CN105329644A - 一种自适应的自动送料装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自适应的自动送料装置,包括人体扫描仪、工控机、物料检测机构和物料运送机构,利用人体扫描仪获取工人的3D人体数据并将3D人体数据传输给工控机,工控机根据工人的3D人体数据为每个工人选择符合人机特性的送料高度；工控机先控制物料检测机构让对射式光电传感器运动到送料高度，然后再控制物料运送机构使料板上升，当料板上的最上层物料被对射式光电传感器检测到时停止上升，完成送料。本发明相比现有技术具有以下优点：能根据3D人体数据为每个工人选择符合人机特性的送料高度，并把物料送到相应的送料高度，使工人不必弯腰就可以轻便舒适地拿取物料。

Description

一种自适应的自动送料装置
技术领域
本发明涉及自动送料装置技术领域，尤其涉及的是一种自适应的自动送料装置。
背景技术
目前，在机械生产车间普遍使用托盘或料架来盛装各种物料，工人从托盘或料架上一个一个地拿取物料，工人拿取物料需要完成弯腰、抓物、起身等动作。由于弯腰、起身这些不产生劳动价值的动作的存在，不仅导致生产效率的降低、工人的劳动强度加大，并且长期反复地弯腰起身动作容易引起一些职业疾病。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种自适应的自动送料装置，代替现有的送料方式，工人不必弯腰就可以轻便舒适地取到物料。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种自适应的自动送料装置,包括人体扫描仪、工控机、物料检测机构和物料运送机构,所述人体扫描仪对工人进行扫描获得工人的3D人体数据并将所述3D人体数据传输给所述工控机,所述物料检测机构和物料运送机构均由所述工控机控制，所述物料检测机构和物料运送机构设置在机架上,所述机架包括机座和顶板，所述物料检测机构包括升降杆、对射式光电传感器、接近开关、以及驱动所述升降杆上下移动的第一驱动机构，所述升降杆竖直设置在所述顶板上并贯穿所述顶板，所述对射式光电传感器、接近开关设置在所述升降杆的下端；所述物料运送机构包括料板、螺杆、以及驱动所述螺杆转动的第二驱动机构，所述料板水平设置在所述机座和顶板之间，所述螺杆上下贯穿所述料板并能带动所述料板上下移动；所述工控机根据接收到的所述3D人体数据给每个工人确定送料高度，并控制所述第一驱动机构使所述对射式光电传感器运动到所述送料高度，然后所述工控机控制所述第二驱动机构使所述料板上升，当所述料板上的最上层物料被所述对射式光电传感器检测到时停止上升。
所述对射式光电传感器设置在传感器架上，所述传感器架的后端设有一个横杆，所述对射式光电传感器的发射端和接收端连线为第一直线，所述横杆在水平面内沿着与所述第一直线相垂直的方向延伸，所述升降杆的下端设有一个供所述横杆穿过的孔，所述横杆能够沿着所述孔的轴向来回移动，所述横杆相对于所述孔不能转动，所述对射式光电传感器的发射端和接收端通过一个伸缩杆连接。
所述第一驱动机构包括第一电机、以及由所述第一电机驱动的齿轮，所述升降杆为一个竖直的齿条，所述齿轮与所述齿条相啮合。
所述顶板上设有导向管，所述导向管套在所述升降杆外。
所述第二驱动机构包括第二电机和蜗轮蜗杆机构，所述第二电机驱动所述蜗轮蜗杆机构运动，所述蜗轮固定在所述螺杆的下端。
所述自动送料装置还包括料架，所述料架包括一个底盘，所述底盘中心设有凸起的环形限位台，所述环形限位台上设有向上伸出的料杆，所述料板上一侧设有供所述环形限位台穿过的U型开口。
所述机座上设有供所述料架的底盘移动的多个滚筒，所述滚筒的轴线方向与所述料板上的U型开口的对称轴相垂直，在所述机座上与所述料板的U型开口方向相反的一侧设有挡板，所述挡板位于所述多个滚筒的一旁。
所述自动送料装置还包括料框，所述料框位于所述机座的一侧，且所述料框与所述料板的U型开口方向位于同一侧，所述料框中设有供所述料架的底盘移动的多个钢球，所述钢球能在所述料框中自由转动。
所述工控机上设置有摄像头、显示屏、键盘、操作按钮和USB接口，所述工控机通过所述USB接口与所述人体扫描仪相连。
所述料板上固定设置有一个螺套，所述螺杆上下贯通所述螺套并与所述螺套螺纹连接。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1、本发明提供的一种自适应的自动送料装置，通过工控机连接人体扫描仪获取工人的3D人体数据，为每个工人选择符合人机工程学特性的送料高度，并控制物料检测机构和物料运送机构把物料送到每个工人所需要的高度，使工人不必弯腰就可以轻便舒适地拿取物料，大大降低工人劳动强度，提高工作效率。
