本發(fā)明涉及自動碼垛系統，具體的說是一種基于視覺定位的彈藥碼垛機械手。

背景技術：

目前，碼垛系統采用通過導軌滑塊導向，齒輪齒條驅動的方式來實現自動碼垛。這樣的碼垛系統有以下弊端：第一，在大跨距、大范圍碼垛時，就會遇到加工制作成本高，安裝調試難等問題；第二，傳統碼垛系統通過固定坐標點來實現自動碼垛功能，遇到碼垛工件意外丟失、人員參與碼垛作業(yè)、碼垛工件被移動等情況，就會造成碼垛擺放不整齊等情況，嚴重還會造成碼垛懸空掉落、碼垛重疊擠壓，這種情況在彈藥生產中是絕對不允許出現的；第三，傳統碼垛系統需要事先把碼垛工件的位置嚴格準確放置才能實現碼垛自動上料功能，這樣增加了碼垛成本和工作量。

國內在彈藥生產領域還沒有基于視覺的碼垛機械手，傳統的碼垛系統通過絕對坐標定位方式很難滿足彈藥碼垛的安全性能，使用傳統碼垛系統會增加額外的不安全因素。

技術實現要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于視覺定位的彈藥碼垛機械手。這種基于視覺定位的彈藥碼垛機械手可以根據彈藥位置的視覺信息調整碼垛機械手的取放位置。

為了實現上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種基于視覺定位的彈藥碼垛機械手，包括水平移動機構、垂向移動機構、跟隨調整機構、橫向同步定位夾緊機構、縱向定位夾緊機構、視覺檢測相機及測距傳感器，其中水平移動機構滾動連接于行車軌道上，所述垂向移動機構安裝于水平移動機構上、并可沿垂向滑動，所述視覺檢測相機和測距傳感器安裝在垂向移動機構的末端，所述跟隨調整機構位于所述垂向移動機 構的下方、并與其滑動連接，所述橫向同步定位夾緊機構安裝在所述跟隨調整機構的下方，所述縱向定位夾緊機構安裝在所述橫向同步定位夾緊機構上。

所述水平移動機構包括水平移動平臺、滾動行走輪、滾動輔助定位輪及水平驅動裝置，其中水平移動平臺的底部設有滾動行走輪和滾動輔助定位輪，所述水平驅動裝置安裝在所述水平移動平臺上、并與所述滾動行走輪傳動連接，所述水平移動平臺通過滾動行走輪在行車軌道上行走、并通過與行車軌道滑動配合的滾動輔助定位輪定位。所述水平移動平臺的前、后側均設有防撞塊。

所述垂向移動機構包括架體、定滑輪、吊繩、配重組件、垂向驅動機構、垂向移動機構齒條、垂向移動機構齒輪及垂向移動平臺，其中垂向移動平臺與所述水平移動機構滑動連接，所述垂向移動機構齒條設置于所述垂向移動平臺上，所述垂向驅動機構設置于所述水平移動平臺上、并輸出端設有垂向移動機構齒輪，所述垂向移動機構齒輪與所述垂向移動機構齒條嚙合，所述架體安裝在所述水平移動機構上，所述定滑輪設置于所述架體的頂部，所述吊繩穿過定滑輪兩端分別與垂向移動平臺和配重組件連接，所述垂向移動平臺的下端連接有所述視覺檢測相機、測距傳感器及跟隨調整機構。

所述跟隨調整機構包括跟蹤調整驅動機構、跟蹤調整機構絲杠螺母傳動副及跟蹤調整機構平臺，其中跟蹤調整機構平臺的上方設有傳動連接的跟蹤調整驅動機構和跟蹤調整機構絲杠螺母傳動副，所述跟蹤調整機構絲杠螺母傳動副與所述垂向移動機構連接，所述垂向移動機構與所述跟蹤調整機構平臺滑動連接；所述跟蹤調整機構平臺的下方安裝有可沿橫向滑動的所述橫向同步定位夾緊機構。

所述跟蹤調整機構平臺的下方沿橫向設有跟蹤調整機構導軌，所述橫向同步定位夾緊機構通過跟蹤調整機構滑塊與所述跟蹤調整機構導軌滑動連接。

所述橫向同步定位夾緊機構包括橫向卡爪驅動氣缸、第一橫向卡爪、第二橫向卡爪及同步組件，其中第一橫向卡爪和第二橫向卡爪可沿橫向滑動地安裝在所述跟隨調整機構的下方，所述橫向卡爪驅動氣缸固定安裝在所述跟 隨調整機構的下方、并輸出端與第一橫向卡爪連接，所述第一橫向卡爪通過同步組件與第二橫向卡爪連接，所述橫向卡爪驅動氣缸驅動第一橫向卡爪運動，所述第一橫向卡爪通過同步組件帶動所述第二橫向卡爪向相反方向運動，所述第一橫向卡爪和第二橫向卡爪的下端分別連接有一個所述縱向定位夾緊機構。

