一种基于图像处理的物料拆垛装置、设备及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于图像处理的物料拆垛装置、设备及方法，装置包括抓取机器人和第一控制器。设备包括控制平台、运输机器人、第二控制器、地轨，以及装置。方法包括：物料注册；获取待拆垛物料的识别信息，调用待拆垛物料的拆垛信息；根据拆垛信息规划拆垛方案；获取物料的摆放姿势；执行抓取方案；待拆垛物料破损检测：针对破损物料修改拆垛方案。本发明专利技术结构简单、设计合理，对不同种类的物料采用不同的抓手，提供不同的抓取方案，抓爪的面上增加两个啮合连接的具有不同直径的齿轮，对物料起到导向的作用，避免物料滑落或抓偏，地轨和取货轨为运输机器人提供运输路径，不再需要运输机器人规划运输路径，使得抓取过程与物料信息尽量配合。配合。配合。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像处理的物料拆垛装置、设备及方法


[0001]本专利技术属于机器人自动化拆垛
，具体涉及一种基于图像处理的物料拆垛装置、设备及方法。

技术介绍

[0002]机器人拆码垛系统是专业的自动化搬运码垛设备，替代人工搬运、码垛，生产上能迅速提高生产效率和产量，同时能减少人工搬运造成的错误；机器人码垛系统可全天候作业，配备机器人可替代不少公认的工作量，由此每年能节约大量的人力资源成本，达到减员增效。机器人码垛机应用于化工、饮料、食品、啤酒、塑料等生产企业；对各种纸箱、袋装。罐装、啤酒箱、瓶装等形状的包装成品都适应。
[0003]对于仓储技术的发展前景，国内外很多专家和学者比较一致的看法是自动化、智能化和标准化是主要的发展方向。受限于传统机器人应用方式的技术瓶颈，始终没有一个非常好的，高效的解决方案，这也是长久以来物流行业自动化的痛点和瓶颈。
[0004]根据统计工业生产中的数据，产品的生产成本有10%左右的成本花费在了物流成本上。通过降低物流成本，可以提高企业的利润。现在很多的企业将物流作为企业发展和降低成本的途径，以获得第三利润。与欧美老牌企业相比，我国的物流主要是靠增加硬件设备和操作人员的数量，用来满足企业增长的物流需求。
[0005]系统间货物输送的调度算法也是需要重点研究的问题，在多输入源头和输出源头的输送系统中，如何统筹和规划货物上线的去向分配至关重要，合理的去向分配算法可以减少输送等待次数，提高物流系统的货物输送效率，反之，会造成子系统输送等待次数过多，同时影响整个物流系统的运行效率。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于图像处理的物料拆垛装置设备、及方法，其结构简单、设计合理，对不同种类的物料采用不同的抓手，提供不同的抓取方案，抓爪的面上增加两个啮合连接的具有不同直径的齿轮，对物料起到导向的作用，避免物料滑落或抓偏，地轨和取货轨为运输机器人提供运输路径，不再需要运输机器人规划运输路径。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于图像处理的物料拆垛装置，其特征在于：包括用以抓取和释放物料的抓取机器人和安装在抓取机器人上的第一控制器，所述抓取机器人包括依次连接的第一底座、第一机械臂、第二机械臂和连接体，所述连接体上安装有视觉传感器和复合抓手；所述复合抓手包括安装座、安装在安装座上的升降杆和两个位置相对的滑块，所述滑块可转动连接有连杆，所述连杆上安装有第一基座，两个所述第一基座相对的一侧均设置有充气气囊，两个所述第一基座相背的一侧设置有抓爪，所述抓爪上开设有贯穿的通孔，所述通孔内安装有至少两个啮合连接的具有不同直径的齿轮；所述齿轮包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮的直径大于第二齿轮的直径，所
述第二齿轮为具有空心腔的空心齿轮，所述空心齿轮内装有可在空心腔内滚动的重力球，所述第二齿轮的表面设置有树脂鳞片层；所述升降杆连接有第二基座，所述第二基座固定连接有吸盘。
