基于智能相機(jī)的柔性振動傳輸系統(tǒng)及其工作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于智能相機(jī)的柔性振動傳輸系統(tǒng)及其工作方法，本發(fā)明的基于智能相機(jī)的柔性振動傳輸系統(tǒng)包括振動料斗、智能相機(jī)、控制電路、電磁閥和噴氣嘴，振動料斗具有內(nèi)螺旋槽料盤，噴氣嘴固定于料盤的出料口處并朝向料盤內(nèi)；智能相機(jī)固定于料盤出料口上方并連接到控制電路和圖像處理終端，其圖像采集區(qū)域位于料盤上出料口的內(nèi)側(cè)，控制電路連接到電磁閥的控制端，電磁閥串聯(lián)于氣源與噴氣嘴之間。該工作方法是利用智能相機(jī)在料盤出料口上方采集工件圖像，判斷出料口的工件方向是否正確，控制氣嘴將方向不正確的工件吹回料盤。本發(fā)明具有非接觸性、靈活性高、經(jīng)濟(jì)性好和適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】基于智能相機(jī)的柔性振動傳輸系統(tǒng)及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種振動輸送機(jī)，具體涉及一種基于智能相機(jī)的柔性振動傳輸系統(tǒng)及其工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]振動傳輸系統(tǒng)是自動裝配技術(shù)的重要組成部分之一。工件的傳輸在自動裝配中扮演著重要的角色。調(diào)查顯示，超過50%的制造總成本來自于裝配，而裝配成本中超過30%用于工件傳輸。振動料斗是自動加工和自動裝配中使用最多的自動供料裝置。在自動化的裝配生產(chǎn)線上，振動料斗的用途主要有三個，儲料、供料和定向，其中最重要的功能就是對工件的自動定向。在自動裝配系統(tǒng)中，必須保證工件的姿態(tài)正確，為此在輸送工件時需要采用適當(dāng)?shù)亩ㄏ驒C(jī)構(gòu)。傳統(tǒng)的定向機(jī)構(gòu)有擋板、斜坡、溝槽、缺口、軌道、臺階等多種。當(dāng)輸送一種新的工件時，振動料斗需離線處理，定向機(jī)構(gòu)需再加工。傳統(tǒng)振動料斗主要應(yīng)用于中批量和大批量生產(chǎn)，因?yàn)檎駝恿隙返募庸こ杀竞芨?且再加工的停工時間很長。這種生產(chǎn)方式顯然難以滿足現(xiàn)代社會對設(shè)備快速適應(yīng)性的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種高度自動化的基于智能相機(jī)的柔性振動傳輸系統(tǒng)及其工作方法。
[0004]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的基于智能相機(jī)的柔性振動傳輸系統(tǒng)，包括振動料斗、智能相機(jī)、控制電路、電磁閥和噴氣嘴，所述振動料斗具有內(nèi)螺旋槽料盤，所述噴氣嘴固定于料盤的出料口處并朝向料盤內(nèi)，所述智能相機(jī)固定于料盤出料口上方，所述智能相機(jī)的圖像采集區(qū)域位于料盤上出料口的內(nèi)側(cè)，所述智能相機(jī)連接到控制電路和圖像處理終端，所述控制電路連接到電磁閥的控制端，所述電磁閥串聯(lián)于氣源與噴氣嘴之間。
[0005]進(jìn)一步地，所述圖像采集區(qū)域覆蓋有低反光系數(shù)的黑色涂料，從而增加工件圖像的對比度。
[0006]進(jìn)一步地，所述噴氣嘴通過固定塊安裝于料盤上，所述噴氣嘴與固定塊過盈配合。連接后使用螺栓壓緊固定，再與料盤固定在一起，這種方法有利于噴氣嘴的位置對準(zhǔn)。
[0007]進(jìn)一步地，所述振動料斗采用電磁驅(qū)動圓盤式振動料斗，如中國專利CN201320118580.5中公開的圓盤解耦式振動料斗裝置。
[0008]本發(fā)明同時提出上述基于智能相機(jī)的柔性振動傳輸系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟:
振動料斗通過振動使料盤中的工件排成列沿軌道向上運(yùn)動；
智能相機(jī)在料盤出料口上方采集工件圖像，判斷出料口的工件方向是否正確，并發(fā)信號給控制電路；
