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一种拆垛自动化设备

阅读：508发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种拆垛自动化设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种拆垛自动化设备，其主要由桁架式机械手1、多功能夹具2、机器人视觉系统3、以及投料机4构成。其中桁架式机械手包括有XYZ三个直线轴和一个旋转轴 (U轴)，多功能夹具2设置在U轴14上，可实现±180°旋转；机器人视觉系统3设置在Z轴13末端或者U轴14上；投料机4设置在Y轴12的下方。人工将满料栈板0放置在桁架式机械手1的下方的指定位置，机器人视觉系统3对其定位，通过多功能夹具2进行准确的逐个抓取，最后将整袋散料00放置到投料机4上，由投料机4完成投料。整个过程逻辑简单，高效便捷，特别适合袋装散料的自动化拆垛和投料工作，比如：袋装大米、袋装塑胶颗粒、袋装食盐等散料，具备新颖性和创造性，是智慧工厂的重要组成部分。，下面是一种拆垛自动化设备专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种拆垛自动化设备，其特征在于：所述的一种拆垛自动化设备主要由桁架式机械手(1)、多功能夹具(2)、机器人视觉系统(3)以及投料机(4)构成；所述桁架式机械手(1)具备符合空间直角坐标系的X轴(11)、Y轴(12)、Z轴(13)三个直线轴，以及设置在Z轴(13)末端的U轴(14)，所述U轴(14)旋转角度范围不小于±180°，且旋转平面平行于水平面；所述X轴(11)、Y轴(12)平行于水平面做直线运动，Z轴(13)做竖直方向的直线运动；所述X轴(11)、Y轴(12)、Z轴(13)的动力均来自伺服电机，U轴(14)动力来自伺服电机或旋转汽缸；所述多功能夹具(2)设置在U轴(14)的末端，其主要由吸盘(21)、夹爪(22)以及夹爪气缸(23)构成，当Z轴(13)向上达到极限位置时，所述多功能夹具(2)的最低点距离地面的高度大于满料栈板(0)的最高点距离地面的距离，当Z轴(13)向下达到极限位置时，所述吸盘(21)的下表面距离地面的高度小于满料栈板(0)上的最底层的袋装散料(00)的最高点；所述吸盘(21)的下表面始终平行于水平面；夹爪气缸(23)驱动夹爪(22)上下翻转，且夹爪(22)向上翻转到极限位置时，所述夹爪(22)完全处在吸盘(21)下表面的上方，夹爪(22)向下翻转到极限位置时，所述夹爪(22)的下边沿处于被吸盘(21)提起来的袋装散料(00)的正下方；所述机器人视觉系统(3)固定在Z轴(13)末端、多功能夹具(2)的斜上方，其主要由工业相机(31)、光源(32)以及安装支架(33)构成，工业相机(31)的镜头方向朝下。
2.根据权利要求1所述的一种拆垛自动化设备,其特征在于：所述吸盘(21)其实质是一个海绵吸盘。
3.根据权利要求1所述的一种拆垛自动化设备,其特征在于：所述机器人视觉系统(3)其实质是一个单目工业视觉系统或者多目工业视觉系统。
4.根据权利要求1所述的一种拆垛自动化设备,其特征在于：所述的一种拆垛自动化设备，可以自动完成如下动作：
1)人工将满料栈板(0)放置在桁架式机械手(1)下方指定位置；
2)桁架式机械手(1)将机器人视觉系统(3)移载到满料栈板(0)的周边进行拍照定位；
3)桁架式机械手(1)利用多功能夹具(2)根据机器人视觉系统(3)提供的坐标信息逐个抓取袋装散料(00)；
4)桁架式机械手(1)将袋装散料(00)逐个放置在投料机(4)上；
5)投料机(4)完成投料；
6)重复步骤1)到5)。

说明书全文

一种拆垛自动化设备

技术领域

[0001] 本发明涉及一种机械设备，具体是一种自动化设备，更进一步说是一种拆垛自动化设备。

背景技术

[0002] 随着工业4.0概念的普及以及诸多生产型企业对自动化系统的重视，机器人替人的概念越来越被大众所接受。机器人替人是一个系统工程，涉及机械、电子、光学以及图形学等技术领域。机器人替人不仅仅是为了节省劳动力，更多的体现在保证功能要求的前提下提高效率，对产品的品质有更好的保证。

