CN102350713A - 物料优选加工设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物料优选加工设备及方法，采用物料标识系统生成虚拟标识的方式取代人工标识，大大降低了人的工作，并且计算有效分段也变得非常容易，直接可以由智能处理器件依据预设的有效分段设定值进行处理，从而，有效分段的计算可以快速完成，并进行快速的标识。所做出的标识被输入控制器，由控制器依据标识通过控制锯切设备进行落料，锯切位置的准确性取决于输送装置的输送精度，一般的输送装置，尤其是诸如可以精确控制的伺服电机、步进电机等，控制精度非常高，据此，不仅可以大大提高加工效率，而且落料的精度也非常高，从而，可以保证物料的利用率。

Description

物料优选加工设备及方法

技术领域

本发明涉及一种物料优选加工设备及方法，以根据物料的自身缺陷进行优选切割加工。

背景技术

杆性物料是产业中最常见的一种物料结构，比如木材、型材、杆性陶瓷件等，物料加工中有一工艺为物料的优选加工，即从待加工物料中选择没有缺陷的部分，并切割下来备用。随着经济的发展，诸如木材这样的物料其需求量越来越大，木材资源紧张也越发明显。在这种形式下，木材加工业迫切需要提高生产效率、提高木材利用率，因此，需要配给经济的加工方法，比如木材截断方法，以合理的截取无缺陷的物料，供后续工艺筛选。

以木材为例，目前，大多数木材加工企业简单的使用圆台锯或推台锯对物料进行人工切割。操作人员首先获取原料的长度，缺陷位置等信息，然后根据自身经验和需求确定下料方式进而进行切割。在这些锯切设备上会有一长标尺，操作人员可移动尺寸挡板确定切割长度。

这种切割方式需要操作人员不断的移动尺寸挡板以获得所需的长度要求，然后进行标定，不过由于操作人员自身原因使得切割精度难以保证，往往需要对于已切割物料再次进行测量，这就可能会产生很多不必要的废品。同时，会浪费很多时间，生产效率低下，人工成本较高。

操作人员人为确定下料方式，很难做到最优化的材料利用，也就会降低木材的利用率，增加了生产成本。这种加工方式加工后的工件往往是杂乱的，对于以后的盘点和挑选会造成很大的人力浪费。另外，这些简单的锯切设备不能与计算机连接，无法做到整个加工作业的整体监督和筹划。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种物料优选加工设备，以提高物料加工的生产效率和木材的利用率，同时，依据该物料优选加工设备，提供了一种物料优选加工方法。

依据本发明的一种物料优选加工设备，包括：

物料标识系统，用于生成虚拟标识，含有在待加工物料长度方向测量的测距仪和用于辅助测距仪测距的用于指示缺陷位置的辅助构件；

控制器，连接所述测距仪，读取所述虚拟标识，并依据物料长度生成加工信息；

加工系统，位于所述物料标识系统的加工流转下位，受所述控制器依据所述加工信息前馈控制，具有进给工作台、设置在该进给工作台上的输送装置、用于检测该输送装置输送进度的检测装置以及位于工作台末端的锯切设备，其中所述检测装置连接于所述控制器，用于所述输送装置的反馈控制；

收料装置，位于所述锯切设备的出料侧，用于加工后物料的分拣收料。

上述物料优选加工设备，其特征在于，所述物料标识系统含有独立的标记工作台，该标记工作台位于所述进给工作台朝向操作台的一侧。

上述物料优选加工设备，所述标记工作台平行于输送装置输送方向设置，而所述测距仪为位于所述标记工作台在输送方向前端的光学测距仪，相应地，在标记工作台的末端设有固定反射板，并在固定反射板和光学测距仪间设有作为所述辅助构件的反射挡板，该反射挡板与所述标记工作台滑动可拆联接配合。

上述物料优选加工设备，所述加工系统还包括位于所述进给工作台一侧的定位装置，以用于待加工物料在进给工作台上的定位，其中该定位装置与所述标记工作台分居于进给工作台两侧设置。