控制電路接收來自智能相機(jī)的信號，并由此控制電磁閥的通斷: 若工件方向不正確，相機(jī)發(fā)出控制信號打開電磁閥，電磁閥導(dǎo)通時噴氣嘴中通入壓縮空氣，將工件吹回料盤；
若工件方向正確，電磁閥常閉，工件從出料口輸出。
[0009]在該系統(tǒng)中，所述振動料斗省略了定向機(jī)構(gòu)，由相機(jī)自動捕獲出料口圖片，進(jìn)行處理，判斷出料口的工件是否正確。若工件不正確，相機(jī)發(fā)出控制信號打開電磁閥，工件將被壓縮空氣吹回料盤。智能相機(jī)可采用現(xiàn)有的MICR0SCAN公司開發(fā)的Vision MINI，其處理程序用圖像處理軟件進(jìn)行了設(shè)計，將程序加載到相機(jī)中，相機(jī)即可脫離PC運(yùn)行。
[0010]有益效果:本發(fā)明利用利用智能相機(jī)的視覺功能，用軟件功能替代了復(fù)雜機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)工件的快速分揀，將姿態(tài)不正確的工件在輸出之前剔除，使工件回到料盤重新排列。運(yùn)輸不同工件只需改變識別程序，無需改動硬件，大大提高了系統(tǒng)的柔性。這一研究對探索快速響應(yīng)市場變化的自動化制造系統(tǒng)具有重要意義。具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)非接觸性:通過相機(jī)對對象進(jìn)行圖像采集，因?yàn)椴唤佑|被測物，所以不會對其造成任何損害，保證了可靠性；
(2)靈活性高:能夠適應(yīng)各種不同的檢測需要，開發(fā)周期短，效率高；
(3)經(jīng)濟(jì)性好:在需要改變生產(chǎn)過程時，只需要更新軟件，而不是升級昂貴的硬件，使用成本低；
(4)適應(yīng)性強(qiáng):能夠適應(yīng)某些惡劣的環(huán)境，如高溫、有毒生產(chǎn)場所等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的整體布局圖；
圖2是圖1中振動料斗的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是圖1中的圖像采集區(qū)域的局部放大圖；
圖4是圖1中控制電路的電路圖；
圖5是圖1的氣路連接示意圖；
圖6是圖像處理終端的設(shè)置流程圖；
圖7是圖像處理終端的運(yùn)行流程圖。
[0012]圖中:1振動料斗，2智能相機(jī)，3控制電路，4電磁閥，5噴氣嘴，6圖像處理終端，1-1軌道，1-2板彈簧，1-3底座，1-4橡膠支座，1-5電磁鐵，1-6固定塊，1-7圖像采集區(qū)域。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例:本實(shí)施例的基于智能相機(jī)的柔性振動傳輸系統(tǒng)的整體布局如圖1所示，包括振動料斗1、智能相機(jī)2、控制電路3、電磁閥4和噴氣嘴5，其中振動料斗I具有內(nèi)螺旋槽料盤，噴氣嘴5固定于料盤的出料口處并朝向料盤內(nèi)，最好指向料盤的圓心，智能相機(jī)2固定于料盤出料口上方并連接到控制電路3和圖像處理終端6，智能相機(jī)2的圖像采集區(qū)域位于料盤上出料口的內(nèi)側(cè)，控制電路3連接到電磁閥4的控制端，電磁閥4串聯(lián)于氣源與噴氣嘴5之間。
[0014]如圖2所示，振動料斗選用電磁驅(qū)動圓盤式振動料斗，振動料斗整體高度160mm，側(cè)壁具有螺旋軌道的料盤1_1采用不銹鋼材料焊接而成，形成內(nèi)螺旋料槽結(jié)構(gòu)，直徑250mm,槽道寬度15mm。料盤1-1通過四根均勻分布的支撐板彈簧1-2安裝在底座1-3上，四根板彈簧的1-2長度、寬度、厚度、材料均是一致的。橡膠支座1-4的作用是給振動料斗產(chǎn)生的無用振動進(jìn)行吸振，從而降低振動料斗產(chǎn)生的振動對系統(tǒng)其它部分的影響，同時也可以降低振動料斗產(chǎn)生的噪音，本系統(tǒng)采用四個柱狀橡膠支座1-4，直徑為28mm、高度30mm。依靠料盤1-1下方的電磁鐵1-5與銜鐵(圖中未示出)及板彈簧的1-2的相互作用產(chǎn)生振動，本系統(tǒng)中振動料斗參數(shù)為IB1 =237ig , IB3 =?5%, Jbl =59mNfrnm，固有頻率/D =M-TJHz。振動料斗激振頻率