2、本发明由于传感器架后端的横杆可以在齿条下端的孔中沿孔的轴向来回移动，从而可调节对射式光电传感器与物料之间的距离，且对射式光电传感器的发射端和接收端之间的距离也是可调的。此外，传感器架还可以根据实际需要进行更换，使本发明装置可以适用于检测多种不同尺寸、不同轮廓形状的物料，适用范围广泛。
3、本发明设计人性化，在料框中铺设一层钢球，在机座上安装若干个滚筒，这样工人可以轻松不费力地把装有沉重物料的料架从料框中移动到滚筒上，操作方便、省时省力。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图。
图2为本发明的传感器架与对射式光电传感器连接的立体结构示意图。
图3为本发明装置的工作流程图。
图中标号：1摄像头；2显示屏；3键盘；4操作按钮；5USB接口；6第一电机；7齿轮；8齿条；9导向管；10顶板；11接近开关；12传感器架；13对射式光电传感器；14伸缩杆；15物料；16立柱；17螺杆；18料板；19螺套；20内六角螺栓；21第二电机；22平键；23蜗杆；24蜗轮；25机座；26挡板；27滚筒；28底盘；29料杆；30料框；31钢球，32横杆。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
参见图1至图2，本实施例提供的一种自适应的自动送料装置，包括人体扫描仪、工控机、物料检测机构和物料运送机构，人体扫描仪对工人进行扫描获得工人的3D人体数据并将3D人体数据传输给工控机，工控机根据接收到的3D人体数据给工人确定符合人机特性的送料高度，对于站立作业的工人选择其立姿肘高作为送料高度。物料检测机构和物料运送机构均由工控机控制，物料检测机构和物料运送机构设置在机架上；机架包括机座25、立柱16和顶板10，立柱16安装在机座25与顶板10之间能够支撑顶板10并使得整个装置稳固。
物料检测机构包括升降杆、传感器架12、伸缩杆14、横杆32、对射式光电传感器13、接近开关11、以及驱动升降杆上下移动的第一驱动机构，第一驱动机构可以是齿轮齿条机构或液压机构，在图1中所采用的第一驱动机构为齿轮齿条机构，该齿轮齿条机构包括第一电机6、以及由第一电机6驱动的齿轮7，升降杆为齿条8，齿轮7与齿条8相啮合。齿条8竖直设置在顶板10上并贯穿顶板10，由于人的身高基本上在1.5米至2.0米之间，所以工人送料高度的大概相差0.5米，因此齿条8的长度大于0.5米可取值为0.65米。传感器架12的前端的伸缩杆14为两段直径不同的空心管组成,并在两段直径不同的空心管的相应位置上设置有沟槽，使得两段直径不同的空心管只能轴向拉伸但不能相互转动。对射式光电传感器13的发射端和接收端分别设置在伸缩杆14的两端上，传感器架12的后端设有一个横杆32，对射式光电传感器13的发射端和接收端连线为第一直线，横杆32在水平面内沿着与第一直线相垂直的方向延伸，齿条8的下端设有一个供横杆32穿过的孔，横杆32能够沿着孔的轴向来回移动，横杆32相对于孔不能转动；传感器架12具有可调整性和互换性，由于传感器架12的横杆32可以在齿条8下端的孔中沿孔的轴向来回移动，从而可调节对射式光电传感器13与物料15之间的距离；且对射式光电传感器13的发射端和接收端之间的距离也是可调的，此外传感器架12还可以根据实际需要进行更换，使得本装置可以适用于检测多种不同尺寸、不同轮廓形状的物料15，适用范围广泛。
顶板10上设有导向管9，齿条8位于对其具有导向作用的导向管9中，导向管9下端有一侧面被切除一部分，使得导向管9内的齿条8能够与固定在顶板10上的齿轮7啮合，齿轮7由第一电机6驱动，被检测的物料15上升到刚好能挡住从对射式光电传感器13发射端向接收端发出的光线时能被对射式光电传感器13检测到。接近开关11安装在齿条8的下端。
物料运送机构包括料板18、螺杆17、以及驱动螺杆17转动的第二驱动机构，料板18水平地设置在机座25和顶板10之间，料板18上固定设置有一个螺套19，螺杆17上下贯通螺套19并与螺套19螺纹连接。第二驱动机构包括第二电机21和蜗轮蜗杆机构，第二电机21驱动蜗轮24和蜗杆23运动，螺杆17的下端通过平键22连接蜗轮24，蜗轮24由安装在第二电机21上的蜗杆23驱动使得料板18能够沿立柱16上下运动实现物料15的升降，第二电机21、螺杆17均安装在机座25上。工控机确定了送料高度后，控制对射式光电传感器13运动到送料高度，然后工控机控制料板18上升，当料板18上的最上层物料15被对射式光电传感器13检测到时停止上升。
