本發(fā)明涉及自動(dòng)化裝備領(lǐng)域，尤其涉及一種用于工件的自動(dòng)定位裝置和自動(dòng)定位方法。

背景技術(shù)：

在大尺寸工件的自動(dòng)化夾持、搬運(yùn)和裝配過程中，通常工藝過程之間的轉(zhuǎn)運(yùn)過程采用適應(yīng)不同夾具的轉(zhuǎn)運(yùn)車來實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)運(yùn)車在轉(zhuǎn)運(yùn)至自動(dòng)化夾持、搬運(yùn)和裝配平臺(tái)時(shí)，首先要使自動(dòng)化系統(tǒng)準(zhǔn)確地確定工件的位姿。因?yàn)?，如果系統(tǒng)無法準(zhǔn)確確定工件的位置，那么執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作很有可能會(huì)損傷工件。為了在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中確定工件的位置，通常采用激光視覺檢測(cè)定位系統(tǒng)對(duì)工件的三維位姿進(jìn)行檢測(cè)。然而由于此類檢測(cè)定位系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)范圍都是有限的，因此單純的使用視覺傳感器和激光傳感器的組合往往使尤其是大尺寸工件的位置的確定變得困難且容易出現(xiàn)較大的誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種用于工件的自動(dòng)定位裝置和自動(dòng)定位方法，其能夠容易且精確地定位承載在轉(zhuǎn)運(yùn)車中的尤其是大尺寸的工件。

本發(fā)明的第一方面，所述目的通過一種自動(dòng)定位裝置實(shí)現(xiàn)，該自動(dòng)定位裝置包括：檢測(cè)系統(tǒng)，所述檢測(cè)系統(tǒng)用于檢測(cè)工件的位置；轉(zhuǎn)運(yùn)車定位機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)運(yùn)車定位機(jī)構(gòu)用于在所述檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)工件進(jìn)行位置檢測(cè)之前將轉(zhuǎn)運(yùn)車固定到預(yù)定的位置中。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)運(yùn)車定位機(jī)構(gòu)包括擋板和固定在所述擋板上的至少兩個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊。

優(yōu)選地，所述至少兩個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊在水平方向上彼此相對(duì)地設(shè)置，其中所述至少兩個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊之間的間距適于固定所述轉(zhuǎn)運(yùn)車。

優(yōu)選地，所述至少兩個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊在彼此相對(duì)的面上鋪設(shè)有軟質(zhì)材料。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)運(yùn)車定位機(jī)構(gòu)還包括鄰近所述轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊設(shè)置的導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌用于將所述轉(zhuǎn)運(yùn)車引導(dǎo)至所述轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)軌由兩個(gè)彼此平行的導(dǎo)軌槽構(gòu)成，每個(gè)導(dǎo)軌槽由兩個(gè)平行地間隔開的條形板形成。

優(yōu)選地，在所述導(dǎo)軌槽的入口處，所述條形板的面向所述導(dǎo)軌槽的一側(cè)向外傾斜地構(gòu)成，從而形成所述導(dǎo)軌槽的梯形入口，以便引導(dǎo)所述轉(zhuǎn)運(yùn)車進(jìn)入所述導(dǎo)軌槽。

進(jìn)一步地，所述自動(dòng)定位裝置包括還大底板，所述檢測(cè)系統(tǒng)和所述轉(zhuǎn)運(yùn)車定位機(jī)構(gòu)都固定在所述大底板上。

進(jìn)一步地，所述自動(dòng)定位裝置還包括小底板，所述小底板的厚度小于所述大底板并且連接在所述大底板的前端面上，在該前端面處形成臺(tái)階；并且/或者所述自動(dòng)定位裝置還包括安裝板，所述檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)置在所述安裝板的面向所述轉(zhuǎn)運(yùn)車定位機(jī)構(gòu)的一側(cè)；并且/或者所述檢測(cè)系統(tǒng)是視覺激光檢測(cè)系統(tǒng)，所述視覺激光檢測(cè)系統(tǒng)包括至少一組配合使用的視覺傳感器和激光傳感器。

本發(fā)明的自動(dòng)定位裝置，通過轉(zhuǎn)運(yùn)車定位機(jī)構(gòu)對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)車進(jìn)行初步定位，然后由檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)車上的工件進(jìn)行位置檢測(cè)，能夠容易且精確地測(cè)定工件的位置，避免執(zhí)行機(jī)構(gòu)貿(mào)然操作對(duì)工件造成損傷。

