一种视觉角向定位机构的制作方法

1.本发明属于机械技术领域，涉及一种视觉角向定位机构。


背景技术：

2.在车床车削加工过程中，大多数工件都是回转体，其中，有一些工件虽然加工部分是圆周加工，但是其装夹部位为异型特征，又或者有些车床具有铣削功能，会完成对工件周边的钻孔、攻丝、铣槽等加工，该类工件在加工过程中往往就需要对工件的装夹姿态进行严格的角度要求。尤其是现阶段，随着自动化、智能制造的发展和普及，这类工件在机床上实现自动装夹之前都要先经过工件的角向识别来完成工件姿态的准确定位。
3.例如，人们设计了一种轮毂角度视觉定位装置，并申请了中国专利，其申请号为：201521015739.6；其公告号为cn205246069；该轮毂角度视觉定位装置包括支撑框架，支撑框架中间位置设置有基座，基座上设置有旋转台，基座底部设置有用于驱动旋转台的伺服电机，支撑框架上部设置有视觉安装单元，旋转台圆周位置其中互相对称的两侧分别设置有接近开关，其中一接近开关的上部通过支杆连接有光电开关，视觉安装单元、伺服电机、接近开关和光电开关分别外接入控制柜。该轮毂角度视觉定位装置在使用时，将工件放置在旋转台上，由伺服电机驱动旋转台和工件周向转动，由视觉安装单元上的相机拍摄工件照片，经过与所需工件姿态相比较的方式判断工件的角向定位是否符合要求。
4.但是，该轮毂角度视觉定位装置在进行工件放置时是直接用机械手放置在旋转台上的，由于机械手夹持位置的干涉以及毛坯工件底面和表面的尺寸误差，使得机械手释放工件时与旋转台之间必然具有竖直方向上的间距或者偏斜，且机械手释放工件时，工件是瞬间脱离机械手并砸在旋转台上的，对于部分较重的工件来说，极易因工件释放后与旋转台的碰撞造成工件或旋转台的损伤，不仅影响使用寿命，且工件放置后的位置以及旋转台的水平状态也容易受到碰撞影响而偏移，影响视觉相机拍摄图片和对比时的角向定位准确性。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种一种视觉角向定位机构，解决了现有工件放置在旋转台上时容易因碰撞发生损伤的问题。
6.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
7.一种视觉角向定位机构，包括架体、连接在架体上的可水平转动的置物座以及视觉采集器，其特征在于，视觉角向定位机构还包括数个竖直设立的均呈杆状的接料杆以及能驱动数个所述接料杆同步升降的升降驱动件，数个所述接料杆围绕所述置物座分布且数个接料杆顶端具有接料部，数个所述接料杆的接料部能在上述升降驱动件的驱动下上升至高于所述置物座顶面或者下降至低于所述置物座顶面。
8.本视觉角向定位机构在使用时，由升降驱动件驱动数个接料杆同步上升并使接料杆顶端的接料部高出置物座的顶面，由人工或者机械手抓取工件，并将工件放置在数个接
料杆的接料部上侧，由接料杆承接工件。之后，升降驱动件驱动数个接料杆同步缓慢下降直至接料杆的接料部低于置物座的顶面，因数个接料杆围绕置物座分布，所以，当接料杆下降后，工件自然放置在置物座的上侧。工件放置完成后，可转动置物座以转动工件，并通过视觉采集器采集工件目前角向位置的图片或者照片，判断工件是否转动至所需的角向位置，并在角向位置确定时停止置物座的转动，完成工件的角向位置定位。
9.在此过程中，由竖直设置的呈杆状的接料杆来预先承接工件，依靠杆状的结构，留出更大的空隙供机械手伸入，减少机械手放置工件时的干涉，使得工件放置在接料杆上时减少碰撞，保持工件的完整和稳定，之后，缓慢下降接料杆，即将工件以缓降的方式缓慢地放置在设置于数个接料杆中间的置物座上，而非工件瞬间脱离并砸在置物座上，即便工件底部具有尺寸误差，在接料杆缓降的过程中，工件底部的一部分先与置物座上侧抵靠，同时，工件的其它位置仍由数个接料杆支撑并缓慢下降，接料杆起到了辅助支撑以及缓冲的作用，不仅减少和减轻了碰撞，保证了质量，且使得工件能更稳定地放置在置物座上侧，保证了视觉采集器采集图片或者照片时的精确，进而提高对工件角向位置判断和定位的准确性。
10.在上述的一种视觉角向定位机构中，所述接料杆的数量为至少有三个，所述接料部为所述接料杆的顶面。依靠数个接料杆的顶面来支撑工件，进一步减少了承接工件时与机械手的干涉，方便机械手放置工件时部分可卡入以减少工件和接料杆顶面之间的竖直距离，进而减少碰撞和保证工件放置的稳定性，保证了视觉采集器采集图片或者照片时的精确，进而提高对工件角向位置判断和定位的准确性。
