点胶机械手控制系统及点胶装置的制作方法

1.本技术涉及工业机械臂技术领域，尤其是涉及一种点胶机械手控制系统及点胶装置。


背景技术：

2.随着自动化技术的普及，传统的鞋垫、电子零部件点胶已经由人工涂胶转变为机械臂自动点胶，以提高工作效率。
3.目前，常用的点胶机械手，其点胶位置、点胶动作倚靠事先写好的程序，固定量运行，这使得一旦待点胶的工件摆放位置不准确，则出现点胶不合格情况。为了解决该问题，普遍的做法是配置工装，将待点胶工件在工装上进行固定，然后再进行点胶。
4.上述方式虽然可以提高点胶合格率，但是将工件上至工装、再取下需要耗费一定时间，而且在自动点胶应用至流水线加工时，流水线从上料到点胶这一段的传动偏差将放大位置不标准导致的点胶差异，影响产品合格率。


技术实现要素：

5.为了提高点胶的准确性，本技术提供一种点胶机械手控制系统及点胶装置。
6.第一方面，本技术提供一种点胶机械手控制系统，采用如下的技术方案：一种点胶机械手控制系统，包括：摄像单元，其设置于点胶机械手，跟随点胶机械手相对产品横向移动，且用于采集下一个进行点胶的产品的图像；姿态捕捉单元，其设置于点胶机械手，且位于摄像单元的正下方，用于采集从其下方通过的产品的姿态检测信息；以及，控制器，其电连接于摄像单元和姿态捕捉单元，且用于和点胶机械手电连接；其中，所述控制器设置为：基于图像和姿态检测信息分析得到下一个点胶的产品的姿态；根据产品的姿态、产品预设的标准姿态和待点胶位置的标准空间坐标，分析得到最新的待点胶位置的空间坐标；根据最新的待点胶位置的空间坐标对点胶机械手下一次的点胶控制量校正。
7.第二方面，本技术提供一种点胶装置，采用如下的技术方案：一种点胶装置，包括点胶机械手，还包括如上述所述的点胶机械手控制系统，且控制器电连接于点胶机械手。
8.可选的，所述点胶机械手包括水平活动臂、纵向活动臂和点胶头，所述纵向活动臂连接于水平活动臂的移动部，所述点胶头安装于纵向活动臂的移动部；所述摄像单元连接于水平活动臂的移动部，且镜头朝向产品的移动路径；所述姿态捕捉单元连接于水平活动臂的移动部，位于摄像头的下方。
9.可选的，所述姿态捕捉单元包括多个测距传感器，多个测距传感器环绕摄像单元
的镜头分布。
10.可选的，所述基于图像和姿态检测信息分析得到下一个点胶的产品的姿态，其包括：当某一个时刻，各个测距传感器的检测值匹配产品标准姿态时的检测值分布规律，则确定下一个点胶产品的姿态为标准姿态。
11.可选的，所述基于图像和姿态检测信息分析得到下一个点胶的产品的姿态，其包括：当测距传感器的检测值大于产品的高度下限阈值，则确定产品从姿态捕捉单元的下方通过，且定义产品通过的起始时刻为t1，离开时刻为t2；如果t时长内未确定产品的姿态为标准姿态，则对t1至t2时刻内的图像进行待涂胶特征识别；其中，（t2-t1）/2≤t＜（t2-t1）；根据待涂胶特征识别结果和检测值在t时长内的变化规律查找预设的姿态样本集合，得到下一个点胶产品匹配的姿态。
12.可选的，所述根据产品的姿态、产品预设的标准姿态和待点胶位置的标准空间坐标，分析得到最新的待点胶位置的空间坐标，其包括：如果产品姿态是标准姿态，调取标准空间坐标；假设t4时刻各个测距传感器的检测值匹配产品标准姿态时的检测值分布规律，获取t4时刻点胶头的x轴和y轴坐标值；计算t4时刻点胶头的x轴和y轴坐标值与点胶头预先设置的初始位置的坐标差；以坐标差补偿标准空间坐标，得到最新的待点胶位置的空间坐标。
13.可选的，所述根据产品的姿态、产品预设的标准姿态和待点胶位置的标准空间坐标，分析得到最新的待点胶位置的空间坐标，其包括：根据待涂胶特征识别结果和产品的标准姿态时的俯视轮廓计算产品横向偏转角度；根据待涂胶特征识别结果的中心线和产品标准姿态的中心线计算横向偏移量；计算进给长度l与标准产品间隔l的间隔偏差量；将预先建立的产品三维模型在匹配的三维坐标系中以横向偏移量、横向偏转角度以及间隔偏差量进行调节，得到新模型；根据新模型获取新模型的待点胶位置的空间坐标。