所述同步組件包括第一連桿、第二連桿、轉軸及第三連桿，其中第二連桿的中部通過轉軸安裝在所述跟隨調整機構的下方，所述第二連桿可繞轉軸轉動，所述第二連桿的兩端分別與第一連桿和第三連桿的一端鉸接，所述第一連桿和第三連桿的另一端分別與第二橫向卡爪和所述第一橫向卡爪鉸接。

所述縱向定位夾緊機構包括縱向卡爪驅動氣缸、第一縱向卡爪及第二縱向卡爪，其中第一縱向卡爪和第二縱向卡爪可滑動地安裝在所述第一橫向卡爪或第二橫向卡爪下方設有的縱向移動導軌上，所述縱向卡爪驅動氣缸安裝在所述第一縱向卡爪或第二縱向卡爪上、并輸出端與所述第二縱向卡爪或第一縱向卡爪連接。

所述縱向定位夾緊機構進一步包括縱向卡爪限位塊B、縱向卡爪限位塊C及縱向卡爪限位塊A，其中縱向卡爪限位塊B和縱向卡爪限位塊C設置于所述縱向移動導軌的兩端，所述縱向卡爪限位塊A設置于所述縱向移動導軌的中部、并位于所述第一縱向卡爪和第二縱向卡爪之間，所述縱向卡爪驅動氣缸驅動所述第二縱向卡爪和第一縱向卡爪張開或閉合。

本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果為：

1.本發(fā)明的水平移動機構使用滾輪直接驅動的同時通過視覺系統保證碼垛定位精度，節(jié)約制造成本，減少安裝調試時間。

2.本發(fā)明的視覺系統可以判斷當前是否有碼垛或者轉運條件，從而提高了碼垛機械手在搬運彈藥時的安全度。

3.本發(fā)明的視覺判斷系統可以根據彈藥位置正在碼垛機械手位置，從而在進行碼垛上料功能時，降低彈藥初始擺放的位置精度，增加了碼垛系統的容錯性。

4.本發(fā)明基于視覺定位，不僅可以實現彈藥生產中自動碼垛、抽檢、上 料功能，而且避免了懸空碼垛，重疊碼垛等危險狀況，更重要的是提高了人工參與碼垛的兼容性和安全度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖；

圖2為圖1的側視圖；

圖3為本發(fā)明中跟隨調整機構的結構示意圖；

圖4為圖1的仰視圖；

圖5為本發(fā)明中縱向定位夾緊機構的結構示意圖。

其中：1為平移動機構，2為垂向移動機構，3為跟隨調整機構，4為橫向同步定位夾緊機構，5為縱向定位夾緊機構，6為視覺檢測相機，7為測距傳感器，8為定滑輪，9為吊繩，10為配重組件，11為滾動行走輪，12為滾動輔助定位輪，13為防撞塊，14為垂向驅動機構，15為同步組件，151為第一連桿，152為第二連桿，153為轉軸，154為第三連桿，16為縱向卡爪驅動氣缸，17為垂向移動機構導軌，18為垂向移動機構齒條，19為垂向移動機構齒輪，20為跟蹤調整機構滑塊，21為跟蹤調整機構導軌，22為垂向移動平臺，23為縱向卡爪，24為跟蹤調整機構防爆電機，25為跟蹤調整機構減速機，26為聯軸器，27跟蹤調整機構絲杠螺母傳動副，28為跟蹤調整機構滑塊，29為跟蹤調整機構導軌，30為第一橫向卡爪，31為橫向卡爪驅動氣缸，32為水平移動平臺，33為架體，34為跟蹤調整機構平臺，35為第二橫向卡爪，36為縱向卡爪限位塊C，37為第一縱向卡爪，38為縱向卡爪限位塊A，39為第二縱向卡爪，40為縱向卡爪限位塊B。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳述。

