阅读说明：本技术 一种玉石床垫定位装置和视觉定位方法 (Jade mattress positioning device and visual positioning method ) 是由 曲建民 曲丽英 王佳心 于 2020-05-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种玉石床垫定位装置和视觉定位方法,包括床垫定位系统、工作台定位系统和机器人定位系统。所述床垫定位系统包括床垫定位设备架、定位相机、托盘、夹紧装置、工控机和显示器；所述床垫定位设备架包括底框、立柱和安装杆,所述底框包括两根横杆、三根连接杆和两根端部杆,三根连接杆位于两根横杆之间且连接杆的两端分别与横杆固定连接,横杆的两端分别固定连接有端部杆,所述立柱设有四根,且四根立柱的中部分别与端部杆的端部固定连接；本发明采用自动化技术不仅可以把工人从繁重的体力劳动中解放出来,而且能扩展人的器官功能,极大地提高劳动生产率；同时相较于工人定位操作,本发明更加高效。(The invention discloses a jade mattress positioning device and a visual positioning method. The mattress positioning system comprises a mattress positioning equipment frame, a positioning camera, a tray, a clamping device, an industrial personal computer and a display; the mattress positioning equipment frame comprises a bottom frame, stand columns and mounting rods, wherein the bottom frame comprises two cross rods, three connecting rods and two end rods, the three connecting rods are positioned between the two cross rods, two ends of each connecting rod are fixedly connected with the cross rods respectively, two ends of each cross rod are fixedly connected with the end rods respectively, the number of the stand columns is four, and the middle parts of the four stand columns are fixedly connected with the end parts of the end rods respectively; the invention adopts an automatic technology, which not only can release workers from heavy physical labor, but also can expand the functions of human organs, thereby greatly improving the labor productivity; meanwhile, compared with positioning operation of workers, the method is more efficient.)

一种玉石床垫定位装置和视觉定位方法

技术领域

本发明涉及自动化技术领域，具体是一种玉石床垫定位装置和视觉定位方法。

背景技术

采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此，自动化是工业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志。

在生产一种内部带有玉片的床垫时，需要将玉片一块块的粘接在床垫上，现有技术中一般通过人工对玉片进行拾取和粘接工艺处理，不仅耗费时间，工作效率较低，而且人工成本较高。

通过机械手对玉片进行拾取和粘接工艺处理的生产过程，能够代替人工操作对玉石进行拾取和粘贴。在作业前床垫需要快速准确定位，以保证机械手对床垫具有正确的相对位置关系，但是由于床垫皮革柔软不容易定位，而且机械手安装也存在位置和角度偏差，导致床垫定位调整时间长、误差大、难以实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种玉石床垫定位装置和视觉定位方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种玉石床垫定位装置，包括床垫定位系统、工作台定位系统和机械手；所述工作台定位系统位于机械手下方，床垫定位系统位于工作台定位系统侧面；

所述床垫定位系统包括床垫定位设备架、定位相机、托盘、定位板、夹紧装置、工控机和显示器；

所述床垫定位设备架包括底框、立柱、顶杆、安装杆和延伸杆；

所述底框安装在立柱包围空间内，底框包括两根横杆、三根连接杆和两根端部杆，三根连接杆位于两根横杆之间且连接杆的两端分别与横杆固定连接，横杆的两端分别固定连接有端部杆；所述立柱设有四根，且四根立柱的中部分别与端部杆的端部固定连接，立柱顶部与顶杆固定连接，安装杆安装在两根顶杆中间，三根延伸杆固定在安装杆下方；