上述物料优选加工设备，所述输送装置包括一安装在所述工作台上并定位于所述定位装置的主梁、与该主梁配合并导向于该主梁的滑块(103)、连接在该滑块上的推料器，以及驱动所述滑块沿所述主梁移动的驱动机构，其中该驱动机构的原动部件为一伺服电机，相应地，所述检测装置为设置在所述饲服电机上的编码器。

上述物料优选加工设备，所述收料装置包括紧邻所述锯切设备出料侧的废料箱和位于该废料箱后侧的出料台，其中所述废料箱的上底面与所述进给工作台同面，并且所述上底面开有预定宽度的废料孔，以使废料落入而使达到预定长度的料通过而进入所述出料台。

上述物料优选加工设备，还配有与所述控制器连接的打印机，以打印载有所述加工信息的标签。

上述物料优选加工设备，所包括与所述控制器连接的远程控制电脑和人机交互装置。

依据本发明的一种物料优选加工方法，包括：

对物料进行虚拟标识的步骤，通过测距仪测量物料各缺陷位置，生成虚拟标识；

处理所述虚拟标识的步骤，依据物料的长度信息及所述虚拟标识，以及预设的最大落箱长度、最小块缺陷料长度和最小余料长度依次确定各下刀位置以切割成分段，生成加工信息，其中对应产生的余料分段为有效分段，其余为废料分段；若废料分段大于最大落箱长度，则予以分割时所形成分段小于等于最大落箱长度；

加工步骤，依据生成的加工信息把物料依次锯切为分段；以及

收料步骤，通过预设的废料孔漏下废料分段，而有效分段被回收。

上述物料优选加工设备，所述加工步骤还包括打印有效分段长度的步骤，以生成对应标签。

依据本发明的技术方案，采用物料标识系统生成虚拟标识的方式取代人工标识，大大降低了人的工作，并且计算有效分段也变得非常容易，直接可以由智能处理器件依据预设的有效分段设定值进行处理，从而，有效分段的计算可以快速完成，并进行快速的标识。所做出的标识被输入控制器，由控制器依据标识通过控制锯切设备进行落料，锯切位置的准确性取决于输送装置的输送精度，一般的输送装置，尤其是诸如可以精确控制的伺服电机、步进电机等，控制精度非常高，据此，不仅可以大大提高加工效率，而且落料的精度也非常高，从而，可以保证物料的利用率。

附图说明

图1是依据本发明的一种物料优选加工设备的结构示意图。

图2是图1中标识系统的侧面图。

图3是使用挡板标记特征区域近端的标识系统的侧面图。

图4是使用挡板标记特征区域远端的标识系统的侧面图。

图5是依据本发明的一种自动物料处理系统的原理框图。

图6 是一种物料优选加工方法的流程图。

图中：1、物料标识系统，2、物料加工系统，3、控制器，4、打印机，5、远程控制电脑，11、进给工作台，12、待加工物料，13、定位装置，14、锯切设备，15、出料台，16、标记工作台，17、缺陷位置，20、反射挡板，21、光源，21a、发射光束，21b、反射光束，22、光线检测器，23、固定反射板，24、物料末端距激光发射器的距离，31a、远端发射光束；31b、远端反射光束，41a、近端发射光束，41b、近端反射光束，40、加工参数输入，42、系统输入总长，43、标记缺陷，44、优化，45、按料单和节余料结果优化，46、所有用户需要的物料，47、切割并打印，48、废料条件，49、处理方式，101、饲服电机，102、推料器，103、滑块，104、主梁，105、光学测距仪，106、废料孔。