如圖1、圖2所示，本發(fā)明提供的一種基于視覺定位的彈藥碼垛機械手，包括水平移動機構1、垂向移動機構2、跟隨調整機構3、橫向同步定位夾緊機構4、縱向定位夾緊機構5、視覺檢測相機6及測距傳感器7，其中水平移動機構1滾動連接于行車軌道上，所述垂向移動機構2安裝于水平移動機構1上、并可沿垂向滑動，所述視覺檢測相機6和測距傳感器7安裝在垂向移動 機構2的末端。所述視覺檢測相機6用于視覺拍照，根據視覺信息判斷當前是否有碼垛或者轉運條件；所述測距傳感器7用于實時檢測機械手與碼垛位置的距離。所述跟隨調整機構3位于所述垂向移動機構2的下方、并與其滑動連接，所述橫向同步定位夾緊機構4安裝在所述跟隨調整機構3的下方，所述縱向定位夾緊機構5安裝在所述橫向同步定位夾緊機構4上。

所述水平移動機構1包括水平移動平臺32、滾動行走輪11、滾動輔助定位輪12及水平驅動裝置，其中水平移動平臺32的底部設有四個滾動行走輪11和兩個滾動輔助定位輪12，所述水平驅動裝置安裝在所述水平移動平臺32上、并與所述滾動行走輪11傳動連接，所述水平移動平臺32通過滾動行走輪11在行車軌道上行走、并通過分別與行車軌道兩測滑動配合的兩個滾動輔助定位輪12定位。所述水平移動平臺32的前、后側均設有兩個防撞塊13。

所述水平驅動裝置包括一組防爆電機減速器及同步帶輪，其中安裝在水平移動平臺32上的防爆電機減速器通過同步帶輪驅動滾動行走輪11轉動，滾動輔助定位輪12與行車軌道配合定位，避免水平移動機構1發(fā)生顫動，防撞塊13作為水平移動平臺32運動時的最后安全保障。

所述垂向移動機構2包括架體33、定滑輪8、吊繩9、配重組件10、垂向驅動機構14、垂向移動機構齒條18、垂向移動機構齒輪19及垂向移動平臺22，其中垂向移動平臺22與所述水平移動機構1的水平移動平臺32滑動連接，所述垂向移動機構齒條18設置于所述垂向移動平臺22上，所述垂向驅動機構14設置于所述水平移動平臺32上、并輸出端設有垂向移動機構齒輪19，所述垂向移動機構齒輪19與所述垂向移動機構齒條18嚙合。所述垂向驅動機構14包括防爆電機及減速機，防爆電機配合減速機驅動垂向移動機構齒輪19旋轉，所述垂向移動機構齒輪19與垂向移動機構齒條18嚙合，從而驅動垂向移動機構2相對水平移動機構1垂向滑動。所述架體33安裝在所述水平移動機構1的水平移動平臺32上，所述定滑輪8設置于所述架體33的頂部，所述吊繩9穿過定滑輪8一端與垂向移動平臺22連接，另一端與配重組件10連接，來配平重力。所述垂向移動平臺22的下端連接有所述視覺檢測相機6、測距傳感器7及跟隨調整機構3。

所述垂向移動平臺22上設有垂向移動機構導軌17，所述水平移動平臺32通過垂向移動機構滑塊與所述垂向移動機構導軌17滑動連接。

如圖3所示，所述跟隨調整機構3包括跟蹤調整驅動機構、跟蹤調整機構絲杠螺母傳動副27、跟蹤調整機構滑塊28、跟蹤調整機構導軌29及跟蹤調整機構平臺34，其中跟蹤調整機構平臺34的上方設有傳動連接的跟蹤調整驅動機構和跟蹤調整機構絲杠螺母傳動副27，所述跟蹤調整機構絲杠螺母傳動副27中的螺母與所述垂向移動平臺22的末端連接，所述垂向移動平臺22通過滑塊與所述跟蹤調整機構平臺34上方設有的導軌滑動連接；所述跟蹤調整機構平臺34的下方沿橫向設有跟蹤調整機構導軌29，所述橫向同步定位夾緊機構4通過跟蹤調整機構滑塊28與所述跟蹤調整機構導軌29滑動連接。

所述跟蹤調整驅動機構包括依次連接的跟蹤調整機構防爆電機24、跟蹤調整機構減速機25及聯軸器26，所述聯軸器26與滾珠絲杠連接，由跟蹤調整機構防爆電機24驅動滾珠絲杠旋轉，與滾珠絲杠螺紋配合的螺母帶動所述垂向移動機構2移動。目的是根據視覺檢測相機6采集的數據進行精密調整，以獲得準確的碼垛位置信息。