所述托盘放在床垫定位设备架的底框上，用于放置玉石床垫；

所述定位板固定安装在床垫定位设备架上，用于确定托盘相对于床垫定位设备架位置；

所述夹紧装置安装在托盘上，夹紧装置具体可以为垂直式钳夹或者其他可以适用于本方案的夹具，用于在调整好玉石床垫位置后，夹紧床垫，保证床垫相对于托盘位置不变；

三个所述定位相机安装在延伸杆下部，用于拍摄托盘上玉石床垫，三个定位相机分别为定位相机A、B、C；

所述显示器安装在床垫定位设备架上，用于显示定位相机拍摄的玉石床垫基准位置和实际位置；

所述工作台定位系统包括机器人工作台、侧面定位装置；机器人工作台用于放置带有玉石床垫的托盘，其中玉石床垫位置已调整好，且夹紧装置夹紧；侧面定位装置用于确定托盘相对于机器人工作台的水平面内两个方向的位置，侧面定位装置可以为固定在机器人工作台的定位块或者任意现有的定位装置；所述机器人定位系统包括机器人及其控制系统，机器人用于抓取玉石、玉石涂胶和玉石粘贴，机器人控制系统对机器人进行轨迹规划和运动控制；机器人可以为并联机器人或者任何现有的适用于本方案的机器人；

一种玉石床垫视觉定位方法，具体地说包括定位准备、托盘相对于床垫定位设备架定位、玉石床垫定位、托盘相对于机器人工作台定位四个阶段：

S1、定位准备阶段，包括如下步骤：

S1.1、将标注有标准玉石位置的托盘模板放置在床垫定位设备架上；

S1.2、调整定位相机A位置，使定位相机A对准托盘模板上坐标原点处的标准玉石圆；

S1.3、调整定位相机B位置，使定位相机B对准托盘模板上x轴上标准玉石圆；

S1.4、调整定位相机C位置，使定位相机C对准托盘模板上y轴上标准玉石圆；

S1.5、显示器显示三个定位相机理论位置和实际位置；

S2、托盘相对于床垫定位设备架定位阶段，将托盘放置在床垫定位设备架的底框上，水平面内两个侧面分别与床垫定位设备架上的定位板靠紧；

S3、玉石床垫定位阶段，包括以下步骤：

S3.1、玉石床垫放置在托盘上；

S3.2、调整玉石床垫在托盘上位置，观察显示器上定位相机A拍摄的玉石床垫上圆位置，直至和理论圆形重合，完成坐标原点定位；

S3.3、在保证床垫上坐标原点位置不变的情况下，调整玉石床垫在托盘上位置，观察显示器上定位相机B拍摄的玉石床垫上圆位置，使其圆心在理论x轴上，并通过手动拉床垫，使圆和理论圆形重合，完成x轴定位；

S3.4、在保证床垫上坐标原点位置和x轴不变的情况下，观察显示器上定位相机C拍摄的玉石床垫上圆位置，通过手动拉床垫，使圆和理论圆形重合，完成y轴定位；

S3.5、夹紧装置将玉石床垫夹紧，使之保持玉石床垫在托盘上正确位置；

S4、托盘相对于机器人工作台定位阶段，将托盘从床垫定位设备架移至机器人工作台上，使托盘相邻两侧便与工作台定位系统的侧面定位装置靠紧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

采用自动化技术不仅可以把工人从繁重的体力劳动中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率；同时相较于工人定位操作，本发明更加高效。

附图说明

图1为一种玉石床垫视觉定位装置的正视图。

图2为一种玉石床垫视觉定位装置中床垫定位设备架的结构示意图。

图3为一种玉石床垫视觉定位装置中定位相机的结构示意图。

图4为一种玉石床垫视觉定位装置中托盘的俯视图。

图5为一种玉石床垫视觉定位装置中托盘的结构示意图。

图6为机器人工作台的俯视图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-6，一种玉石床垫视觉定位装置，一种玉石床垫定位装置，包括床垫定位系统、工作台定位系统和机械手；

所述工作台定位系统位于机械手下方，床垫定位系统位于工作台定位系统侧面。

所述床垫定位系统包括床垫定位设备架100、定位相机200、托盘300、定位板150、夹紧装置310、工控机和显示器；

所述床垫定位设备架100包括底框110、立柱120、顶杆130、安装杆140和延伸杆141；

所述底框110安装在立柱120包围空间内，底框110包括两根横杆111、三根连接杆112和两根端部杆113，三根连接杆112位于两根横杆111之间且连接杆112的两端分别与横杆111固定连接，横杆111的两端分别固定连接有端部杆113；所述立柱120设有四根，且四根立柱120的中部分别与端部杆113的端部固定连接，立柱120顶部与顶杆130固定连接，安装杆140安装在两根顶杆130中间，三根延伸杆141固定在安装杆140下方；

