块，第二固定块穿过工作平台上的第二长形通槽后与位于第二主动链轮和第二从动链轮上方的第二链条固定连接。

进一步地，前述的基于视觉识别的摆料装置，其中，在工作平台上固定设置有由二根平行设置的导轨构成的导轨组，二根导轨均前后水平设置；在第一移动架底部固定设置有第一导向块组，第一移动架能通过第一导向块组在导轨组上前后往复水平移动；在第二移动架底部固定设置有第二导向块组，第二移动架能通过第二导向块组在导轨组上前后往复水平移动。

本发明的有益效果是：该装置结构简单，使用方便，通过摄像头视觉识别系统自动得到位于第一气动手指中的木条形貌方位，从而控制后续第一旋转气缸、第二旋转气缸的翻转方向，从而使各木条的待加工面按同一方向摆放输出，有效降低操作人员的劳动强度，且使用成本低。

附图说明

图1是本发明所述的基于视觉识别的摆料装置的第一种实施例的结构示意图。

图2是图1中第一引导板、第二引导板、压板与推板的结构示意图。

图3是本实施例中所述的基于视觉识别的摆料装置的第二种实施例的结构示意图。

图4是本发明所述的基于视觉识别的摆料装置的内部结构示意图。

图5是第一移动架、第二移动架与第一链条、第二链条的结构示意图。

图6是图5中a方向的结构示意图。

图7是第一移动架与第一链条的结构示意图。

图8是图7中b方向的结构示意图。

图9是第二移动架与第二链条的结构示意图。

图10是图9中c方向的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及优选实施例对本发明所述的技术方案作进一步详细的说明。

实施例一

如图1所示，本实施例所述的基于视觉识别的摆料装置，包括：机架，在机架上固定设置有无杆气缸1，无杆气缸1前后水平设置，在无杆气缸1的活塞上固定设置有第一气动手指11，第一气动手指11的夹持口朝上设置，且构成第一气动手指11的夹持口的两条夹持臂位于夹持口的前后两侧，在无杆气缸1的驱动下第一气动手指11前后往复水平移动。在位于无杆气缸1前段左侧的机架上设置有第二气动手指21，在位于无杆气缸1前段右侧的机架上设置有第三气动手指22，第二气动手指21和第三气动手指22的夹持口相对设置，且第二气动手指21和第三气动手指22能承接夹持位于第一气动手指11中的木条的左、右两端。第二气动手指21和第三气动手指22分别由一个第一旋转气缸2驱动，在二个第一旋转气缸2的同步驱动下，第二气动手指21和第三气动手指22能绕自身轴线同步同向转动。在位于无杆气缸1上方的机架上设置有滚珠丝杠直线滑台3，滚珠丝杠直线滑台3前后水平设置，在滚珠丝杠直线滑台3的滑台上固定设置有驱动气缸31，驱动气缸31的伸出杆向下伸出或向上缩回，在驱动气缸31的伸出杆上固定设置有第二旋转气缸32，第二旋转气缸32的旋转缸体朝向前方且旋转缸体的旋转轴线前后水平设置，在旋转缸体上固定设置有一对第四气动手指33，二个第四气动手指33的夹持口均朝前设置，第二气动手指21和第三气动手指22同步同向逆时针或顺时针转动90°后，二个第四气动手指33能承接夹持位于第二气动手指21和第三气动手指22中的木条；在第二旋转气缸32的驱动下，一对第四气动手指33能在旋转缸体的带动下绕旋转气缸的旋转轴线转动。

在机架上设置有摄像头视觉识别系统，摄像头视觉识别系统中的摄像头12设置于无杆气缸1后段一侧机架上，摄像头12能对夹持于第一气动手指11中的木条进行拍照、获取木条形貌图像信息；无杆气缸1、第一气动手指11、第二气动手指21、第三气动手指22、二个第一旋转气缸2、滚珠丝杠直线滑台3、驱动气缸31、第二旋转气缸32、一对第四气动手指33和摄像头视觉识别系统分别与控制装置相连接。工作时通过摄像头视觉识别系统来判断第一旋转气缸、第二旋转气缸的翻转方向并将第一旋转气缸、第二旋转气缸的翻转方向的信号传输给控制装置，然后通过控制装置来控制杆气缸1、第一气动手指11、第二气动手指21、第三气动手指22、二个第一旋转气缸2、滚珠丝杠直线滑台3、驱动气缸31、第二旋转气缸32、一对第四气动手指33的动作，从而实现全自动作业。