本發(fā)明的另一方面，所述目的通過一種用于工件的自動(dòng)定位方法實(shí)現(xiàn)，所述方法借助上述自動(dòng)定位裝置進(jìn)行，所述方法包括下述步驟：使轉(zhuǎn)運(yùn)車經(jīng)由小底板進(jìn)入大底板上的導(dǎo)軌中；使轉(zhuǎn)運(yùn)車沿導(dǎo)軌繼續(xù)行進(jìn)并固定到轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊之間；通過所述檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)所述工件的位置。

本發(fā)明的方法，首先通過轉(zhuǎn)運(yùn)車定位機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)運(yùn)車固定在一個(gè)預(yù)定的位置中，然后使用檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)車上的工件進(jìn)行檢測(cè)定位，能夠容易且精確地檢測(cè)工件的位置，避免執(zhí)行機(jī)構(gòu)貿(mào)然操作對(duì)工件造成損傷。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的自動(dòng)定位裝置的一個(gè)實(shí)施例的立體圖；

圖2為圖1中的在其上定位有轉(zhuǎn)運(yùn)車的自動(dòng)定位裝置的立體圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1以立體圖示出本發(fā)明的用于對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)車上的工件進(jìn)行定位的自動(dòng)定位裝置的一個(gè)實(shí)施例。圖2為圖1中的在其上定位有轉(zhuǎn)運(yùn)車的自動(dòng)定位裝置的立體圖。

如圖1和圖2所示，所述自動(dòng)定位裝置包括檢測(cè)系統(tǒng)1和轉(zhuǎn)運(yùn)車定位機(jī)構(gòu)2，所述轉(zhuǎn)運(yùn)車定位機(jī)構(gòu)2用于在檢測(cè)系統(tǒng)1對(duì)工件7進(jìn)行位置檢測(cè)之前將轉(zhuǎn)運(yùn)車6固定到預(yù)定的位置中，以將工件7位置固定地定位在檢測(cè)系統(tǒng)1的可檢測(cè)范圍之內(nèi)，然后由所述檢測(cè)系統(tǒng)1檢測(cè)工件7的位置。

本實(shí)施例的自動(dòng)定位裝置，通過轉(zhuǎn)運(yùn)車定位機(jī)構(gòu)2對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)車進(jìn)行初步定位，然后由檢測(cè)系統(tǒng)1對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)車上的工件7進(jìn)行位置檢測(cè)，能夠容易且精確地測(cè)定工件7的位置。

檢測(cè)系統(tǒng)1用于檢測(cè)夾緊在轉(zhuǎn)運(yùn)車上的工件7的空間位置，并將位置數(shù)據(jù)傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)上位機(jī)，上位機(jī)通過與標(biāo)準(zhǔn)抓取位置比對(duì)，給執(zhí)行機(jī)構(gòu)下指令，對(duì)抓取動(dòng)作進(jìn)行調(diào)整，精確地完成抓取過程。本發(fā)明的檢測(cè)系統(tǒng)1可以是已知的各種三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，例如三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、測(cè)量機(jī)器人、三維激光視覺檢測(cè)系統(tǒng)等。

在本實(shí)施例中，檢測(cè)系統(tǒng)1為三維激光視覺檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括四個(gè)傳感器安裝座12和四組視覺和激光傳感器13。自動(dòng)定位裝置包括傳感器安裝板11，傳感器安裝板11是表面平整的板，上面設(shè)有若干用于安裝傳感器安裝座12的螺紋孔。傳感器安裝座12優(yōu)選為三角形體，在其一個(gè)面上設(shè)有長圓形孔，傳感器安裝座12通過該長圓形孔固定到傳感器安裝板11上，另外一個(gè)面上設(shè)有螺紋孔，視覺和激光傳感器13通過自身上的安裝孔并借助于傳感器安裝座12上的螺紋孔安裝在傳感器安裝座12上。激光視覺檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理和工作方式是已知的，在此不再詳細(xì)描述。

在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)運(yùn)車定位機(jī)構(gòu)2包括擋板21和固定在所述擋板21上的至少兩個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊22。擋板21用于限定轉(zhuǎn)運(yùn)車在前進(jìn)方向上的位置，轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊22用于在垂直于前進(jìn)方向的方向上固定轉(zhuǎn)運(yùn)車的位置。

