CN104220350A - 用于馈送元件的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种元件馈送器(10)包括用于从散料储存器中提升一组元件(30)的提升器(50)，以及与提升器(50)相邻的用于接收该组元件(30)的拾取表面(100)。散布器(80)推动该组元件(30)，以便从提升器(50)将该组元件(30)散布在拾取表面(100)上。竖向提升器(50)和与提升器(50)相邻的单独的拾取表面(100)的结合使得散料储存器能够定位在拾取表面(100)的正下方。拾取表面(100)的面积比元件馈送器(10)的总占地面积更大。

Description

用于馈送元件的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种从散料储存器中馈送元件的装置。

背景技术

从杂乱的散料储存器中馈送单独的元件是自动化工业系统中的普遍任务。在不同实施例中使用许多不同原理的馈送装置对于特定馈送任务来说是已知的。一种普通类型的元件馈送器是振动碗状馈送器，其利用振动运动来使元件向前移动、定向和分类。对于振动碗状馈送器和很多其它类型馈送器而言典型的是，它们都需要针对特定元件进行定制。在馈送器的出口处，元件被布置在限定好的位置和定向，以便进一步处理。使用旋转盘来使元件前进而穿过定向过滤器的馈送器公开在WO89/02865中。根据WO89/02865的馈送器进一步公开了用于从散料储存器中选择一定数量的元件的提升器。提升器的上表面倾斜，使得重力使元件在旋转盘上滑动。

存在柔性馈送器，其不限于某种元件，而是可以处理各种不同的元件。这些馈送器典型地使用用于识别元件的视觉系统，以及用于拾取识别的元件的机器人。一种这样的柔性馈送器可从US5687831中获知，其中使用一套输送器来适当地将元件散布在拾取表面上，其中，在视觉系统识别后，夹子可将元件拾取起来。根据US5687831的馈送器是复杂的，尤其是因为需要特定的传输器件来使剩余的元件返回到散料储存器中。另外，由于散料储存器需要相对于拾取表面被水平地移位，因此拾取表面的面积比馈送器的总的占地面积小。

US7028829对于类似的问题提供了类似的解决方案。

DE10126188公开了另一种柔性馈送器，其利用了提升器从散料储存器中选择一定数量元件。元件支托在其上的提升器平台然后振动或转动，以便散布元件，使得它们可以很容易地被视觉系统识别，并且被操纵器拾取。提升器平台的面积需要比馈送器的总的占地面积小，并且因此拾取表面的面积也小。为了良好地散布元件，它们中的很多需要返回到散料储存器中，这导致要馈送的元件的不合需要的磨损。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的柔性馈送器，其减轻了现有技术中已知的柔性馈送器的缺点，即大的占地面积和待馈送的元件的磨损。

本发明进一步的目的是提供一种改进的馈送元件的方法。

这些目的通过根据所附权利要求1的装置和根据所附权利要求7的方法实现。

根据本发明的第一方面，提供了一种元件馈送器，其包括用于从散料储存器中提升一组元件的提升器，以及与提升器相邻的用于接收该组元件的拾取表面。元件馈送器包括散布器，散布器构造成推动该组元件，以便从提升器将该组元件散布在拾取表面上。

竖向提升器和与提升器相邻的单独的拾取表面的结合使得散料储存器能够直接定位在拾取表面的下面。因此，拾取表面的面积相对于元件馈送器的总的占地面积变得更大。所有被提升的元件能够被散布，而它们中的任何一个都不会返回散料储存器中，并且可简单通过缩回或倾斜拾取表面使剩余的元件返回散料储存器中。

根据本发明的一个实施例，元件馈送器进一步包括缩回器件，用于缩回拾取表面，并使拾取表面上的剩余元件返回散料储存器中。可缩回的拾取表面提供了用于将保留在拾取表面上的元件返回到散料储存器中的简单手段。

根据本发明的一个实施例，缩回器件包括用于卷起拾取表面的绞盘。绞盘提供用于缩回拾取表面的简单手段。

根据本发明的一个实施例，提升器包括用于支撑该组元件的提升器平台，并且元件馈送器进一步包括用于调节提升器平台的面积的提升器调节器。可调节的提升器平台的面积使得能够对于不同元件的尺寸，获得适当数量的良好地散布的元件。

根据本发明的一个实施例，元件馈送器进一步包括振动器件，以使拾取表面振动，并且使该组元件重新定向。振动拾取表面进一步有助于元件的散布。

根据本发明的第二个方面，提供一种元件馈送系统，其包括两个根据在前文描述的任一个实施例的元件馈送器，其中单个摄像头被构造成用于监测两个拾取表面。通过这种措施，在与元件馈送器一起使用的视觉系统上的费用减少到最少。

