基于机器视觉的异形插件机器人的制作方法

本发明属于自动接插技术领域，具体涉及基于机器视觉的异形插件机器人。

背景技术：

随着电子工业的快速发展，电子设备向高可靠性、多功能、轻型化方向发展，从而对电子元器件封装、电子组装提出了更高的要求，从最原始的人工组装到自动插装，以至当前的智能机器人智能插装，实现了人工操作过程中无法完成的高精度装配、快速装配，给电子工业的快速发展产生了巨大的推动作用。

插件机器人将一些有规则的电子元器件自动（也叫自动插件机”）标准地插装在印制电路板导电通孔内的机械智能化设备。对于形状规则的电子元器件，现有技术已经较为成熟，国内外出现了各种形式的自动插件机，智能插件机，然而，绝大部分电子设备、电子产品当中的元器件仍旧存在20%左右的异形元器件，异形元器件组装所耗时间长，长期以人工组装为主，组装效率低，可靠性、一致性控制难度大，严重影响产品的大批量生产，难以保障所有批次电子元器件组装的一致性，因此，研制异形元器件插装机器人十分必要。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供一种基于机器视觉的异形插件机器人，能够实现对异形电子元器件实现精准定位、操作方便、结构简单。

本发明的技术方案如下：

基于机器视觉的异形插件机器人，包括爪手、主轴、控制组件、气动缸、连杆、机架、基座；爪手与主轴连接，主轴带动爪手实现轴向运动、旋转运动，爪手包括爪手本体、夹爪定位块、活动夹爪，爪手本体与主轴固定连接，爪手本体顶部的内壁设置有轴向直线电机，轴向直线电机与连夹爪定位块接，夹爪定位块在轴向直线电机的驱动下做上下运动，夹爪定位块上设置有径向直线电机，活动夹爪与径向直线电机连接，活动夹爪在径向直线电机的驱动下实现活动夹爪的夹紧和松开，控制组件通过铰链与连杆连接，机架通过铰链与连杆连接，机架下部设置有转轴，转轴与基座连接，气动缸一端连接控制组件，另一端与机架连接。

进一步地，控制组件包括中央处理单元、轴向控制单元、旋转控制单元、轴向视觉识别单元、径向视觉识别单元、供电单元，轴向控制单元与中央处理单元连接，轴向控制单元与主轴连接，主轴在轴向控制单元的驱动下实现主轴的轴向运动，旋转控制单元与中央处理单元连接，旋转控制单元与主轴连接，主轴在旋转控制单元的驱动下实现主轴的旋转运动。

进一步地，轴向视觉识别单元包括轴向摄像光源组件、元器件中心识别模块，轴向摄像光源组件设置在主轴顶端，轴向摄像光源组件与元器件中心识别模块连接，轴向摄像光源组件对元器件中心进行识别，并将采集到的视频图像传输至元器件中心识别模块，元器件中心识别模块处理分析后获得元器件中心坐标信息。

进一步地，径向视觉识别单元包括径向摄像光源组件、元器件引脚位置识别模块，径向摄像光源组件设置在爪手本体内壁上，径向摄像光源组件至少有2个，径向摄像光源组件对称设置在活动爪手的两侧，径向摄像光源组件与元器件引脚位置识别模块连接，径向摄像光源组件对元器件引脚进行识别，并将采集到视频图像传输至元器件引脚位置识别模块,元器件引脚位置识别模块分析后获得元器件引脚位置坐标信息。

进一步地，轴向控制单元与爪手本体顶部的内壁设置的轴向直线电机连接，轴向控制单元驱动轴向直线电机微动，轴向控制单元与夹爪定位块上设置的径向直线电机连接，轴向控制单元驱动径向直线电机微动。

进一步地，中央处理单元由供电单元进行供电，中央处理单元接收来自轴向视觉识别单元、径向视觉识别单元的数据信息，并对数据信息进行处理分析后，计算设定的元器件引脚位置坐标以及元器件中心坐标的补偿值，中央处理单元向轴向控制单元、旋转控制单元发出执行指令，轴向控制单元控制主轴、轴向直线电机、径向直线电机运动，旋转控制单元控制主轴运动，确保元器件移动到设定的坐标位置。