具体实施方式

下面结合说明书附图详述本发明的技术方案，参照说明书附图1，一种物料优选加工设备，包括：

物料标识系统1，用于生成虚拟标识，含有在待加工物料12长度方向测量的测距仪和用于辅助测距仪测距的用于指示缺陷位置17的辅助构件；

控制器3，连接所述测距仪，读取所述虚拟标识，并依据物料长度生成加工信息，或者说生成加工清单；

加工系统，位于所述物料标识系统的加工流转下位，受所述控制器依据所述加工信息前馈控制，具有进给工作台11、设置在该进给工作台上的输送装置、用于检测该输送装置输送进度的检测装置以及位于工作台末端的锯切设备14，其中所述检测装置连接于所述控制器，用于所述输送装置的反馈控制；以及

收料装置，位于所述锯切设备的出料侧，用于加工后物料的分拣收料。

基于上述结构，主要工作都可以由设备独立完成，人为介入的部分设计得很少的部分，比如物料的流转，如果设计得当，物料流转也可以由机器独立完成。从而，可以大幅的降低劳动强度，保障了操作人员的安全。

参见说明书附图1，所述物料标识系统含有独立的标记工作台16，该标记工作台位于所述进给工作台朝向操作台的一侧。操作台只是一个虚设的位置，并且操作台本身就可以是空缺的位置，只是标识一个方位，就是惯常的操作人员在正常的生产条件下所处的位置。这样可以方便物料的人工流转和物料标识的方便操作。

当然，标记工作台可以是台面结构，也可以是支架类结构，如附图1所示，由一组支架形成，主要在于物料的标识主要是长度方向的标识，对其它方向的要求并不高。

关于所述测距仪，主要是为了便于与智能器件接口，比如所说的控制器，常见的测距仪如超声测距仪也可以使用，精度稍差，不过也可以完全满足使用要求。

较佳的选择是采用精度较高的光学测距仪105，那么加以配合的，所述标记工作台平行于输送装置输送方向设置，也是为了便于物料的流转，也方便了测距仪的布局，而所述测距仪为位于所述标记工作台在输送方向前端的光学测距仪105，相应地，在标记工作台的末端设有固定反射板23，并在固定反射板和光学测距仪间设有作为所述辅助构件的反射挡板20，该反射挡板与所述标记工作台滑动可拆联接配合。

使用中，可以把待加工物料12的一端顶在所述反射板23上，那么物料的测量基础位置就可以确定，也就是说物料的总长可以在标记工作台上完成，当然，也可以在其它地方完成，进而可以手动输入相关长度数据，也可以由其他的测量仪器测量获得并输入所述控制器，与对应物料的虚拟标识信息一起处理。对于缺陷位置17的确定，若采用光学测距仪，可以采用如附图2至4所示的标识方法。这里首先需要说明一下光学测距仪的原理，以两观察孔中心距离为已知边，用解三角形的原理，以测量两端物镜所产生的像之间的视角的方法，测定目标距离的光学仪器，如附图2至4所示的方法就是基于这一原理。

首先看说明书附图2，光学测距仪105设有光源21和光线检测器22，光源21与光线检测器22间有一定的距离，便于形成所说的三角形。光源21发出发射光束21a，对应光路碰到固定反射板23后反射，形成反射光束21b，入射进所述光线检测器22，形成三角形。固定反射板并非是本加工设备必选的设备，通过其他方式也可以完成相关的测量，那么通过反射挡板20进行位置的调整就可以完成不同位置的测量，当然，也可以据此进行整个物料的总长度测量，依次生成多个标识，控制器可以据此进行数据加工。

附图3和附图4则是利用反射挡板20进行虚拟标记的方法，反射挡板20的位置不同，必然会导致发射光束21a与反射光束21b在光学测距仪位置的三角形边长不一样，通过计算三角形就可以获得相应位置标识。

那么进一步地参见说明书附图3和附图4，图3标识了对缺陷位置17远端标识，图4则表示了对缺陷位置17的近端标识，那么通过计算就可以把缺陷分段给找出来。

当然，还有一些直接使通过计时器进行长度标识的方式，主要用来计算光线总共走了多长时间，通过时间与速度的乘积简单的获取一个数值，这种方式的精度稍差，主要在于计时的时间太短，光速又太快。