根据本发明的第三个方面，提供了一种用于馈送元件的方法，所述方法包括以下步骤：借助于提升器从散料储存器中提升一组元件；以及推动该组元件，以便从提升器将该组元件散布在与提升器相邻的拾取表面上。

提升和在单独的拾取表面上的散布的结合使得所有被提升的元件能够被良好地散布，而它们中的任何一个都不会返回散料储存器中。

所述方法的另外的有利实施例为从属权利要求8-10的主题。

附图说明

参考附图，本发明将得到更详细的阐述，其中

图1显示了根据本发明的一个实施例的元件馈送器的立体图，

图2显示了根据本发明的一个实施例的元件馈送器的截面图，

图3示出了根据本发明的一个实施例的元件馈送器的工作循环，

图4示出了根据本发明的一个实施例的元件馈送器的清空，以及

图5显示了根据本发明的一个实施例的元件馈送系统。

具体实施方式

参考图1和图2，根据本发明的元件馈送器10的一个实施例包括用于接收待馈送的元件30的散料储存器的三角形料斗20。料斗20的侧壁40为透明的。在料斗20的后部，提供有沿竖向动作的提升器50，其具有水平提升器平台60，以支撑元件30。提升器50通过安装于提升器平台60的下部的第一气动活塞70操作。在元件馈送器10的后上部拐角中，提供了呈推板80形式的水平地动作的散布器，其由第二气动活塞90驱动。可收回的拾取表面100在图1所示的展开状态中完全覆盖散料储存器。在图2所示的卷起状态中，拾取表面100卷绕在元件馈送器10的前上部区域中的拾取表面隔室120中的弹簧驱动的绞盘110周围而进行存储。展开由第三气动活塞130实现，其运动由绕过滑轮150的柔性绳140传递。在卷起和展开过程中，拾取表面100在设置在料斗20的侧壁40中的凹槽160中滑动。

在三角形料斗20的倾斜表面中，存在手动开关的滑动门170。滑动门170打开和关闭通到斜道180的清空孔口，当清空料斗20时，斜道180引导流出的元件30。在斜道180下部的隔室中，设置有电磁阀190、控制电子器件壳体200和一排流量控制阀210。在元件馈送器10的后下部区域中，提供有电连接件220和气动连接件230。

现在参考附图2即细节“E”来描述拾取表面100的结构。拾取表面100为白色，以便为视觉系统提供良好的对比，并设置有由短的、稠密地填塞的竖向定向的纤维构成的植绒覆层240。这样的目的是通过减弱滚动和跳动运动来减少部件稳定下来所花费的时间。在拾取表面100的下侧，粘结有半圆形截面的横向梁250。这些梁250可由碳纤维或另一种刚性材料构成，并且用于在拾取表面的宽度上加强拾取表面，以便阻止部件的重量使拾取表面向内突出。在相邻的梁之间留有小间隙260，以便提供卷起或展开所需要的柔性。

参考图3a-3i对元件馈送器10的操作进行说明。在根据图3a的起始位置，所有的活塞70、90、130处于完全抽出位置。元件30从上面通过料斗20的顶部处的填充孔口引入。当从元件馈送器10服务的机器人接到命令时，动作序列如下：在根据图3b的步骤1中，提升器50下拉至其最低位置，并且同时推板80缩回到其与料斗20的后壁平齐的最后部位置。在根据图3c的步骤2中，提升器50移回至顶部，携带第一组元件30，元件30停留在提升器平台60上。在根据图3d的步骤3中，呈推板80形式的提升器调节器沿着其行程缓慢向前移动至预定的中途位置，因此减少了提升器平台的面积，并将一些元件30推回到散料储存器，使得第二组元件30保留在提升器平台60上。在根据图3e的步骤4中，推板80再一次缩回到其后端位置。

步骤3和4为可选的，并且如果第一组元件30中的元件30的数量合适的话，可忽略。取消步骤3和4的是合适的，因为这缩短了元件馈送器10的循环时间，并且有助于减少元件30的磨损。因此提升器调节器优选包括在步骤2之前调节提升器平台的面积的手段，例如通过使提升器平台60可互换，以便用于不同类型的元件30。

在根据图3f的步骤5中，第三活塞130缩回，使拾取表面100展开，并且完全覆盖填充孔口。在根据图3g的步骤6中，推板80推动该组元件，因此使元件30在拾取表面100上散布开。推动由以高速抽出的第二活塞90实现。也就是，在当前的实施例中，推板80既用作提升器调节器，也作为散布器。然而，可采用其它类型的散布器，例如朝该组元件30吹压缩空气的喷枪。