[0008]本专利技术提供一种基于图像处理的物料拆垛设备，包括控制平台、多个用于运输物料的运输机器人、安装在运输机器人上的第二控制器、用于供所述运输机器人行走的地轨，以及基于图像处理的物料拆垛装置，所述地轨两侧还连接有用于供运输机器人行走的取货轨，所述取货轨的两侧设置有支撑板，所述支撑板上放置有用于承载物料的承载板，所述地轨出口位置的一侧放置有皮带机，所述地轨出口位置的另一侧放置有与所述皮带机位置相对的第一推动气缸，远离地轨出口位置处设置有承载板回收机构，所述地轨靠近皮带机的位置设置有广播发射器。
[0009]上述的一种基于图像处理的物料拆垛设备，其特征在于：所述运输机器人包括第二底座、顶升板，以及设置在第二底座和顶升板之间的升降剪叉；所述第二底座包括行走轮，所述行走轮上设置有与地轨和取货轨相啮合的轮齿。
[0010]上述的一种基于图像处理的物料拆垛装置，其特征在于：所述控制平台和第一控制器之间连接有第一通信模块，所述控制平台和第二控制器之间连接有第二通信模块，所述控制平台接有参数输入模块；所述第一控制器有视觉传感器、压力传感器、真空泵、滑块驱动器和连杆驱动器；所述第二控制器接有行走驱动器、液压驱动器、广播接收器和电磁开关。
[0011]上述的一种基于图像处理的物料拆垛装置，其特征在于：所述顶升板为电磁吸附板。
[0012]本专利技术还提供一种基于图像处理的物料拆垛方法，该方法使用了如上所述的基于图像处理的物料拆垛设备，该方法包括以下步骤：步骤一、工作人员通过控制平台完成物料注册：物料注册包括待拆垛物料的识别信息和待拆垛物料的拆垛信息，以及识别信息和拆垛信息的对应关系；步骤二、获取待拆垛物料的图像，识别待拆垛物料的图像获取待拆垛物料的识别信息，根据待拆垛物料的识别信息调用待拆垛物料的拆垛信息；步骤三、待拆垛物料的图像获取物料的摆放姿势，根据物料的摆放姿势计算复合抓手的抓取宽度和角度；步骤四、以抓取机器人的位置为抓取机器人坐标系的原点建立抓取机器人坐标系，获取待拆垛物料在抓取机器人坐标系下的坐标值：步骤五、根据拆垛信息规划拆垛方案：若ρ
i
<ρ且拆垛信息里存在不被抓取的区域，抓取机器人采用复合抓手的吸盘和充气气囊抓取待拆垛物料；若ρ
i
<ρ，拆垛信息里不存在不被抓取的区域，抓取机器人采用复合抓手的吸盘抓取待拆垛物料；若ρ
i
≥ρ且拆垛信息里存在不被抓取的区域，抓取机器人采用复合抓手的吸盘、抓爪和充气气囊配合抓取待拆垛物料；若ρ
i
≥ρ，拆垛信息里不存在不被抓取的区域，抓取机器人采用复合抓手的吸盘抓取待拆垛物料；其中V
i
表示待拆垛物料的体积，ρ
i
表示待拆垛物料的密度小，V
set
表示体积的
抓取阈值，ρ
set
表示密度的抓取阈值；步骤六、执行抓取方案：抓取机器人按照执行宽度、旋转角度、预设加速度和角速度、抓取机器人坐标系下待拆垛物料的坐标值，以及拆垛方案抓取待拆垛物料，并将待拆垛物料释放在承载板上；步骤七、待拆垛物料破损检测：对承载板上的待拆垛物料进行破损检测，若待拆垛物料破损，进入步骤七，否则循环执行步骤五，直至待拆垛物料抓取完成；步骤八、针对破损物料修改拆垛方案：控制平台通过公式计算修正加速度和修正角速度，其中α
ix
、α
iy
、α
iz
分别表示复合抓手在x、y、z三个方向的预设加速度的分量，ω
ix
、ω
iy
、ω
iz
分别表示复合抓手在x、y、z三个方向的预设角速度的分量，k
1x
、k
1y
、k
1z
、k
2x
、k
2y
、k
2z
表示加权系数，抓取机器人以修正加速度和修正角速度抓取待拆垛物料，并进入步骤六。