為50&,處于亞共振區(qū)域。振動料斗常用于小工件的定向輸送，因此，本系統(tǒng)也是針對于一些小工件。實(shí)驗(yàn)用的一些小工件如下:
工件I有兩圓孔，正反面均為平面，表面光滑。
[0015]工件II有一圓孔，兩邊長相等，表面比較粗糙。
[0016]工件III有一孔，表面比較粗糙。
[0017]工件IV是M5的螺栓。
[0018]如圖3所示，氣嘴及1-6固定塊1-7的質(zhì)量很小，故將其與料盤固定一起，噴氣嘴1-6與固定塊1-7之間采用小過盈配合連接，連接后使用螺栓壓緊固定，再與料盤固定于一起，在實(shí)驗(yàn)中噴氣嘴的快速連接頭未在振動的情況下發(fā)生松動和漏氣，這種方法有利于噴氣嘴的位置對準(zhǔn)。
[0019]在振動料斗的出料口區(qū)域內(nèi)料盤用反光系數(shù)很小的黑色涂料將料盤涂黑，從而增加工件圖像的對比度。因?yàn)楣ぜ倾y白色的，而且表面反光比較強(qiáng)烈，使用反光系數(shù)小的黑色背景能夠很好的突出工件的圖像對比度，方便后面的圖像處理。
[0020]本系統(tǒng)所選用的智能相機(jī)為MICR0SCAN公司開發(fā)的Vision MINI系列，該相機(jī)集成了鏡頭和光源，相機(jī)有一個USB接口，通過該接口與電腦進(jìn)行通信；另有一個15針接口，該接口負(fù)責(zé)給相機(jī)供電，并提供數(shù)字1/0，該接口各引腳功能如下表所示。本系統(tǒng)中主要利用引腳7和14輸出的高低電平進(jìn)行邏輯組合，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作。
[0021]控制電路如圖4所示。使用STC89C52芯片作為處理器，使用繼電器控制和驅(qū)動電磁閥，使用功率驅(qū)動器件ULN2003驅(qū)動繼電器。
【權(quán)利要求】
1.一種基于智能相機(jī)的柔性振動傳輸系統(tǒng)，其特征在于包括:振動料斗、智能相機(jī)、控制電路、電磁閥和噴氣嘴，所述振動料斗具有內(nèi)螺旋槽料盤，所述噴氣嘴固定于料盤的出料口處并朝向料盤內(nèi)，所述智能相機(jī)固定于料盤出料口上方，所述智能相機(jī)的圖像采集區(qū)域位于料盤上出料口的內(nèi)側(cè)，所述智能相機(jī)連接到控制電路和圖像處理終端，所述控制電路連接到電磁閥的控制端，所述電磁閥串聯(lián)于氣源與噴氣嘴之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能相機(jī)的柔性振動傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述圖像采集區(qū)域覆蓋有低反光系數(shù)的黑色涂料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能相機(jī)的柔性振動傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述噴氣嘴通過固定塊安裝于料盤上，所述噴氣嘴與固定塊過盈配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能相機(jī)的柔性振動傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述振動料斗是電磁驅(qū)動圓盤式振動料斗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能相機(jī)的柔性振動傳輸系統(tǒng)的工作方法，其特征在于: 振動料斗通過振動使料盤中的工件排成列沿軌道向上運(yùn)動； 智能相機(jī)在料盤出料口上方采集工件圖像，判斷出料口的工件方向是否正確； 控制電路接收來自智能相機(jī)的信號，并由此控制電磁閥的通斷: 若工件方向不正確，相機(jī)發(fā)出控制信號打開電磁閥，電磁閥導(dǎo)通時噴氣嘴中通入壓縮空氣，將工件吹回料盤； 若工件方向正確，電磁閥常閉，工件從出料口輸出。
【文檔編號】B07C5/00GK103896025SQ201410129290
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】韓良 申請人:東南大學(xué)