[0003] 拆垛是一种常见的作业，是码垛的反向工作，也即是将码垛好的物品逐个拿走，自古以来这种作业方式都是由人完成。自从码垛机器人出现之后，码垛自动化便是常见的自动化作业方式了。但拆垛自动化要求相对较高，即要求工人对栈板的放置位置有精度要求，而满料栈板一般比较重，人工精确放置相对困难，灵活度相对较差。目前存在的拆垛自动化设备大多采用关节机器人，成本居高不下。本发明公开一种拆垛自动化设备，采用桁架式机械手+机器人视觉系统，既能解决成本高的问题亦能轻松实现对被抓产品的精确定位，降低了人工放置栈板的精度要求，具有工程实际意义。

发明内容

[0004] 本发明的目的正是针对上述问题而公开的一种拆垛自动化设备。

[0005] 本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

[0006] 所述的一种拆垛自动化设备主要由桁架式机械手1、多功能夹具2、机器人视觉系统3以及投料机4构成；所述桁架式机械手1具备符合空间直角坐标系的X轴11、Y轴12、Z轴13三个直线轴，以及设置在Z轴13末端的旋转的U轴14，所述U轴14旋转角度范围不小于±180°，且旋转平面平行于水平面；所述X轴11、Y轴12平行于水平面做直线运动，Z轴13做竖直方向的直线运动；所述X轴11、Y轴12、Z轴13的动力均来自伺服电机，U轴14动力来自伺服电机或旋转汽缸；所述多功能夹具2设置在U轴14的末端，其主要由吸盘21、夹爪22以及夹爪气缸23构成，当Z轴13向上达到极限位置时，所述多功能夹具2的最低点距离地面的高度大于满料栈板0的最高点距离地面的距离，当Z轴13向下达到极限位置时，所述吸盘21的下表面距离地面的高度小于满料栈板0上的最底层的袋装散料00的最高点；所述吸盘21的下表面始终平行于水平面；夹爪气缸23驱动夹爪22上下翻转，且夹爪22向上翻转到极限位置时，所述夹爪22完全处在吸盘21下表面的上方，夹爪22向下翻转到极限位置时，所述夹爪22的下边沿处于被吸盘21提起来的袋装散料00的正下方；所述机器人视觉系统3固定在Z轴13末端、多功能夹具2的斜上方，其主要由工业相机31、光源32以及安装支架33构成，工业相机31的镜头方向朝下。

[0007] 优选地，所述吸盘21其实质是一个海绵吸盘。

[0008] 优选地，所述机器人视觉系统3其实质是一个单目工业视觉系统或者多目工业视觉系统。

[0009] 所述的一种拆垛自动化设备，可以自动完成如下动作：

[0010] 1)人工将满料栈板0放置在桁架式机械手1)下方指定位置；

[0011] 2)桁架式机械手1将机器人视觉系统3移载到满料栈板0的周边进行拍照定位；

[0012] 3)桁架式机械手1利用多功能夹具2根据机器人视觉系统3提供的坐标信息逐个抓取袋装散料00；

[0013] 4)桁架式机械手1将袋装散料00逐个放置在投料机4上；

[0014] 5)投料机4完成投料；

[0015] 6)重复步骤1)到5)。

[0016] 本发明的有益效果如下：

[0017] 采用本发明所述一种拆垛自动化设备，可完成袋装散料00的自动投料工作，实现机器人替人，提高工作效率。人工只需将满料栈板0放置在桁架式机械手1的下方指定的位置即可，所述拆垛自动化设备自动完成拆垛和投料，特别适用于袋装散料类的拆垛和投料工作，极具推广价值。附图说明

[0018] 图1所示为所述一种拆垛自动化设备整体结构示意图；

[0019] 图2所示为所述一种拆垛自动化设备主视图；

[0020] 图3所示为所述桁架式机械手1的X轴11、Y轴12、Z轴13以及U轴14的相对布置示意图；

[0021] 图4所示为所述多功能夹具2在桁架式机械手1上的布置示意图；

[0022] 图5所示为所述多功能夹具2整体结构示意图；

[0023] 图6所示为所述袋装散料00被吸盘21吸住时的状态示意图；

[0024] 图7所示为所述袋装散料00被吸盘21吸住、且被夹爪22抱住时的状态示意图；

[0025] 图8所示为所述机器人视觉系统3在桁架式机械上1的布置示意图；

[0026] 图9所示为所述机器人视觉系统3整体布局示意图。

[0027] 图中序号：0满料栈板，00袋装散料，1桁架式机械手，11X轴，12Y轴，13Z轴，14U轴，2多功能夹具，21吸盘，22夹爪，23夹爪气缸，3机器人视觉系统，31工业相机，32光源，33安装支架。