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像处理的物料拆垛装置，其特征在于：包括用以抓取和释放物料（3）的抓取机器人（2）和安装在抓取机器人（2）上的第一控制器（74），所述抓取机器人（2）包括依次连接的第一底座（21）、第一机械臂（22）、第二机械臂（23）和连接体（26），所述连接体（26）上安装有视觉传感器（24）和复合抓手（25）；所述复合抓手（25）包括安装座（259）、安装在安装座(259）上的升降杆（255）和两个位置相对的滑块（257），所述滑块（257）可转动连接有连杆（258），所述连杆（258）上安装有第一基座，两个所述第一基座相对的一侧均设置有充气气囊（2510），两个所述第一基座相背的一侧设置有抓爪（251），所述抓爪（251）上开设有贯穿的通孔，所述通孔内安装有至少两个啮合连接的具有不同直径的齿轮；所述齿轮包括第一齿轮（252）和第二齿轮（253），所述第一齿轮（252）的直径大于第二齿轮（253）的直径，所述第二齿轮（253）为具有空心腔的空心齿轮，所述空心齿轮内装有可在空心腔内滚动的重力球，所述第二齿轮（253）的表面设置有树脂鳞片层；所述升降杆（255）连接有第二基座（254），所述第二基座（254）固定连接有吸盘（256）。2.一种基于图像处理的物料拆垛设备，其特征在于，包括控制平台（71）、多个用于运输物料（3）的运输机器人（5）、安装在运输机器人（5）上的第二控制器（76）、用于供所述运输机器人（5）行走的地轨（1），以及基于图像处理的物料拆垛装置，所述地轨（1）两侧还连接有用于供运输机器人（5）行走的取货轨（41），所述取货轨（41）的两侧设置有支撑板（42），所述支撑板（42）上放置有用于承载物料（3）的承载板（43），所述地轨（1）出口位置的一侧放置有皮带机（6），所述地轨（1）出口位置的另一侧放置有与所述皮带机（6）位置相对的第一推动气缸（7），远离地轨（1）出口位置处设置有承载板回收机构，所述地轨（1）靠近皮带机（6）的位置设置有广播发射器（8）。3.按照权利要求2所述的一种基于图像处理的物料拆垛设备，其特征在于：所述运输机器人（5）包括第二底座（51）、顶升板（53），以及设置在第二底座（51）和顶升板（53）之间的升降剪叉（52）；所述第二底座（51）包括行走轮，所述行走轮上设置有与地轨（1）和取货轨（41）相啮合的轮齿。4.按照权利要求2所述的一种基于图像处理的物料拆垛装置，其特征在于：所述控制平台（71）和第一控制器（74）之间连接有第一通信模块（73），所述控制平台（71）和第二控制器（76）之间连接有第二通信模块（75），所述控制平台（71)接有参数输入模块（72）；所述第一控制器（74）接有视觉传感器（24）、压力传感器（742）、真空泵（743）、滑块驱动器（744）和连杆驱动器（745）；所述第二控制器（76）接有行走驱动器（761）、液压驱动器（762）、广播接收器（763）和电磁开关（764）。5.按照权利要求3所述的一种基于图像处理的物料拆垛装置，其特征在于：所述顶升板（53）为电磁吸附板。6.一种基于图像处理的物料拆垛方法，其特征在于：该方法使用了如权利要求1
‑
5中任一所述的基于图像处理的物料拆垛设备，该方法包括以下步骤：步骤一、工作人员通过控制平台完成物料注册：物料注册包括待拆垛物料的识别信息和待拆垛物料的拆垛信息，以及识别信息和拆垛信息的对应关系；步骤二、获取待拆垛物料的图像，识别待拆垛物料的图像获取待拆垛物料的识别信息，根据待拆垛物料的识别信息调用待拆垛物料的拆垛信息；
步骤三、待拆垛物料的图像获取物料的摆放姿势，根据物料的摆放姿势计算复合抓手（25）的抓取宽度和角度；步骤四、以抓取机器人的位置为抓取机器人坐标系的原点建立抓取机器人坐标系，获取待拆垛物料在抓取机器人坐标系下的坐标值：步骤五、根据拆垛信息规划拆垛方案：若ρ
i
<ρ且拆垛信息里存在不被抓取的区域，抓取机器人（2）采用复合抓手（25）的吸盘（256）和充气气囊（2510）抓取待拆垛物料；若ρ
i
<ρ，拆垛信息里不存在不被抓取的区域，抓取机器人（2）采用复合抓手（25）的吸盘（2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冬雅，吕亮，
申请(专利权)人：深圳市捷牛智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：