11.作为另一种情况，在上述的一种视觉角向定位机构中，数个所述接料部均呈圆弧板状且均水平设置，数个所述接料部呈环形分布。圆弧形板状的接料部可增大承接工件的面积，从而提高工件承接的稳定性，同时也能避免接料杆下降时与置物座干涉的情况发生，保证了视觉采集器采集图片或者照片时的精确，进而提高对工件角向位置判断和定位的准确性。
12.在上述的一种视觉角向定位机构中，视觉角向定位机构还包括一体式的升降件，数个所述接料杆的下端均与所述升降件连接，所述升降驱动件的输出端与所述升降件连接。通过升降件的设置为数个接料杆的下端提供支撑，同时，升降驱动件通过驱动升降件的动作能保证数个接料杆的升降同步性，进而提高承接工件以及转移工作的稳定性，保证了视觉采集器采集图片或者照片时的精确，进而提高对工件角向位置判断和定位的准确性。
13.在上述的一种视觉角向定位机构中，所述架体上具有工作台，所述置物座连接在所述工作台的上方，数个所述接料杆自下而上穿过上述工作台。工作台的设置，为置物座和工件的放置提供支撑，同时，也能配合升降件为接料杆提供两点的支撑以及对接料杆升降过程进行导向，保证接料的稳定性，保证了视觉采集器采集图片或者照片时的精确，进而提高对工件角向位置判断和定位的准确性。
14.在上述的一种视觉角向定位机构中，所述架体还包括固定在所述工作台下侧的固定架，所述升降驱动件固定在所述固定架上且升降驱动件的输出端朝上设置。升降驱动件固定在与工作台相固定的固定架上，使得升降驱动件、升降件、接料杆等与工作台和置物座形成一个整体，进一步提高结构和接料的稳定性，而固定架固定在工作台下侧，能避免对工作台上侧工件摆放、工件拍摄的影响和干涉，提高角向定位的精确和稳定性。
15.在上述的一种视觉角向定位机构中，所述架体包括调节架、连接在调节架上的升降座以及能驱动升降座相对于调节架升降的调节驱动件，所述视觉采集器连接在所述升降座上且位于所述置物座的一侧。通过调节驱动件调节视觉采集器的高低位置，使得视觉采集器能与放置在置物座上的工件的识别特征位置正对，提高识别效率和识别准确性。
16.在上述的一种视觉角向定位机构中，所述架体还包括连接在调节架上且能相对于调节架水平翻转的连接座一以及连接在连接座一上且能相对于连接座一竖直翻转的连接座二，上述视觉采集器固定在所述连接座二上。通过连接座一和连接座二可调节视觉采集器在水平方向和竖直方向相对于工件的偏转角度，方便视觉采集器正对识别特征，提高识别效率和识别准确性。
17.在上述的一种视觉角向定位机构中，所述工作台上固定有呈环状的底座，所述底座内竖直穿设有传动杆，所述传动杆的上端穿出底座并与上述置物座固定，所述传动杆的下端穿过工作台并与固定在工作台下侧的旋转驱动件传动连接。将底座和旋转驱动件均与工作台固定，形成一体，使得传动过程更稳定，而旋转驱动件下置的方式可避开置物座和工件，减少干涉。
18.在上述的一种视觉角向定位机构中，所述工作台的上侧位于所述置物座两侧分别固定有能检测置物座上侧是否有工件的传感器。通过传感器检测工件是否到位，进而控制旋转驱动件、视觉采集器等结构的工作，避免空运行。
19.与现有技术相比，本视觉角向定位机构的工作过程中，由竖直设置的呈杆状的接料杆来预先承接工件，依靠杆状的结构，留出更大的空隙供机械手伸入，减少机械手放置工件时的干涉，使得工件放置在接料杆上时减少碰撞，保持工件的完整和稳定。另外，缓慢下降接料杆，使得工件缓慢地放置在设置于数个接料杆中间的置物座上，不仅减少和减轻了碰撞，保证了质量，且使得工件能更稳定地放置在置物座上侧，保证了视觉采集器采集图片或者照片时的精确，进而提高对工件角向位置判断和定位的准确性。
附图说明
20.图1是本视觉角向定位机构实施例一的结构示意图。
21.图2是本视觉角向定位机构所针对的工件的结构示意图。
22.图3是本视觉角向定位机构实施例一中升降结构的结构示意图。
23.图4是本视觉角向定位机构中置物座处的剖视结构示意图。
24.图5是本视觉角向定位机构中视觉采集器处的结构示意图。
25.图6是本视觉角向定位机构接取工件时的结构示意图。