14.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：即便产品在工装上摆放位置不准确或者不使用工装采用流水线直接传送产品，本技术也因为可以自动识别、计算各个产品的待点胶位置的空间坐标，并对点胶机械手的动作校正，所以可以减小固定偏差、传送偏差引起的点胶错误，提高产品点胶准确性。
附图说明
15.图1是本技术的系统结构示意图；图2是本技术的装置的结构示意图；图3是图2的具备结构示意图。
16.附图标记说明：1、摄像单元；2、测距传感器；3、控制器；41、水平活动臂；411、直线马达；412、连接架；413、横板；414、安装环；42、纵向活动臂；43、点胶头。
具体实施方式
17.以下结合附图1-图3对本技术作进一步详细说明。
18.本技术实施例公开一种点胶机械手控制系统。
19.参照图1，点胶机械手控制系统包括：摄像单元1、姿态捕捉单元以及控制器3。
20.摄像单元1设置于点胶机械手，跟随点胶机械手相对产品横向移动，且用于采集下一个进行点胶的产品的图像。
21.相对于传统摄像位置固定方式，上述设置可以配合姿态捕捉单元更好的得到产品信息，原因：在流水线或者说利用输送带传送产品时，一般只需粗略的控制产品上料过程，相邻两个产品的在传送带上就不会差异很大；那么在点胶机械手完成当前的产品点胶，停下，等待下一个产品到位的过程中，跟随其移动的摄像单元1可以对下一个产品进行图像采集，且令产品在图像中的位置相对靠近中心。上述在自动上料时作用尤为突显，因为固定动作上料，所以相同产品的位置差异相对不会过大，只要能对前一个产品点胶，那么必然能对后一个产品采集图像。
22.如果采用的是固定位摄像头则为了能保证采集到产品的图像，要么将摄像头位置拉高，扩大拍摄范围，要么在较低位置以广角或低倍数镜头拍摄，扩大拍摄范围。两种方式均使得图像中非必要特征较多，且前者受机械设备遮挡几率大。
23.姿态捕捉单元包括多个测距传感器2，姿态捕捉单元设置于点胶机械手，且位于摄像单元1的正下方，用于采集从其下方通过的产品的姿态检测信息。姿态捕捉单元的位置设置也是如上所述，为了能相对靠中心的探测下一个产品。
24.摄像单元1和姿态捕捉单元的具体安装设置方式在本技术的装置的实施例中进行具体阐述。
25.控制器3可以是独立于点胶机械手的另一个集成处理芯片的控制电路板，其电连接于摄像单元1和姿态捕捉单元，且控制器3设置为：基于图像和姿态检测信息分析得到下一个点胶的产品的姿态；根据产品的姿态、产品预设的标准姿态和待点胶位置的标准空间坐标，分析得到最新的待点胶位置的空间坐标；根据最新的待点胶位置的空间坐标对点胶机械手下一次的点胶控制量校正。
26.根据上述设置可知，即便产品在工装上摆放位置不准确，或者不使用工装而采用流水线直接传送产品，本系统也因为可以自动识别、计算各个产品的待点胶位置的空间坐标，并对点胶机械手的动作校正，所以可以减小固定偏差、传送偏差引起的点胶错误，提高产品点胶准确性。
27.本技术实施例还公开一种点胶装置。
28.参照图2和图3，点胶装置包括：点胶机械手和上述的点胶机械手控制系统，其中，点胶机械手控制系统的控制器3电连接于点胶机械手的控制模块。
29.其中，点胶机械手包括水平活动臂41、纵向活动臂42和点胶头43。水平活动臂41包括直线马达411和连接架412，直线马达411通过底部的支架安装于流水线的侧方；直线马达411的滑块上固定有横板413，横板413的一端伸出直线马达的侧边，连接架412固定于横板413的外端。连接架412俯视呈“口”字状，其位于横板413的一侧。
30.纵向活动臂42包括电缸，电缸的缸体固定于连接架412背离横板413的一侧，其活塞杆端通过架体固定点胶头43，点胶头43朝下。直线电机和电缸分别通过伺服驱动控制器电连接于机械手控制主机，控制主机电连接于控制器3。
31.摄像单元1包括摄像头，摄像头通过支架固定于连接架412，且摄像头位于连接架412的中心，镜头朝下。在摄像头的下方固定有安装环414，安装环414通过支架固定于连接架412，安装环414上环绕中心均匀开设多个安装孔，各个测距传感器2的探头分别插接固定于各个安装孔，且探头朝下。