所述托盘300放在床垫定位设备架100的底框110上，用于放置玉石床垫；

所述定位板150固定安装在床垫定位设备架100上，用于确定托盘300相对于床垫定位设备架100位置；

所述夹紧装置310安装在托盘300上，夹紧装置310具体可以为垂直式钳夹或者其他可以适用于本方案的夹具，用于在调整好玉石床垫位置后，夹紧床垫，保证床垫相对于托盘300位置不变；

三个所述定位相机200安装在延伸杆141下部，用于拍摄托盘300上玉石床垫，三个定位相机200分别为定位相机A、B、C，该将定位相机分为定位相机A、B、C仅仅为方便阐述定位相机200在玉石床垫视觉定位方法的工作流程，定位相机A、B、C之间并无不同，仅仅只是对三个定位相机采取不同的编号方便理解玉石床垫视觉定位方法；

所述显示器(图中未示出)安装在床垫定位设备架100上(图中未示出)，用于显示定位相机200拍摄的玉石床垫基准位置和实际位置；

所述工作台定位系统包括机器人工作台400、侧面定位装置；机器人工作台用于放置带有玉石床垫的托盘300，其中玉石床垫位置已调整好，且夹紧装置310夹紧；侧面定位装置用于确定托盘300相对于机器人工作台的水平面内两个方向的位置，侧面定位装置可以为固定在机器人工作台400的定位块或者任意现有的定位装置；所述机器人定位系统包括机器人及其控制系统，机器人用于抓取玉石、玉石涂胶和玉石粘贴，机器人控制系统对机器人进行轨迹规划和运动控制；机器人可以为并联机器人或者任何现有的适用于本方案的机器人；

一种玉石床垫视觉定位方法，具体地说包括定位准备、托盘相对于床垫定位设备架定位、玉石床垫定位、托盘相对于机器人工作台定位四个阶段：

S1、定位准备阶段，包括如下步骤：

S1.1、将标注有标准玉石位置的托盘300模板放置在床垫定位设备架100上；

S1.2、调整定位相机A位置，使定位相机A对准托盘300模板上坐标原点处的标准玉石圆；

S1.3、调整定位相机B位置，使定位相机B对准托盘300模板上x轴上标准玉石圆；

S1.4、调整定位相机C位置，使定位相机C对准托盘300模板上y轴上标准玉石圆；

S1.5、显示器显示三个定位相机200理论位置和实际位置；

S2、托盘相对于床垫定位设备架定位阶段，将托盘300放置在床垫定位设备架100的底框110上，水平面内两个侧面分别与床垫定位设备架100上的定位板150靠紧；

S3、玉石床垫定位阶段，包括以下步骤：

S3.1、玉石床垫放置在托盘300上；

S3.2、调整玉石床垫在托盘300上位置，观察显示器上定位相机A拍摄的玉石床垫上圆位置，直至和理论圆形重合，完成坐标原点定位；

S3.3、在保证床垫上坐标原点位置不变的情况下，调整玉石床垫在托盘300上位置，观察显示器上定位相机B拍摄的玉石床垫上圆位置，使其圆心在理论x轴上，并通过手动拉床垫，使圆和理论圆形重合，完成x轴定位；

S3.4、在保证床垫上坐标原点位置和x轴不变的情况下，观察显示器上定位相机C拍摄的玉石床垫上圆位置，通过手动拉床垫，使圆和理论圆形重合，完成y轴定位；

S3.5、夹紧装置310将玉石床垫夹紧，使之保持玉石床垫在托盘300上正确位置；

S4、托盘相对于机器人工作台定位阶段，将托盘300从床垫定位设备架100移至机器人工作台上，使托盘300相邻两侧便与工作台定位系统的侧面定位装置靠紧；

值得注意的，本发明的床垫定位设备架为铝合金型材或者其他型材组合而成，而其中的固定连接一般为通过螺栓连接或者通过型材配件(内置连接件、斜角连接件、槽条连接件、角槽连接件等)进行连接，但是也不排除通过焊接等其他现有的固定方式进行连接。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。