具体实施方式

[0028] 如图1、图2所示，本发明公开了一种拆垛自动化设备，其主要由桁架式机械手1、多功能夹具2、机器人视觉系统3以及投料机4构成。

[0029] 如图3所示所述桁架式机械手1具备符合空间直角坐标系的X轴11、Y轴12、Z轴13三个直线轴，以及设置在Z轴13末端的旋转的U轴14，所述U轴14旋转角度范围不小于±180°，且旋转平面平行于水平面；所以，当满料栈板0上的袋装散料00的摆放位置横竖交叉时，通过调整U轴14的角度，保证多功能夹具2能够正确地抓取。

[0030] 如图1、图2、图3及图4所示，所述X轴11、Y轴12平行于水平面做直线运动，能够保证将所有的袋装散料00都覆盖在其有效范围内，Z轴13做竖直方向的直线运动，在空间上扩大工作范围。所述X轴11、Y轴12、Z轴13的动力均来自伺服电机，能够实现按照空间阵列走位。由于袋装散料00的摆放非横向即竖向，两种姿态相差90°，所以U轴14的旋转动作可以由伺服电机驱动，也可以由旋转汽缸驱动(90°旋转)。

[0031] 如图4、图6、图7、图8所示，所述多功能夹具2设置在U轴14的末端，其主要由吸盘21(所述吸盘21的最优选是海绵吸盘)、夹爪22以及夹爪气缸23构成。当Z轴13向上达到极限位置时，所述多功能夹具2的最低点距离地面的高度大于满料栈板0的最高点距离地面的距离，当Z轴13向下达到极限位置时，所述吸盘21的下表面距离地面的高度小于满料栈板0上的最底层的袋装散料00的最高点；通俗点讲就是：Z轴13向上可覆盖满料栈板0上的最上面一层袋装散料00，向下能覆盖满料栈板0上的最下面一层的袋装散料00。

[0032] 优选地，如图5所示，当所述吸盘21为海绵吸盘时，其下表面是主要工作面，保证其始终平行于水平面，就能向下吸住袋装散料00的上表面并将其提起来。如图6所示，为了保证袋装散料00在快速移载时不被甩掉，本发明在多功能夹具2上设置了夹爪22，所述夹爪22在气缸23的驱动下可以上下翻转，且夹爪22向上翻转到极限位置时，所述夹爪22完全处在吸盘21下表面的上方，夹爪22向下翻转到极限位置时，所述夹爪22的下边沿处于被吸盘21提起来的袋装散料00的正下方。换句话说，如图6所示，夹爪22向上翻起时，不干涉吸盘21向下吸取袋装散料00；如图7和图8所示，当袋装散料00被吸盘21提起时，夹爪22下翻，兜住袋装散料00的下表面，保证袋装散料0不被甩掉，双保险。

[0033] 如图8所示，所述机器人视觉系统3固定在Z轴13末端、多功能夹具2的斜上方，保证多功能夹具不阻挡机器人视觉系统3的视线。

[0034] 如图9所示，所述机器人视觉系统3主要由工业相机31、光源32以及安装支架33构成，工业相机31的镜头方向朝下。优选地，所述机器人视觉系统3其实质是一个单目工业视觉系统或者多目工业视觉系统，保证对满料栈板0上的所有袋装散料00进行空间定位。

[0035] 采用本发明所述的一种拆垛自动化设备，可以自动完成如下动作：

[0036] 1)人工将满料栈板0放置在桁架式机械手1)下方指定位置；

[0037] 2)桁架式机械手1将机器人视觉系统3移载到满料栈板0的周边进行拍照定位；

[0038] 3)桁架式机械手1利用多功能夹具2根据机器人视觉系统3提供的坐标信息逐个抓取袋装散料00；

[0039] 4)桁架式机械手1将袋装散料00逐个放置在投料机4上；

[0040] 5)投料机4完成投料；

[0041] 6)重复步骤1)到5)。

[0042] 本发明的有益效果如下：

[0043] 采用本发明所述一种拆垛自动化设备，可完成袋装散料00的自动投料工作，实现机器人替人，提高工作效率。人工只需将满料栈板0放置在桁架式机械手1的下方指定的位置即可，所述拆垛自动化设备自动完成拆垛和投料，特别适用于袋装散料类的拆垛和投料工作，极具推广价值。

[0044] 以上所述仅为本发明的优先实施方式，但不限制本发明的实施延伸。所有在此实施方式的基础上所作出的非实质性创造，都将视为对本发明的篡改或剽窃，都应依法受到保护。

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