进一步地，转轴内部设置有旋转电机，转轴转动带动机架转动。

进一步地，气动缸连接有气压泵，气动缸伸缩可带动控制组件运动。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的爪手内部结构示意图。图3为本发明的控制组件控制原理框图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式，对本发明作详细描述。

如图1、图2所示，基于机器视觉的异形插件机器人，包括爪手1、主轴2、控制组件3、气动缸4、连杆5、机架6、基座7；爪手1与主轴2连接，主轴2带动爪手1实现轴向运动、旋转运动，爪手1包括爪手本体101、夹爪定位块102、活动夹爪103，爪手本体101与主轴2固定连接，爪手本体101顶部的内壁设置有轴向直线电机，轴向直线电机与夹爪定位块102连接，夹爪定位块102在轴向直线电机的驱动下做上下运动，夹爪定位块102上设置有径向直线电机，活动夹爪103与径向直线电机连接，活动夹爪103在径向直线电机的驱动下实现活动夹爪103的夹紧和松开，控制组件2通过铰链与连杆5连接，机架6通过铰链与连杆5连接，机架6下部设置有转轴，转轴与基座7连接，气动缸4一端连接控制组件，另一端与机架6连接。

如图3所示，控制组件包括中央处理单元、轴向控制单元、旋转控制单元、轴向视觉识别单元、径向视觉识别单元、供电单元，轴向控制单元与中央处理单元连接，轴向控制单元与主轴2连接，主轴2在轴向控制单元的驱动下实现主轴2的轴向运动，旋转控制单元与中央处理单元连接，旋转控制单元与主轴2连接，主轴2在旋转控制单元的驱动下实现主轴2的旋转运动。

轴向视觉识别单元包括轴向摄像光源组件300、元器件中心识别模块，轴向摄像光源组件300设置在主轴2顶端，轴向摄像光源组件300与元器件中心识别模块连接，轴向摄像光源组件300对元器件中心进行识别，并将采集到的视频图像传输至元器件中心识别模块，元器件中心识别模块处理分析后获得元器件中心坐标信息。

径向视觉识别单元包括径向摄像光源组件100、元器件引脚位置识别模块，径向摄像光源组件100设置在爪手本体内壁上，径向摄像光源组件100至少有2个，径向摄像光源组件100对称设置在活动爪手103的两侧，径向摄像光源组件100与元器件引脚位置识别模块连接，径向摄像光源组件100对元器件引脚进行识别，并将采集到视频图像传输至元器件引脚位置识别模块,元器件引脚位置识别模块分析后获得元器件引脚位置坐标信息。

轴向控制单元与爪手本体101顶部的内壁设置的轴向直线电机连接，轴向控制单元驱动轴向直线电机微动，轴向控制单元与夹爪定位块102上设置的径向直线电机连接，轴向控制单元驱动径向直线电机微动。

使用时，供电单元给中央处理单元进行供电，活动夹爪103松开，轴向视觉识别单元识别到元器件后，活动夹爪103夹取元器件，轴向控制单元驱动径向直线电机夹紧元器件，同时轴向控制单元驱动轴向直线电机将元器件移动到径向视觉识别单元的径向摄像光源组件100中心位置，径向视觉识别单元计算出元器件引脚的位置坐标，同时轴向视觉识别单元计算出元器件引脚的中心位置坐标，轴向视觉识别单元、径向视觉识别单元将坐标信息传输至中央处理单元，中央处理单元接收来自轴向视觉识别单元、径向视觉识别单元的数据信息，并对数据信息进行处理分析后，计算出设定的元器件引脚位置坐标以及元器件中心坐标的补偿值，中央处理单元向轴向控制单元、旋转控制单元发出执行指令，轴向控制单元控制主轴、轴向直线电机、径向直线电机运动，旋转控制单元控制主轴运动，确保元器件移动到设定的坐标位置。

为实现对多个设定的坐标位置插装元器件，转轴内部设置有旋转电机，转轴转动带动机架转动，气动缸连接有气压泵，气动缸伸缩可带动控制组件运动，从而可以对多个设定的坐标位置进行元器件插装。

以上是对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。