工具工件固定与活动双用式机器视觉定位实验装置的制作方法

本实用新型属于机器视觉系统领域，特别涉及工具工件固定与活动双用式机器视觉定位实验装置。

背景技术：

随着工业自动化技术的飞速发展，自动化生产线中对各零件快速、准确的安装到位的需求在逐年提升。传统定位一般采用人眼定位或者基于光电开关的方法进行。但是这种方法一方面受到劳动强度的限制，另一方面定位的精度以及定位的标准会因人而异，导致其定位结果难以精确保证。

机器视觉是用机器代替人眼来做测量和判断，通过机器视觉产品(即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种)将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。因此，机器视觉系统存在定位精度高，定位结果可靠、稳定；定位速度快，工作时间不受限制等优点。为此，机器视觉技术在全自动装配和生产，譬如自动组装、自动焊接、自动包装、自动灌装、自动喷涂等领域得到了广泛的应用。

为了能让机电类等相关专业的学生熟悉前沿技术，掌握机器视觉技术在工业现场的应用关键技术核心，提供相应的机器视觉应用实践平台已成必需。但是现有市场上的机器视觉实验装置一般包括相机支架以及相机单元、用于图像处理的PC机等部件外，别无其他应用场景，只能简单的了解机器视觉系统的构建、图像处理软件的使用等，但对机器视觉中的坐标定位、典型定位场景的应用开发无实践应用案例可以操作，更谈不上与自动化产线中工件的实际运动状态相结合了。为此，发明一种“工具工件固定与活动双用式机器视觉定位实验装置”具有较为重要的实践意义。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供工具工件固定与活动双用式机器视觉定位实验装置，整体装置结构简单，组装方便。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

工具工件固定与活动双用式机器视觉定位实验装置，包括三坐标仪、模拟工具、物料传送装置和机器视觉装置，所述物料传送装置设置在三坐标仪的载物平台上，且所述物料传送装置的传输方向沿载物平台的长度方向设置，所述载物平台上设置有门型的支架，所述支架上设置有机器视觉装置，所述机器视觉装置位于物料传送装置的上方，所述机器视觉装置的相机朝向物料传送装置上的物料，所述模拟工具设置在三坐标仪的被驱动端上。

进一步的，所述物料传送装置上设置有物料卡槽结构，所述物料卡槽结构包括伸缩气缸、固定导向板和活动导向板，所述伸缩气缸设置在物料传送装置的机架上，且所述伸缩气缸设置在物料传送装置的入料端，所述伸缩气缸的伸缩运动方向垂直于物料传送方向，所述活动导向板设置在伸缩气缸的伸缩杆端部，所述固定导向板沿物料的传送方向设置在物料传送装置的机架上，且所述固定导向板设置在活动导向板的对立侧；所述固定导向板与活动导向板之间形成供物料通过的卡槽通道。

进一步的，所述机器视觉装置包括相机、通信传输模块、控制器、PC机和光源调节器；所述相机通过通信传输模块与PC机数据传输连接，所述控制器通过通信传输模块与PC机数据传输连接，所述控制器的信号输出端与光源调节器的信号输入端连接；

所述物料传送装置包括变频器和电性连接与变频器的电机，所述变频器的信号输入端与控制器的信号输出端连接；通过机器视觉装置对物料传送装置的启停控制和速度调节。

进一步的，所述物料上均设置有定位标识。

有益效果：本实用新型具有以下优点：

(1)解决了原本功能单一的机器视觉处理实验装置的问题，提供了综合型的实验平台，为学生进行机器视觉技术、自动化技术、通信技术等综合应用创新提供了实践创新载体，为培养机电类、软件类等技术技能型人才奠定了实践基础。

(2)通过对传送带的机构调整，模拟出了工业现场工件固定以及追剪运动的场景，贴合了实际现场，为学生对工程项目的实际应用提供了真实场景，加强了工程训练的力度。

(3)通过对相机以及定位模拟工具的固定支架的结构调整，增加了实验的知识融入多样性，侧面熟悉了不同坐标系下坐标变换的原理，方便了学生未来对工业机器人系统应用的理解。