本实施例中在位于摄像头12处的机架上设置有摄像头辅助补光灯源13。通常可在摄像头两侧分别设置一个摄像头辅助补光光源13。

工作时，摄像头辅助补光灯源13始终处于打开模式，启动无杆气缸1，在无杆气缸1的驱动下，第一气动手指11沿无杆气缸1向后移动至无杆气缸1后段，然后第一气动手指11的夹持口夹持横向水平放置且窄边朝下设置的木条中部，此时，摄像头视觉识别系统中的摄像头12对夹持于第一启动手指11中的木条进行拍照、获取木条形貌图像信息，并该该信息经摄像头视觉识别系统进行信号处理后传送给控制装置。然后在无杆气缸1的驱动下，第一气动手指11夹持木条向前移动至第二气动手指21与第三气动手指22之间，第二气动手指21和第三气动手指22承接夹持位于第一气动手指11中的木条的左、右两端，此时第一气动手指11在无杆气缸1的驱动下向后移动继续去夹持后续待摆放的木条。控制装置根据摄像头视觉识别系统传送的处理后的信号判断夹持于第二气动手指21和第三气动手指22中的木条的形貌，从而决定使第二气动手指21和第三气动手指22绕自身轴线同步同向逆时针转动90°还是顺时针转动90°。第二气动手指21和第三气动手指22绕自身轴线同步同向转动90°后，启动驱动气缸31，在驱动气缸31的驱动下，二个第四气动手指33向下运动至与第二气动手指21和第三气动手指22位于同一水平面上，启动滚珠丝杠直线滑台3，在滚珠丝杠直线滑台3的驱动下，二个第四气动手指33向前移动至夹持于第二气动手指21和第三气动手指22的木条处，承接夹持位于第二气动手指21和第三气动手指22中的木条，控制装置根据摄像头视觉识别系统传送的处理后的信号判断夹持于二个第四气动手指33中的木条的待加工面方向是否与要求摆放方向一致：若夹持于二个第四气动手指33中的木条的待加工面方向与要求摆放方向一致，则直接驱动滚珠丝杠直线滑台3，使二个第四气动手指33向前移动；若夹持于二个第四气动手指33中的木条的待加工面方向与要求摆放方向不一致，则驱动第二旋转气缸32，使一对第四气动手指33绕旋转气缸的旋转轴线转动180°，此时，夹持于二个第四气动手指33中的木条的待加工面方向与要求摆放方向一致，然后再驱动滚珠丝杠直线滑台3，使二个第四气动手指33向前移动。一般在二个第四气动手指33向前移动至最前端位置的下方设置输送带，这样就能将木条的待加工面按同一方向依次顺序摆放于输送带上后通过输送带输出。

实施例二

如图2、图3和图4所示，本实施例与实施例一的不同之处在于：在无杆气缸1后端上方的机架上竖向设置有第一引导板41和第二引导板42，第二引导板42位于第一引导板41前侧，第一引导板41和第二引导板42平行设置且第一引导板41和第二引导板42之间留有供木条窄边通过的间隙w，第一气动手指11能承接夹持从第一引导板41和第二引导板42之间的间隙w掉落的木条。

第二引导板42可由第一分引导板和第二分引导板组成，第一分引导板和第二分引导板分别位于第一引导板41的前方左、右两侧，第一分引导板与第一引导板41平行设置且第一分引导板与第一引导板41之间留有间隙，第二分引导板与第一引导板41平行设置且第二分引导板与第一引导板41之间留有间隙。此时第一引导板41与第一分引导板之间的间隙构成供横向水平设置且窄边朝下设置的木条一端通过的第一通道，第一引导板41与第二分引导板之间的间隙构供横向水平设置且窄边朝下设置的木条另一端通过的第二通道。