不过有采用激光干涉方法进行距离测量的方法，可以用于距离稍短的情况下的测量。

需要说明的是，反射挡板20也可以采用其他的部件来替换，诸如镜子等具有平面结构的物品，甚至可以是操作人员的手，当然，最好采用专门的反射挡板，同时对反射挡板配置滑道，方便挡板的移动，并且容易保证其位置和垂直度要求。

那么，涉及到前面所提到的物料总长度，可以通过外部输入装置输入，还可以在物料加工系统上进行设置，比如通过光电开关进行测量，简单的方式是由于输送装置可以准确输送，那么在其前方设置一光电开关，就可以准确地知道物料经过该光电开关，那么根据预设的光电开关的位置和输送装置的输送进度计算得出物料的总长度。

标记工序的开始可以由操作人员来控制，比如按钮开关、脚踏开关等输入开关量的器件，当一个标识输入时，可以在设置报警装置进行报警，比如铃声、灯光、蜂鸣器等。

所述加工系统还包括位于所述进给工作台11一侧的定位装置13，以用于待加工物料在进给工作台上的定位，其中该定位装置与所述标记工作台分居于进给工作台两侧设置，便于物料在长度方向上的放置和定位。关于物料的定位，由于本方案所加工的多是杆性件，因此，其定位实际上应当是长度方向上的顺导，定位装置可以只是一个板状物，把物料靠在上面就行。

所述输送装置包括一安装在所述工作台上并定位于所述定位装置13的主梁104、与该主梁配合并导向于该主梁的滑块103、连接在该滑块上的推料器102，以及驱动所述滑块沿所述主梁移动的驱动机构，其中该驱动机构的原动部件为一伺服电机101，相应地，所述检测装置为设置在所述伺服电机上的编码器。其中滑块与主梁配合以保证物料输送的平稳性，而采用伺服电机则便于精确控制，编码器用于反馈伺服电机的工作参数，便于精确的控制落料。

参见说明书附图1，所述收料装置包括紧邻所述锯切设备14出料侧的废料箱和位于该废料箱后侧的出料台15，其中所述废料箱的上底面与所述进给工作台同面，并且所述上底面开有预定宽度的废料孔106，以使废料落入而使达到预定长度的料通过而进入所述出料台。废料孔的宽度取决于有效分段的最小长度和废料的分拣，废料孔不能阻挡有效分段，还要把废料段分拣，据此，也非常容易实现，比如废料孔的宽度小于最小有效分段的1/2。如果某些缺陷不为过长，以至于废料孔无法纳入时，可以对该缺陷部位进行切割，切割成废料孔能够纳入的分段。

较佳地，还配有与所述控制器连接3的打印机4，以打印载有所述加工信息的标签，便于分拣后的分段标识，维护需加工提供参考。关于标签的打印，可以每一个有效分段打印一个标签，也可以一组有效分段打印一个标签，最好采用前者。

进一步地，所包括与所述控制器3连接的远程控制电脑5和人机交互装置，便于改物料优选加工设备的调试和人为介入数据的输入。比如调试，可以把控制器内的程序下载到远程控制电脑5中，进行调试后在上载到控制器内，还可以使用远程控制电脑进行数据统计和远程监控，便于后期加工的有效进行。

依据上述结构，参见说明书附图6，一种物料优选加工方法，包括：

对物料进行虚拟标识的步骤，通过测距仪测量物料各缺陷位置，生成虚拟标识，依据所述物料标识系统，可以标识出物料总长度、缺陷位置及其长度，当然，物料总长度可以另行输入；

处理所述虚拟标识的步骤，依据物料的长度信息及所述虚拟标识，以及预设的最大落箱长度、最小块缺陷料长度和最小余料长度依次确定各下刀位置以切割成分段，生成加工信息，其中对应产生的余料分段为有效分段，其余为废料分段；若废料分段大于最大落箱长度，则予以分割使所形成分段小于等于最大落箱长度，进一步分割成的分裂分段最好切割成统一的长度，不足统一长度的分段单独切割成一段；