26.图中，1、架体；11、工作台；12、固定架；13、调节架；14、升降座；15、调节驱动件；16、连接座一；17、连接座二；2、置物座；3、视觉采集器；4、接料杆；41、接料部；5、升降驱动件；6、升降件；7、底座；8、传动杆；9、旋转驱动件；10、传感器；101、工件；101a、识别特征一；101b、识别特征二。
具体实施方式
27.以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
28.如图2所示，本视觉角向定位机构用于对呈圆环形的工件101进行角向定位，该工件101的外侧面沿圆周方向分布具有凸出的作为识别特征一101a的凸筋以及作为识别特征二101b的凸台。
29.实施例一
30.如图1所示，本视觉角向定位机构包括架体1、连接在架体1上的可水平转动的置物座2、视觉采集器3、数个竖直设立的均呈杆状的接料杆4以及能驱动数个接料杆4同步升降的升降驱动件5，数个接料杆4围绕置物座2分布且数个接料杆4顶端具有接料部41，数个接料杆4的接料部41能在升降驱动件5的驱动下上升至高于置物座2顶面或者下降至低于置物座2顶面。在本实施例中，接料杆4的数量为至少有三个，且接料部41为接料杆4顶部为平面的顶面；视觉采集器3包括视觉相机；升降驱动件5为气缸。
31.如图3所示，架体1上具有工作台11，置物座2连接在工作台11的上方，工作台11上侧面围绕置物座2开设有凹入呈环形的导液槽。工作台11下侧固定有固定架12，该固定架12包括水平设置于工作台11下方的呈板状的固定板以及竖直固连在固定板上侧的数个固定杆，数个固定杆分布在固定板的边沿处且数个固定杆的上端均与工作台11下侧面固定。升降驱动件5固定在固定板的下侧且升降驱动件5的活塞杆向上穿过固定板。固定板和工作台11之间水平设置有呈板状的一体式的升降件6，该升降件6的下侧与升降驱动件5的输出端固定，数个接料杆4的下端均与升降件6固定连接，数个接料杆4的上端自下而上穿过工作台11。在本实施中，工作台11的上侧位于置物座2相对的两侧分别固定有能检测置物座2上侧是否有工件101的传感器10，这里，传感器10采用对射式传感器10，具体可为红外传感器10或者光电传感器10等。
32.如图4所示，工作台11上固定有呈环状的底座7，底座7内竖直穿设有传动杆8，传动杆8的上端穿出底座7并与置物座2下侧固定，传动杆8的下端穿过工作台11并与固定在工作台11下侧的一个旋转驱动件9传动连接。在本实施例中，旋转驱动件9为驱动电机。
33.如图5所示，架体1包括连接在工作台11上侧的调节架13、连接在调节架13上的升降座14以及能驱动升降座14相对于调节架13升降的调节驱动件15，视觉采集器3连接在升降座14上且位于置物座2的一侧。
34.具体地说，调节架13包括至少三个竖直固定在工作台11上侧的立杆以及固定在数个立杆顶端的横板，数个立杆穿过升降座14，调节驱动件15固定在横板的下侧且输出端向下并与升降座14连接。架体1还包括连接在调节架13上且能相对于调节架13水平翻转的连接座一16以及连接在连接座一16上且能相对于连接座一16竖直翻转的连接座二17，视觉采集器3固定在连接座二17上。在本实施例中，连接座一16呈环形块状并套设在其中一个立杆外侧，连接座一16的一侧具有开口，开口处水平穿设有能使开口张开或者收缩的抱紧螺钉；连接座二17包括与视觉采集器3固定的座体以及呈圆杆状的杆体，杆体水平设置，其一端与座体固定，另一端穿设于连接座一16上呈环形的调节部内，该调节部的一侧开口且该开口处穿设有能使该开口张开或者收缩的锁定螺钉。
35.如图6所示，本视觉角向定位机构在使用时，由升降驱动件5驱动数个接料杆4同步上升并使接料杆4顶端的接料部41高出置物座2的顶面，由人工或者机械手抓取工件101，并将工件101放置在数个接料杆4的接料部41上侧，由接料杆4承接工件101。
36.之后，升降驱动件5驱动数个接料杆4同步缓慢下降直至接料杆4的接料部41低于
置物座2的顶面，因数个接料杆4围绕置物座2分布，即置物座2位于数个接料杆4的中心位置。所以，当接料杆4下降后，工件101自然放置在置物座2的上侧。
