[发明专利]基于视觉的全自动上料机器人系统及其上料和输运方法

说明书

本发明公开了提供一种基于视觉的全自动上料机器人系统，包括物料总站子系统、灌装料仓、上料机器人子系统和灌装设备；上料机器人子系统上设置的运动空间障碍物探测及灌装设备定位系统包括非接触的视觉距离传感器，通过视觉距离传感在三维空间巡查所有灌装设备的料仓。该系统通过觉传感器探测物料，形成了全自动的物料上料、输运和平整，提高了自动化的程度和保证了物料的卫生。

技术领域

本发明属于一种工业在线视觉检测系统，具体涉及一种基于视觉的全自动上料机器人系统以及上料和输运方法。

背景技术

工业固体灌装设备是负责自动完成对固体产品进行容器化包装的一类设备。此类设备的生产原材料可以被分成灌装物和容器两种。所有的原材料在灌装之前都是被分别预置于各自的料仓中。由于工业上的固体灌装设备大多是定制化的设备，大多数都是独立运行的设备。往往需要人工来实现原料料仓的预置和补料。为了提升自动化的程度，出现了两类上料方案。一种是自动化的上料流水线，这类方法比较占地并且很难做到同时适应多类品种。另一方案是采用半自动上料机器人，此类方法解决了流水线的弊端，但还是需要人工辅助控制同时还是存在人体接触产品的安全卫生问题。

发明内容

本发明的目的在于避免上述不足之处，提供一种基于视觉的全自动上料机器人系统，该系统包括：物料总站子系统、灌装料仓、上料机器人子系统和灌装设备；所述灌装料仓从所述物料总站子系统获取物料，将物料送至所述灌装设备，由所述上料机器人子系统控制所述灌装料仓的行程、避开障碍物和取放物料；所述上料机器人子系统包括上料机器人、三维输运平台、运动空间障碍物探测及灌装设备定位系统、料堆三维外形扫描成像系统和基于机械臂的堆料平整系统；上料机器人控制和支撑所述三维输运平台、所述运动空间障碍物探测及灌装设备定位系统、所述料堆三维外形扫描成像系统和所述堆料平整系统；所述运动空间障碍物探测及灌装设备定位系统包括安装在所述上料机器人周边的非接触的视觉距离传感器，通过所述视觉距离传感在三维空间巡查所有所述灌装设备的料仓，探测所述灌装设备的所述料仓缺料就自动上料。

进一步的，视觉距离传感器采用时间飞行相机、基于结构光的三维相机或毫米波雷达。

进一步的，动空间障碍物探测及灌装设备定位系统系统通过所述视觉距离传感器探测周边物体的外形特征和距离，结合所述上料机器人自身的三维尺寸计算出运行线路上障碍物的危险级别。

进一步的，所述运动空间障碍物探测及灌装设备定位系统系统通过所述视觉距离传感器获取所述灌装料仓的运行轨迹和所述障碍物的特征，并不断探测计算获得所述灌装设备的料仓的坐标。由所述上料机器人根据所述灌装设备的料仓的坐标、所述灌装料仓的运行轨迹和所述障碍物的特征，进行所述灌装料仓的路径规划。

进一步的，料堆三维外形扫描成像系统获取所述灌装设备的料仓内物料是否符合预设扫描阈值。

进一步的，本发明提供一种基于视觉的全自动上料机器人系统的上料和输运方法，该方法步骤包括：上料机器人刚启动时，所述灌装料仓为空，需要在第一位置处进所述物料总站上料；由所述运动空间障碍物探测及灌装设备定位系统探测所述灌装设备的料仓，直至探测到需要上料的所述灌装设备的料仓；进行上料；由所述料堆三维外形扫描成像系统扫描上料后的所述灌装设备的所述料仓，由基于机械臂的堆料平整系统对所述灌装设备的所述料仓进行平整处理。