加工步骤，依据生成的加工信息把物料依次锯切为分段；以及

收料步骤，通过预设的废料孔漏下废料分段，而有效分段被回收。

优选地，所述加工步骤还包括打印有效分段长度的步骤，以生成对应标签，便于后需的加工。

Claims (10)

1.一种物料优选加工设备，其特征在于，包括：

物料标识系统，用于生成虚拟标识，含有在待加工物料（12）长度方向测量的测距仪和用于辅助测距仪测距的用于指示缺陷位置（17）的辅助构件；

控制器（3），连接所述测距仪，读取所述虚拟标识，并依据物料长度生成加工信息；

加工系统，位于所述物料标识系统的加工流转下位，受所述控制器依据所述加工信息前馈控制，具有进给工作台（11）、设置在该进给工作台上的输送装置、用于检测该输送装置输送进度的检测装置以及位于工作台末端的锯切设备（14），其中所述检测装置连接于所述控制器，用于所述输送装置的反馈控制；以及

收料装置，位于所述锯切设备的出料侧，用于加工后物料的分拣收料。

2.根据权利要求1所述的物料优选加工设备，其特征在于，所述物料标识系统含有独立的标记工作台（16），该标记工作台位于所述进给工作台朝向操作台的一侧。

3.根据权利要求2所述的物料优选加工设备，其特征在于，所述标记工作台平行于输送装置输送方向设置，而所述测距仪为位于所述标记工作台在输送方向前端的光学测距仪（105），相应地，在标记工作台的末端设有固定反射板（23），并在固定反射板和光学测距仪间设有作为所述辅助构件的反射挡板（20），该反射挡板与所述标记工作台滑动可拆联接配合。

4.根据权利要求2或3所述的物料优选加工设备，其特征在于，所述加工系统还包括位于所述进给工作台（11）一侧的定位装置（13），以用于待加工物料在进给工作台上的定位，其中该定位装置与所述标记工作台分居于进给工作台两侧设置。

5.根据权利要求4所述的物料优选加工设备，其特征在于，所述输送装置包括一安装在所述工作台上并定位于所述定位装置的主梁（104）、与该主梁配合并导向于该主梁的滑块(103)、连接在该滑块上的推料器（102），以及驱动所述滑块沿所述主梁移动的驱动机构，其中该驱动机构的原动部件为一伺服电机，相应地，所述检测装置为设置在所述伺服电机上的编码器。

6.根据权利要求1所述的物料优选加工设备，其特征在于，所述收料装置包括紧邻所述锯切设备（14）出料侧的废料箱和位于该废料箱后侧的出料台（15），其中所述废料箱的上底面与所述进给工作台同面，并且所述上底面开有预定宽度的废料孔（106），以使废料落入而使达到预定长度的料通过而进入所述出料台。

7.根据权利要求1所述的物料优选加工设备，其特征在于，还配有与所述控制器连接（3）的打印机（4），以打印载有所述加工信息的标签。

8.根据权利要求1或7所述的物料优选加工设备，其特征在于，所包括与所述控制器（3）连接的远程控制电脑（5）和人机交互装置。

9.一种物料优选加工方法，其特征在于，包括：

对物料进行虚拟标识的步骤，通过测距仪测量物料各缺陷位置，生成虚拟标识；

处理所述虚拟标识的步骤，依据物料的长度信息及所述虚拟标识，以及预设的最大落箱长度、最小块缺陷料长度和最小余料长度依次确定各下刀位置以切割成分段，生成加工信息，其中对应产生的余料分段为有效分段，其余为废料分段；若废料分段大于最大落箱长度，则予以分割时所形成分段小于等于最大落箱长度；

加工步骤，依据生成的加工信息把物料依次锯切为分段；以及

收料步骤，通过预设的废料孔漏下废料分段，而有效分段被回收。

10.根据权利要求9所述的物料优选加工设备，其特征在于，所述加工步骤还包括打印有效分段长度的步骤，以生成对应标签。

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