所述橫向同步定位夾緊機構4包括橫向卡爪驅動氣缸31、第一橫向卡爪30、第二橫向卡爪35及同步組件15，其中第一橫向卡爪30和第二橫向卡爪35通過跟蹤調整機構滑塊28與所述跟蹤調整機構導軌29滑動連接。所述橫向卡爪驅動氣缸31固定安裝在所述跟蹤調整機構平臺34的下方、并輸出端與第一橫向卡爪30連接，所述第一橫向卡爪30通過同步組件15與第二橫向卡爪35連接。所述第一橫向卡爪30和第二橫向卡爪35的下端分別連接有一個所述縱向定位夾緊機構5。

如圖4所示，所述同步組件15包括第一連桿151、第二連桿152、轉軸153及第三連桿154，其中第二連桿152的中部通過轉軸153安裝在所述跟蹤調整機構平臺34的下方，所述第二連桿152可繞轉軸153轉動，所述第二連桿152的兩端分別與第一連桿151和第三連桿154的一端鉸接，所述第一連桿151和第三連桿154的另一端分別與第二橫向卡爪35和所述第一橫向卡爪30鉸接。所述橫向卡爪驅動氣缸31驅動第一橫向卡爪30運動，所述第一橫 向卡爪30通過同步組件15帶動所述第二橫向卡爪35向相反方向運動。即所述橫向卡爪驅動氣缸31通過同步組件15驅動所述第一橫向卡爪30和所述第二橫向卡爪35實現同步張開或閉合功能。

如圖5所示，所述縱向定位夾緊機構5包括縱向卡爪驅動氣缸16、第一縱向卡爪37及第二縱向卡爪39，其中第一縱向卡爪37和第二縱向卡爪39可滑動地安裝在所述第一橫向卡爪30或第二橫向卡爪35下方設有的縱向移動導軌上，所述縱向卡爪驅動氣缸16安裝在所述第一縱向卡爪37或第二縱向卡爪39上、并輸出端與所述第二縱向卡爪39或第一縱向卡爪37連接。

所述縱向定位夾緊機構5進一步包括縱向卡爪限位塊B40、縱向卡爪限位塊C36及縱向卡爪限位塊A38，其中縱向卡爪限位塊B40和縱向卡爪限位塊C36設置于所述縱向移動導軌的兩端，所述縱向卡爪限位塊A38設置于所述縱向移動導軌的中部、并位于所述第一縱向卡爪37和第二縱向卡爪39之間，所述第一縱向卡爪37在所述縱向卡爪限位塊B40與縱向卡爪限位塊A38之間運動，所述第二縱向卡爪39在所述縱向卡爪限位塊C36與縱向卡爪限位塊A38之間運動。所述縱向卡爪驅動氣缸16驅動所述第二縱向卡爪39和第一縱向卡爪37張開或閉合。

本發(fā)明的工作原理為：

本發(fā)明提供的一種基于視覺定位的彈藥碼垛機械手，在發(fā)生碼垛系統定位不準確或者彈藥實際位置與預定位置存在偏差時，根據視覺信息重新調整碼垛機械手位置來保證準確定位。

本發(fā)明水平方向上采用滾輪直接驅動實現水平面上的運動，從而降低成本，減少安裝調試難度。垂向運動采用齒輪齒條來保證重復定位精度。跟蹤系統由絲杠螺母配合導軌滑塊運動，根據視覺信息來調整跟蹤系統的運動距離，保證碼垛機械手位置與彈藥位置的一致性。測距傳感器實時檢測機械手與碼垛位置的距離，當出現預定碼垛位置空間被占或者碼垛位置下方出現懸空等意外時，通過測距傳感器反饋的數據，碼垛系統及時應對，避免發(fā)生生產事故。

碼垛上線時，彈藥根據預先規(guī)劃，已經放置到預定位置。機械手根據碼 垛系統規(guī)劃，預先行走到預定位置，然后進行視覺拍照，傳感器測距，根據測距保障碼垛上料的安全可行性，根據視覺拍照，確定彈藥的準確位置，然后碼垛機械手進行抓取。

下線碼垛時，機械手抓取彈藥，根據碼垛系統規(guī)劃，預先行走到預定碼垛位置，然后進行視覺拍照，傳感器測距，根據測距保障下線碼垛的安全可行性，根據視覺拍照，確定碼垛位置準確信息，然后碼垛的放置、疊放功能。