32.使用过程中，产品从摄像头的镜头下方经过，再移动到点胶头43的下方。
33.上述测距传感器2的分布方式可以尽量保证，不论产品的规格有多大，都能被测距传感器2所探测到，且因为多个测距传感器2的环形分布特征，两两对称，所以还可利用该特性对非对称产品，利用对称点高差差异快速辨别姿态（朝向）。
34.以下对控制器3介入后的点胶过程具体阐释。
35.上述基于图像和姿态检测信息分析得到下一个点胶的产品的姿态，其包括：当测距传感器2的检测值大于产品的高度下限阈值，则确定产品从姿态捕捉单元的下方通过，且定义产品通过的起始时刻为t1，离开时刻为t2。
36.1、当某一个时刻，各个测距传感器2的检测值匹配产品标准姿态时的检测值分布规律，则确定下一个点胶产品的姿态为标准姿态。
37.其中，标准姿态，即工作人员定义的规范姿态，包括方向等，例如：定义鞋底小头朝前，大头朝后为标准姿态。
38.根据上述设置，本技术在使用过程中会先利用距离检测值的分布规律辨识产品的姿态，而不是每一次都进行图像识别等更为复杂的分析，以减小控制器3的运算压力，提高其响应速率。
39.2、如果t时长内未确定产品的姿态为标准姿态，即无法直接利用距离检测值辨识产品姿态时，则对t1至t2时刻内的图像进行待涂胶特征识别；其中，（t2-t1）/2≤t＜（t2-t1）。
40.可以理解的是，如果是产品是标准姿态，那么截止（t2-t1）/2，产品应该已经基于测距检测值的分布规律被辨识，如果还没有则产品大概率不是标准姿态，此时开始图像识别介入。
41.上述设置可以大幅减小图像识别的处理量，减小非必要的数据处理量。
42.后续，根据待涂胶特征识别结果和检测值在t时长内的变化规律查找预设的姿态样本集合，得到下一个点胶产品匹配的姿态。
43.因为摄像头是俯视拍摄，所以涂胶特征识别结果就是一个俯视图，根据俯视图可直接辨识前后、左右俯视不一样的涂胶特征，而对前后左右俯视一样只是高度变化的特征，则需要根据t时长内的变化规律配合辨识。
44.可以理解的是，预设的姿态样本集合，即预先验证的各种t时长内的检测值的变化规律，以配合图像特征辨识出产品的真实姿态。
45.上述根据产品的姿态、产品预设的标准姿态和待点胶位置的标准空间坐标，分析得到最新的待点胶位置的空间坐标，其包括：获取产品的移动速度v以及相邻两个t1时刻的时间差t3计算产品的进给长度l。其
中，移动速度v一种通过流水线控制器获取，一种通过产品尺寸、从姿态捕捉单元下方通过的时长进行计算。进给长度l，即相邻两个产品的间隔长度，l=v*间隔时长。
46.后续，具体地：1）、如果产品姿态是标准姿态，则：调取预存的标准空间坐标；标准空间坐标指的产品姿态、位置标准，匹配初始设定的点胶机械手的控制量的待点胶位置的坐标，或者说坐标点数据集合。
47.假设t4时刻各个测距传感器的检测值匹配产品标准姿态时的检测值分布规律，则获取t4时刻点胶头的x轴和y轴坐标值（x1，y1）。
48.计算（x1，y1）与点胶头预先设置的初始位置的坐标差，以坐标差补偿标准空间坐标，得到待点胶位置的空间坐标。
49.2）、如果产品姿态不是标准姿态，则：根据待涂胶特征识别结果（此时指：特征轮廓）和产品的标准姿态时的俯视轮廓计算产品横向偏转角度；根据待涂胶特征识别结果的中心线和产品标准姿态的中心线计算横向偏移量；计算进给长度l与标准产品间隔l的间隔偏差量；将预先建立的产品三维模型在匹配的三维坐标系中以横向偏移量、横向偏转角度以及间隔偏差量进行调节，得到新模型；根据新模型获取（读取）新模型的待点胶位置的空间坐标。
50.根据上述设置，本装置可以根据产品的实际姿态和位置自动更新待点胶位置的空间坐标，为点胶机械手的动作调节提供依据。