如图2和图3所示，第二引导板42底部高于第一引导板41，在第一引导板41底部左右两侧分别设置有一个向前伸出的搁置平台43，第二引导板42底部至搁置平台43之间的高度h可容纳两个上下排列且横线水平设置、窄边朝下的木条。在位于第二引导板42下方的左、右两侧机架上分别设置有一个第一推动气缸5，二个第一推动气缸5均水平前后设置，且二个第一推动气缸5的伸出杆均朝向第一引导板41，压板51两端分别固定设置于二个第一推动气缸5的伸出杆上，在二个第一推动气缸5的驱动下，压板51能将位于第二引导板42底部至搁置平台43之间的上排木条压紧于第一引导板41与压板51之间；第一气动手指11能承接夹持位于第二引导板42底部至搁置平台43之间的下排木条。

如图2、图3和图4所示，在位于各第一推动气缸5下方的机架上均竖向设置有一个第二推动气缸6，二个第二推动气缸6的伸出杆向上伸出或向下缩回，在二个第二推动气缸6的伸出杆上均固定设置有连接板61，每个连接板61后段均向下弯折形成推板62，推板62与连接板61呈l形形状，在二个第二推动气缸6的驱动下，二块推板6向上运动后将下排木条左右两端挡于第一引导板41与二块推板6之间、或二块推板6向下运动后解除对下排木条左右两端的遮挡。二个第一推动气缸5、二个第二推动气缸6均分别与控制装置相连接。

其余结构和使用方式与实施例一相同，不再赘述。

实施例三

本实施例与实施例一的不同之处在于：第二气动手指21和第三气动手指23对称设置于无杆气缸11左右两侧，滚珠丝杠直线滑台3位于无杆气缸1的正上方。

如图5、图6、图7、图8、图9和图10所示，在机架上设置有工作平台101，在工作平台101上设置有第一移动架7，第二气动手指21固定设置于第一移动架7上。在工作平台101上设置有第二移动架8，无杆气缸1和滚珠丝杠直线滑台3均固定设置于第二移动架8上。在工作平台101下方的机架上设置有驱动轴91和从动轴92，驱动轴91和从动轴92均前后水平支承设置于工作平台101下方，在驱动轴91上固定设置有第一主动链轮71和第二主动链轮81，在从动轴92上固定设置有第一从动链轮72和第二从动链轮82，第一链条73缠绕于第一主动链轮71和第一从动链轮72上，第二链条83缠绕于第二主动链轮81和第二从动链轮82上，第一链条73与第二链条83的速比为2：1。如图4、图7和图8所示，在第一移动架7底部固定设置有第一固定块74，第一固定块54穿过工作平台101上的第一长形通槽102后与位于第一主动链轮71和第一从动链轮72上方的第一链条73固定连接。如图4、图9和图10所示，在第二移动架8底部固定设置有第二固定块84，第二固定块84穿过工作平台101上的第二长形通槽103后与位于第二主动链轮81和第二从动链轮82上方的第二链条83固定连接。

如图5所示，在工作平台101上固定设置有由二根平行设置的导轨104构成的导轨组，二根导轨104均前后水平设置；在第一移动架7底部固定设置有第一导向块组75，第一移动架7能通过第一导向块组75在导轨组上前后往复水平移动；在第二移动架8底部固定设置有第二导向块组85，第二移动架8能通过第二导向块组85在导轨组上前后往复水平移动。其中第一导向块组75和第二导向块组85可以是能在导轨104上滑动的滑块结构。

其余结构和使用方式与实施例一相同，不再赘述。

实施例四

本实施例与实施例一的不同之处在于：如图2、图3和图4所示，在无杆气缸1后端上方的机架上竖向设置有第一引导板41和第二引导板42，第二引导板42位于第一引导板41前侧，第一引导板41和第二引导板42平行设置且第一引导板41和第二引导板42之间留有供木条窄边通过的间隙w，第一气动手指11能承接夹持从第一引导板41和第二引导板42之间的间隙w掉落的木条。