所述至少兩個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊22優(yōu)選在水平方向上彼此相對(duì)地設(shè)置，其中所述至少兩個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊22之間的間距適于固定所述轉(zhuǎn)運(yùn)車。具體地，轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊22之間的間距可以設(shè)置成能夠卡住轉(zhuǎn)運(yùn)車6的一部分或者整體以便固定轉(zhuǎn)運(yùn)車6的位置。由此，能通過轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊22從轉(zhuǎn)運(yùn)車左右兩側(cè)將轉(zhuǎn)運(yùn)車固定。在其他實(shí)施例中，也可考慮至少兩個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊22在豎直方向上彼此相對(duì)地設(shè)置，或者根據(jù)轉(zhuǎn)運(yùn)車的形狀和構(gòu)造以其他方式設(shè)置。

轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊22的數(shù)量優(yōu)選為兩個(gè)，但也可以設(shè)置大于兩個(gè)的轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊22，例如三個(gè)、四個(gè)等，轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊22的數(shù)量優(yōu)選為偶數(shù)，彼此成對(duì)地固定在擋板21上。

在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊22設(shè)計(jì)為直角三角形，其中一個(gè)直角面上設(shè)有長圓形孔，通過該長圓形孔將轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊22固定在擋板21上，另一個(gè)直角面彼此相對(duì)，形成用于限定轉(zhuǎn)運(yùn)車位置的接觸面。除了三角形結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊22也可以設(shè)計(jì)成其他形狀，例如方形、梯形等。

轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊22在彼此相對(duì)的面上鋪設(shè)有軟質(zhì)材料。轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊22的彼此相對(duì)的面是限位轉(zhuǎn)運(yùn)車6時(shí)與轉(zhuǎn)運(yùn)車6相接觸的面，通過在該面上鋪設(shè)軟質(zhì)材料，一方面能減少對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)車表面的摩擦損傷，另一方面在轉(zhuǎn)運(yùn)車到位之后，通過軟質(zhì)材料的變形和擠壓對(duì)于轉(zhuǎn)運(yùn)車6有一定的夾緊作用。軟質(zhì)材料可以是棉纖維、橡膠、海綿、彈性體、木質(zhì)材料等。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例的轉(zhuǎn)運(yùn)車定位機(jī)構(gòu)2還包括設(shè)置在所述轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊22前方的導(dǎo)軌3，所述導(dǎo)軌3一方面用于將所述轉(zhuǎn)運(yùn)車6引導(dǎo)至所述轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊22處，另一方面用于輔助轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊22對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)車進(jìn)行定位。通過導(dǎo)軌3的輔助定位，能夠確保容易且可靠地對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)車6進(jìn)行預(yù)定位。

所述導(dǎo)軌3優(yōu)選地包括兩個(gè)彼此平行的導(dǎo)軌槽，每個(gè)導(dǎo)軌槽由兩個(gè)間隔開的條形板31形成。轉(zhuǎn)運(yùn)車6的車輪分別在兩個(gè)導(dǎo)軌槽中行進(jìn)。

除了使用導(dǎo)軌槽作為導(dǎo)軌3，還可以使用導(dǎo)向凸起作為導(dǎo)軌3，在這種情況下，可在轉(zhuǎn)運(yùn)車的車輪上開設(shè)與該導(dǎo)向凸起配合的槽。

優(yōu)選地，在所述導(dǎo)軌槽的入口32處，所述條形板31的面向?qū)к壊鄣囊粋?cè)向外傾斜地構(gòu)成，從而形成所述導(dǎo)軌槽的向外敞開的梯形入口。通過該梯形入口，有利于將轉(zhuǎn)運(yùn)車6推入由條形板31限定的導(dǎo)軌槽中。

進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，所述自動(dòng)定位裝置還包括大底板4，所述檢測(cè)系統(tǒng)1和所述轉(zhuǎn)運(yùn)車定位機(jī)構(gòu)2都固定在所述大底板4上。通過大底板將檢測(cè)系統(tǒng)1和轉(zhuǎn)運(yùn)車定位機(jī)構(gòu)2連接在一起，能夠簡單地使檢測(cè)系統(tǒng)1和轉(zhuǎn)運(yùn)車定位機(jī)構(gòu)2之間的相對(duì)位置穩(wěn)定地保持不變，且有利于自動(dòng)定位裝置的移動(dòng)。檢測(cè)系統(tǒng)1的傳感器安裝板11以及轉(zhuǎn)運(yùn)車定位機(jī)構(gòu)2的擋板21和形成導(dǎo)軌3的條形板31優(yōu)選通過螺紋連接或焊接固定在大底板4上。