51.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种点胶机械手控制系统，其特征在于，包括：摄像单元，其设置于点胶机械手，跟随点胶机械手相对产品横向移动，且用于采集下一个进行点胶的产品的图像；姿态捕捉单元，其设置于点胶机械手，且位于摄像单元的正下方，用于采集从其下方通过的产品的姿态检测信息；以及，控制器，其电连接于摄像单元和姿态捕捉单元，且用于和点胶机械手电连接；其中，所述控制器设置为：基于图像和姿态检测信息分析得到下一个点胶的产品的姿态；根据产品的姿态、产品预设的标准姿态和待点胶位置的标准空间坐标，分析得到最新的待点胶位置的空间坐标；根据最新的待点胶位置的空间坐标对点胶机械手下一次的点胶控制量校正。2.一种点胶装置，包括点胶机械手，其特征在于：还包括如权利要求1所述的点胶机械手控制系统，且控制器电连接于点胶机械手。3.根据权利要求2所述的点胶装置，其特征在于：所述点胶机械手包括水平活动臂、纵向活动臂和点胶头，所述纵向活动臂连接于水平活动臂的移动部，所述点胶头安装于纵向活动臂的移动部；所述摄像单元连接于水平活动臂的移动部，且镜头朝向产品的移动路径；所述姿态捕捉单元连接于水平活动臂的移动部，位于摄像头的下方。4.根据权利要求3所述的点胶装置，其特征在于：所述姿态捕捉单元包括多个测距传感器，多个测距传感器环绕摄像单元的镜头分布。5.根据权利要求4所述的点胶装置，其特征在于，所述基于图像和姿态检测信息分析得到下一个点胶的产品的姿态，其包括：当某一个时刻，各个测距传感器的检测值匹配产品标准姿态时的检测值分布规律，则确定下一个点胶产品的姿态为标准姿态。6.根据权利要求5所述的点胶装置，其特征在于，所述基于图像和姿态检测信息分析得到下一个点胶的产品的姿态，其包括：当测距传感器的检测值大于产品的高度下限阈值，则确定产品从姿态捕捉单元的下方通过，且定义产品通过的起始时刻为t1，离开时刻为t2；如果t时长内未确定产品的姿态为标准姿态，则对t1至t2时刻内的图像进行待涂胶特征识别；其中，（t2-t1）/2≤t＜（t2-t1）；根据待涂胶特征识别结果和检测值在t时长内的变化规律查找预设的姿态样本集合，得到下一个点胶产品匹配的姿态。7.根据权利要求6所述的点胶装置，其特征在于：所述根据产品的姿态、产品预设的标准姿态和待点胶位置的标准空间坐标，分析得到最新的待点胶位置的空间坐标，其包括：如果产品姿态是标准姿态，调取标准空间坐标；假设t4时刻各个测距传感器的检测值匹配产品标准姿态时的检测值分布规律，获取t4时刻点胶头的x轴和y轴坐标值；计算t4时刻点胶头的x轴和y轴坐标值与点胶头预先设置的初始位置的坐标差；以坐标差补偿标准空间坐标，得到最新的待点胶位置的空间坐标。8.根据权利要求6所述的点胶装置，其特征在于：所述根据产品的姿态、产品预设的标
准姿态和待点胶位置的标准空间坐标，分析得到最新的待点胶位置的空间坐标，其包括：根据待涂胶特征识别结果和产品的标准姿态时的俯视轮廓计算产品横向偏转角度；根据待涂胶特征识别结果的中心线和产品标准姿态的中心线计算横向偏移量；计算进给长度l与标准产品间隔l的间隔偏差量；将预先建立的三维模型在匹配的三维坐标系中以横向偏移量、横向偏转角度以及间隔偏差量进行调节，得到新模型；根据新模型获取新模型的待点胶位置的空间坐标。

技术总结
本发明公开了一种点胶机械手控制系统及点胶装置，其系统包括：摄像单元，其设置于点胶机械手，跟随点胶机械手相对产品横向移动，且用于采集下一个进行点胶的产品的图像；姿态捕捉单元，其设置于点胶机械手，且位于摄像单元的正下方，用于采集从其下方通过的产品的姿态检测信息；控制器，其电连接于摄像单元和姿态捕捉单元，且用于和点胶机械手电连接；控制器设置为：基于图像和姿态检测信息分析得到下一个点胶的产品的姿态；根据产品的姿态、产品预设的标准姿态和待点胶位置的标准空间坐标，分析得到最新的待点胶位置的空间坐标；根据最新的待点胶位置的空间坐标对点胶机械手下一次的点胶控制量校正。本申请具有提高点胶的准确性的效果。性的效果。性的效果。


技术研发人员：蔡蔓婷
受保护的技术使用者：广东全丰智能装备有限公司
技术研发日：2023.09.13
技术公布日：2023/10/20