第二引导板42可由第一分引导板和第二分引导板组成，第一分引导板和第二分引导板分别位于第一引导板41的前方左、右两侧，第一分引导板与第一引导板41平行设置且第一分引导板与第一引导板41之间留有间隙，第二分引导板与第一引导板41平行设置且第二分引导板与第一引导板41之间留有间隙。此时第一引导板41与第一分引导板之间的间隙构成供横向水平设置且窄边朝下设置的木条一端通过的第一通道，第一引导板41与第二分引导板之间的间隙构供横向水平设置且窄边朝下设置的木条另一端通过的第二通道。

如图2和图3所示，第二引导板42底部高于第一引导板41，在第一引导板41底部左右两侧分别设置有一个向前伸出的搁置平台43，第二引导板42底部至搁置平台43之间的高度h可容纳两个上下排列且横线水平设置、窄边朝下的木条。在位于第二引导板42下方的左、右两侧机架上分别设置有一个第一推动气缸5，二个第一推动气缸5均水平前后设置，且二个第一推动气缸5的伸出杆均朝向第一引导板41，压板51两端分别固定设置于二个第一推动气缸5的伸出杆上，在二个第一推动气缸5的驱动下，压板51能将位于第二引导板42底部至搁置平台43之间的上排木条压紧于第一引导板41与压板51之间；第一气动手指11能承接夹持位于第二引导板42底部至搁置平台43之间的下排木条。

如图2、图3和图4所示，在位于各第一推动气缸5下方的机架上均竖向设置有一个第二推动气缸6，二个第二推动气缸6的伸出杆向上伸出或向下缩回，在二个第二推动气缸6的伸出杆上均固定设置有连接板61，每个连接板61后段均向下弯折形成推板62，推板62与连接板61呈l形形状，在二个第二推动气缸6的驱动下，二块推板6向上运动后将下排木条左右两端挡于第一引导板41与二块推板6之间、或二块推板6向下运动后解除对下排木条左右两端的遮挡。

第二气动手指21和第三气动手指23对称设置于无杆气缸11左右两侧，滚珠丝杠直线滑台3位于无杆气缸1的正上方。

如图5、图6、图7、图8、图9和图10所示，在机架上设置有工作平台101，在工作平台101上设置有第一移动架7，第二气动手指21固定设置于第一移动架7上。在工作平台101上设置有第二移动架8，无杆气缸1和滚珠丝杠直线滑台3均固定设置于第二移动架8上。在工作平台101下方的机架上设置有驱动轴91和从动轴92，驱动轴91和从动轴92均前后水平支承设置于工作平台101下方，在驱动轴91上固定设置有第一主动链轮71和第二主动链轮81，在从动轴92上固定设置有第一从动链轮72和第二从动链轮82，第一链条73缠绕于第一主动链轮71和第一从动链轮72上，第二链条83缠绕于第二主动链轮81和第二从动链轮82上，第一链条73与第二链条83的速比为2：1。如图4、图7和图8所示，在第一移动架7底部固定设置有第一固定块74，第一固定块54穿过工作平台101上的第一长形通槽102后与位于第一主动链轮71和第一从动链轮72上方的第一链条73固定连接。如图4、图9和图10所示，在第二移动架8底部固定设置有第二固定块84，第二固定块84穿过工作平台101上的第二长形通槽103后与位于第二主动链轮81和第二从动链轮82上方的第二链条83固定连接。

如图5所示，在工作平台101上固定设置有由二根平行设置的导轨104构成的导轨组，二根导轨104均前后水平设置；在第一移动架7底部固定设置有第一导向块组75，第一移动架7能通过第一导向块组75在导轨组上前后往复水平移动；在第二移动架8底部固定设置有第二导向块组85，第二移动架8能通过第二导向块组85在导轨组上前后往复水平移动。其中第一导向块组75和第二导向块组85可以是能在导轨104上滑动的滑块结构。

其余结构和使用方式与实施例一相同，不再赘述。

以上所述仅是本发明的较佳实施例，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明要求保护的范围。

本发明的优点是：该装置结构简单，使用方便，通过摄像头视觉识别系统自动得到位于第一气动手指11中的木条形貌方位，从而控制后续第一旋转气缸2、第二旋转气缸32的翻转方向，从而使各木条的待加工面按同一方向摆放输出，有效降低操作人员的劳动强度，且使用成本低。