附图说明

附图1为本实用新型的整体结构示意图；

附图2为本实用新型的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

如附图1所示，工具工件固定与活动双用式机器视觉定位实验装置，包括三坐标仪 1、模拟工具2、物料传送装置5和机器视觉装置4，该三坐标仪也可为三维直线位移滑台，所述物料传送装置5设置在三坐标仪1的载物平台上，且所述物料传送装置5的传输方向沿三坐标仪1的载物平台长度方向设置，所述物料传送装置为皮带传送机，所述载物平台上设置有门型的支架6，所述门型支架6靠近物料传送装置5的入料端，所述皮带机穿过门型的支架6，所述支架6上设置有机器视觉装置4，所述机器视觉装置4 位于物料传送装置5的上方，所述机器视觉装置4的相机朝向物料传送装置5上的物料 3，所述物料3上均设置有定位标识，相机垂直于传送皮带设置，所述模拟工具2设置在三坐标仪1的被驱动端上。所述模拟工具2为铅笔或油性笔等，方便对物料进行模拟。模拟工件的加工路径时，模拟工具位于工件的上方，只进行路径模拟，如果是简单的平面图形，例如三角形、多边形等平面图形，则可通过模拟工具在工件上表面进行轨迹模拟，整体结构简单，均为实验室的器材，易于组装，而且解决了原本功能单一的机器视觉处理实验装置的问题，使学生可进一步的理解视觉定位系统的应用，提供了综合型的实验平台，为学生进行机器视觉技术应用创新提供了实践创新载体，为培养机电类技术技能型人才奠定了实践基础。

所述物料传送装置5上设置有物料卡槽结构，所述物料卡槽结构包括伸缩气缸8、固定导向板9和活动导向板10，所述伸缩气缸8设置在物料传送装置5的机架7上，且所述伸缩气缸8设置在物料传送装置5的入料端，所述伸缩气缸8的伸缩运动方向垂直于物料传送方向，所述活动导向板10设置在伸缩气缸的伸缩杆端部，所述固定导向板9 沿物料的传送方向设置在物料传送装置5的机架上，且所述固定导向板9设置在活动导向板10的对立侧；所述固定导向板9与活动导向板10之间形成供物料通过的卡槽通道。当伸缩气缸处于收缩状态，也即固定导向板与活动导向板的间距较大时，传送带上的物料为自由排放；当伸缩气缸在伸出状态时，也即在入料时通过两个导向板对传送带上的物料进行导向，使其能够整体统一的排放。

当相机位置固定，若传送带自由进行物料传输，物料上备有不同图形的定位标识，一旦相机检测到定位标志后，达到指定定位操作工位，传送带停止，此时根据视觉系统以及物料定位模拟系统的坐标标定，控制器将会发出指令带动定位模拟笔做前后、左右、上下动作进行mark标记。这是模拟的工件坐标固定工具活动自由定位的实验场景。

当相机位置固定，传送带工件按照指定方式统一卡槽标准摆放，传送带一直处于物料运输状态。每当物料传送到相机位置，相机将一一进行工件的特征定位。当相机检测到定位特征后，将把该定位特征位置坐标传送给控制器，此时控制器将发出指令带动定位模拟笔做下行动作进行标记，前后、左右不发生任何偏移。这是模拟的工件活动而工具固定的视觉定位实验场景。通过对传送带的机构调整，模拟出了工业现场工件固定以及追剪运动的场景，贴合了实际现场，为学生对工程项目的实际应用提供了真实场景，加强了工程训练的力度。

如附图1和附图2所示，所述机器视觉装置4包括相机、通信传输模块、控制器、 PC机和光源调节器；所述相机通过通信传输模块与PC机数据传输连接，所述控制器通过通信传输模块与PC机数据传输连接，所述控制器的信号输出端与光源调节器的信号输入端连接；根据实验场景控制光源的照射情况，其中通信传输模块为MODBUS通信总线，控制器为STC系列单片机；光源调光器为SIC—242型号，所述物料传送装置5 包括变频器和电性连接与变频器的电机，所述电机驱动传送带，所述变频器的信号输入端与控制器的信号输出端连接；通过机器视觉装置对物料传送装置的启停控制和速度调节。通过控制器与变频器之间的开关量、模拟量或者MODBUS通信等方式，实现对物料传送带的启停控制以及速度调节等功能。所述机器视觉装置为无锡信捷电气份有限公司推出的X-SIGHT高性能一体式机器视觉系统，或其它任意一款机器视觉系统，其具有高速运算能力，内建多功能视觉开发工具模块，能锻炼学生工控系统集成设计与调试的能力，为进行学生创新能力的培养提供了灵活应变式的实验平台。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。