37.工件101放置完成后，可由旋转驱动件9驱动置物座2转动以转动工件101，并通过视觉采集器3采集工件101目前角向位置的图片或者照片，判断工件101是否转动至所需的角向位置，并在角向位置确定时停止置物座2的转动，完成工件101的角向位置定位。
38.实施例二
39.本实施例的技术方案与实施例一大致相同，不同之处在于：数个接料部41均呈圆弧板状且均水平设置，数个接料部41呈环形分布且组成大致呈环形的形状。
40.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

技术特征：
1.一种视觉角向定位机构，包括架体(1)、连接在架体(1)上的可水平转动的置物座(2)以及视觉采集器(3)，其特征在于，视觉角向定位机构还包括数个竖直设立的均呈杆状的接料杆(4)以及能驱动数个所述接料杆(4)同步升降的升降驱动件(5)，数个所述接料杆(4)围绕所述置物座(2)分布且数个接料杆(4)顶端具有接料部(41)，数个所述接料杆(4)的接料部(41)能在上述升降驱动件(5)的驱动下上升至高于所述置物座(2)顶面或者下降至低于所述置物座(2)顶面。2.根据权利要求1所述的一种视觉角向定位机构，其特征在于，所述接料杆(4)的数量为至少有三个，所述接料部(41)为所述接料杆(4)的顶面。3.根据权利要求1所述的一种视觉角向定位机构，其特征在于，数个所述接料部(41)均呈圆弧板状且均水平设置，数个所述接料部(41)呈环形分布。4.根据权利要求1或2或3所述的一种视觉角向定位机构，其特征在于，视觉角向定位机构还包括一体式的升降件(6)，数个所述接料杆(4)的下端均与所述升降件(6)连接，所述升降驱动件(5)的输出端与所述升降件(6)连接。5.根据权利要求1或2或3所述的一种视觉角向定位机构，其特征在于，所述架体(1)上具有工作台(11)，所述置物座(2)连接在所述工作台(11)的上方，数个所述接料杆(4)自下而上穿过上述工作台(11)。6.根据权利要求5所述的一种视觉角向定位机构，其特征在于，所述架体(1)还包括固定在所述工作台(11)下侧的固定架(12)，所述升降驱动件(5)固定在所述固定架(12)上且升降驱动件(5)的输出端朝上设置。7.根据权利要求1或2或3所述的一种视觉角向定位机构，其特征在于，所述架体(1)包括调节架(13)、连接在调节架(13)上的升降座(14)以及能驱动升降座(14)相对于调节架(13)升降的调节驱动件(15)，所述视觉采集器(3)连接在所述升降座(14)上且位于所述置物座(2)的一侧。8.根据权利要求7所述的一种视觉角向定位机构，其特征在于，所述架体(1)还包括连接在调节架(13)上且能相对于调节架(13)水平翻转的连接座一(16)以及连接在连接座一(16)上且能相对于连接座一(16)竖直翻转的连接座二(17)，上述视觉采集器(3)固定在所述连接座二(17)上。9.根据权利要求5所述的一种视觉角向定位机构，其特征在于，所述工作台(11)上固定有呈环状的底座(7)，所述底座(7)内竖直穿设有传动杆(8)，所述传动杆(8)的上端穿出底座(7)并与上述置物座(2)固定，所述传动杆(8)的下端穿过工作台(11)并与固定在工作台(11)下侧的旋转驱动件(9)传动连接。10.根据权利要求5所述的一种视觉角向定位机构，其特征在于，所述工作台(11)的上侧位于所述置物座(2)两侧分别固定有能检测置物座(2)上侧是否有工件(101)的传感器(10)。

技术总结
本发明提供了一种视觉角向定位机构，属于机械技术领域。它解决了现有工件放置在旋转台上时容易因碰撞发生损伤的问题。本视觉角向定位机构，包括架体、连接在架体上的可水平转动的置物座以及视觉采集器，视觉角向定位机构还包括数个竖直设立的均呈杆状的接料杆以及能驱动数个所述接料杆同步升降的升降驱动件，数个所述接料杆围绕所述置物座分布且数个接料杆顶端具有接料部，数个所述接料杆的接料部能在上述升降驱动件的驱动下上升至高于所述置物座顶面或者下降至低于所述置物座顶面。本视觉角向定位机构具有使用寿命长的优点。觉角向定位机构具有使用寿命长的优点。觉角向定位机构具有使用寿命长的优点。


技术研发人员：姬志恒 蒋利军 葛建伟 武志斌 张立欣 吴洲
受保护的技术使用者：浙江海德曼智能装备股份有限公司
技术研发日：2023.04.06
技术公布日：2023/7/21