為了保證檢測(cè)系統(tǒng)1和轉(zhuǎn)運(yùn)車定位機(jī)構(gòu)2之間的相對(duì)位置穩(wěn)定以及自動(dòng)定位裝置的移動(dòng)性，大底板4應(yīng)當(dāng)具有足夠的強(qiáng)度進(jìn)而足夠的厚度。當(dāng)大底板厚度較大時(shí)，要將尤其是承載有大尺寸的、重的工件7的轉(zhuǎn)運(yùn)車6推上大底板4存在一定的困難。為此，在本實(shí)施例中，所述自動(dòng)定位裝置還包括連接在所述大底板4的前端面上的小底板5，在該前端面處形成臺(tái)階，所述小底板5的厚度小于所述大底板4，優(yōu)選為大底板4厚度的一半。由此，在將轉(zhuǎn)運(yùn)車6推上大底板4之前，先推上較薄的小底板5，使轉(zhuǎn)運(yùn)車6能較為平穩(wěn)地容易地推上厚度較大的大底板4。在小底板5的遠(yuǎn)離大底板4的前端面上構(gòu)造成斜邊倒角，由此，有利于將轉(zhuǎn)運(yùn)車6容易地爬上小底板5。

在本實(shí)施例中，傳感器安裝板11、傳感器安裝座12和轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊22優(yōu)選采用鋁合金制成，轉(zhuǎn)運(yùn)車導(dǎo)軌3、大底板4和小底板5優(yōu)選采用不銹鋼制成。

本實(shí)施例的自動(dòng)定位裝置，首先通過轉(zhuǎn)運(yùn)車定位機(jī)構(gòu)2將轉(zhuǎn)運(yùn)車固定在一預(yù)定的位置中，然后使用檢測(cè)系統(tǒng)1對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)車6上的工件7進(jìn)行檢測(cè)定位，能夠容易且精確地檢測(cè)工件7的位置，尤其是克服了現(xiàn)有技術(shù)中轉(zhuǎn)運(yùn)車6攜帶大尺寸工件7在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中位置在一定程度內(nèi)隨機(jī)變化導(dǎo)致工件7位置檢測(cè)困難的問題。本實(shí)施例的自動(dòng)定位裝置還具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于工件7定位的方法，所述方法借助上述的自動(dòng)定位裝置進(jìn)行，所述方法包括下述步驟：

S1，通過所述轉(zhuǎn)運(yùn)車定位機(jī)構(gòu)2將承載有工件7的轉(zhuǎn)運(yùn)車6固定到預(yù)定的位置中；S2，通過所述檢測(cè)系統(tǒng)1檢測(cè)所述工件7的位置。

在步驟S1中，當(dāng)承載有工件7的轉(zhuǎn)運(yùn)車6到達(dá)自動(dòng)化夾持、搬運(yùn)和裝配平臺(tái)時(shí)，首先依次通過小底板5、大底板4以及導(dǎo)軌3對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)車6的位置進(jìn)行初步的限定。隨著轉(zhuǎn)運(yùn)車6的繼續(xù)行進(jìn)，轉(zhuǎn)運(yùn)車擋塊22將對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)車6的位置進(jìn)行進(jìn)一步的限制，配合導(dǎo)軌3一起將轉(zhuǎn)運(yùn)車6固定在一個(gè)預(yù)定的位置中。

接著在步驟S2中，通過安裝在轉(zhuǎn)運(yùn)車定位機(jī)構(gòu)2旁邊的視覺傳感器和激光傳感器，精確檢測(cè)工件7的空間位置，并將位置數(shù)據(jù)傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)上位機(jī)，上位機(jī)通過與標(biāo)準(zhǔn)抓取位置比對(duì)，給執(zhí)行機(jī)構(gòu)下指令，對(duì)抓取動(dòng)作進(jìn)行調(diào)整，精確的完成抓取過程。

本發(fā)明的用于工件7定位的方法，首先通過轉(zhuǎn)運(yùn)車定位機(jī)構(gòu)2將轉(zhuǎn)運(yùn)車固定在一個(gè)預(yù)定的位置中，然后使用檢測(cè)系統(tǒng)11對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)車上的工件7進(jìn)行檢測(cè)定位，能夠容易且精確地檢測(cè)工件7的位置。此外，上述標(biāo)準(zhǔn)抓取位置是在位置檢測(cè)之前預(yù)先人工標(biāo)定的。

至此，已經(jīng)結(jié)合附圖所示的優(yōu)選實(shí)施方式描述了本發(fā)明的技術(shù)方案，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，本發(fā)明的保護(hù)范圍顯然不局限于這些具體實(shí)施方式。在不偏離本發(fā)明的原理的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)相關(guān)技術(shù)特征作出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術(shù)方案都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。