一旦该组元件30在拾取表面100上静止，直接安装于拾取表面100上方的摄像头270(参见图5)就对该组元件30进行拍照。图像处理软件识别刚好处于期望定向的任何元件30的侧面轮廓，并且在根据图3h的步骤7中，机器人抓取器280拾取所有相应的元件30。在根据图3i的步骤8中，第三活塞130抽出，此时，拾取表面100绕回在其绞盘110周围。在步骤7之后，一旦拾取表面100完全缩回到拾取表面隔室120中，最终保留在拾取表面100上的任何部件就落回到散料储存器中。

在步骤8之后，元件馈送器10的状态对应于起始位置，并且可从步骤1开始重复循环。典型的循环持续时间为大约2-5秒。前文所述的循环可以很多方式修改以便改进馈送性能。例如，在机器人抓取器280在步骤7中拾取元件30时，步骤1和2可能已经进行，以便缩短循环时间。

根据步骤1至8的循环可持续到料斗20中的元件30的料位落到最小阈值以下，这由例如料位传感器(未示出)确定。在这时，循环暂停，直到料斗20被重新填充，并且操作可恢复。参考图4，如果需要清空料斗20，例如以更换元件，滑动门170可被打开，并且料斗20的所有内容物借助重力作用通过清空孔口落入等候的容器290中。为确保没有元件30被遗漏，传感器(未示出)检测滑动门170的开度，并且触发所有的活塞70、90、130而使其抽出，使得元件馈送器10处于对应于根据图3a的起始位置的状态。

元件更换仅仅需要两个手动调节：步骤3中的推板80的部分行程和步骤6中的推板80的速度必须被调节，使得适当数量的良好地散布的元件30落在视觉系统的可视区域内。

因而目前为止在对元件馈送器10的描述中，如果没有元件30处于正确的定向，则元件馈送器10仅仅再次尝试，重复循环，直到可拾取的元件出现。然而，取决于元件的类型和其与拾取表面100的摩擦系数，元件馈送器10也能够以有限的程度使元件30重新定向。这可通过拾取表面100的振动运动来实现。

为了最大程度地减少与元件馈送器10一起使用的视觉系统的费用，尽可能少地使用摄像头270是合乎需要的。在这里，本发明的元件馈送器10提供了优于现有解决方案的另一个优点。参考图5，在侧向方向上较少地浪费占地面积允许并排布置的两个元件馈送器10的拾取表面100仅分隔10mm，这又允许单个摄像头270监测两个拾取表面100。装备了25mm镜头并且位于上方630mm处的单个摄像头270能够覆盖18000mm²的面积或可视区域所包含的面积的94％。

本发明并不限于上面显示的实施例，本领域的技术人员而是当然可以在权利要求所限定的本发明的范围内以多种方式修改实施例。

Claims (10)

1.一种元件馈送器(10)，包括：

提升器(50)，其用于从散料储存器中提升一组元件(30)，以及

与所述提升器(50)相邻的拾取表面(100)，其用于接收该组元件(30)，

其特征在于，所述元件馈送器(10)包括散布器，所述散布器构造成推动该组元件(30)，以便从所述提升器(50)将该组元件(30)散布在所述拾取表面(100)上。

2.根据权利要求1所述的元件馈送器(10)，其特征在于，进一步包括缩回器件，其用于缩回所述拾取表面(100)和使任何位于所述拾取表面(100)上的元件(30)返回到所述散料储存器。

3.根据权利要求2所述的元件馈送器(10)，其特征在于，所述缩回器件包括用于卷起所述拾取表面(100)的绞盘(110)。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的元件馈送器(10)，其特征在于，所述提升器(50)包括用于支撑该组元件(30)的提升器平台(60)，并且所述元件馈送器(10)进一步包括用于调节所述提升器平台的面积的提升器调节器。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的元件馈送器(10)，其特征在于，进一步包括振动器件，以导致所述拾取表面(100)振动和使该组元件(30)重新定向。

6.一种元件馈送系统，包括两个根据前述权利要求中的任一项所述的元件馈送器(10)，其中，单个摄像头(270)构造成监测两个拾取表面(100)。

7.一种用于馈送元件(30)的方法，所述方法包括以下步骤：

通过提升器(50)从散料储存器中提升一组元件(30)；以及

推动该组元件(30)，以便从所述提升器(50)将该组元件(30)散布在与所述提升器(50)相邻的拾取表面(100)上。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

缩回所述拾取表面(100)，以便使任何位于所述拾取表面(100)上的元件(30)返回到所述散料储存器。

9.根据权利要求7-8中的任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

调节所述提升器平台(60)的面积，以便选择合适数量的元件(30)。

10.根据权利要求7-9中的任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

振动所述拾取表面(100)，以便使该组元件(30)重新定向。