自动送料装置还包括料架，料架由底盘28和料杆29组成，底盘28的中心设有凸起的环形限位台，环形限位台的高度大于料板18的厚度，环形限位台上设有向上伸出的料杆29，料板18上一侧设有供环形限位台穿过的U型开口。自动送料装置还包括放置在机座25的一侧料框30，且料框30与料板18的U型开口方向位于同一侧，料框30中设有供料架的底盘28移动的多个钢球31，多个钢球31能在料框30中自由转动。钢球31的最高点与滚筒27的最高点平齐，料框30挡板的高度比料框30中钢球31最高点高出约1cm，但上料口处挡板的高度应稍低于料框30中钢球31最高点的高度，料杆29的高度与工人的送料高度相适应，不宜过高也不宜过低。
机座25上设有多个滚筒27，滚筒27的轴线方向与料板18上的U型开口的对称轴相垂直，滚筒27能绕着它的轴线轻易滚动，在机座25上与料板18的U型开口方向相反的一侧设有挡板26，挡板26位于多个滚筒27的一旁。
工控机上设置有摄像头1、显示屏2、键盘3、操作按钮4和USB接口5，工控机通过USB接口5与人体扫描仪相连，操作按钮包括工控机开启/关闭按钮、人体扫描启动按钮、装置复位按钮和装置启动/关闭按钮。
如图3所示，本实施例提供的自动送料装置的工作流程为：
首先工人按下开机按钮开启工控机，对于初次使用该装置的工人，工控机内事先没有存储与他相关的数据，需要利用摄像头1获取工人脸部特征并由工人通过工控机上的键盘3输入工号、姓名等基本信息；然后按下人体扫描仪按钮启动人体扫描仪对工人进行扫描，并把扫描获得的工人3D人体数据传输到工控机中，工控机根据3D人体数据给该工人确定一个符合人机特性的送料高度，并将该送料高度和工人的基本信息存储在工控机中，下次通过工控机上的摄像头1直接进行人脸识别就可以在显示屏2上显示该工人的送料高度和基本信息，不必再次扫描。接着按下装置复位按钮，对射式光电传感器13上升到系统设置的最高位置，料板18下降到系统设置的最低位置，工人就可以上料，把装着物料15的料架从料框30里的钢球31上轻松推到机座25的滚筒27上，此时料板18的U型开口正好位于最下层物料15和底盘28之间，由于底盘28上凸起的环形限位台的高度大于料板18的厚度，所以料板18不与最下层物料15和底盘28接触。然后按下装置启动按钮：工控机可以在已存储的信息中查找到该操作工人的送料高度，并控制第一电机6使对射式光电传感器13下降到该送料高度，对射式光电传感器13开始工作，通过从发射端向接收端发射光线来检测物料15是否运送到该高度，若对射式光电传感器13没检测到物料15则工控机通过控制第二电机21转动，由第二电机21驱动蜗杆23、蜗轮24、螺杆17和螺套19，螺套19带动料板18的上升将物料15送到相应的高度。如果上方的物料15被取走，对射式光电传感器13的接收端又能接收到发射段发出的光，工控机检测到物料15被取走后，它控制第二电机21使料板18继续上升直到对射式光电传感器13能检测到物料15时停止上升。齿条8下端还安装有接近开关11，当最后一个物料15被取走时，对射式光电传感器13检测不到物料15，料板18会继续上升，此时接近开关11检测到料板18逼近对射式光电传感器13，工控机控制料板18停止继续上升。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自适应的自动送料装置,其特征在于:包括人体扫描仪、工控机、物料检测机构和物料运送机构,所述人体扫描仪对工人进行扫描获得工人的3D人体数据并将所述3D人体数据传输给所述工控机,所述物料检测机构和物料运送机构均由所述工控机控制，所述物料检测机构和物料运送机构设置在机架上,所述机架包括机座和顶板，所述物料检测机构包括升降杆、对射式光电传感器、接近开关、以及驱动所述升降杆上下移动的第一驱动机构，所述升降杆竖直设置在所述顶板上并贯穿所述顶板，所述对射式光电传感器、接近开关设置在所述升降杆的下端；所述物料运送机构包括料板、螺杆、以及驱动所述螺杆转动的第二驱动机构，所述料板水平设置在所述机座和顶板之间，所述螺杆上下贯穿所述料板并能带动所述料板上下移动；所述工控机根据接收到的所述3D人体数据给每个工人确定送料高度，并控制所述第一驱动机构使所述对射式光电传感器运动到所述送料高度，然后所述工控机控制所述第二驱动机构使所述料板上升，当所述料板上的最上层物料被所述对射式光电传感器检测到时停止上升。
2.如权利要求1所述的一种自适应的自动送料装置,其特征在于:所述对射式光电传感器设置在传感器架上，所述传感器架的后端设有一个横杆，所述对射式光电传感器的发射端和接收端连线为第一直线，所述横杆在水平面内沿着与所述第一直线相垂直的方向延伸，所述升降杆的下端设有一个供所述横杆穿过的孔，所述横杆能够沿着所述孔的轴向来回移动，所述横杆相对于所述孔不能转动，所述对射式光电传感器的发射端和接收端通过一个伸缩杆连接。
3.如权利要求1所述的一种自适应的自动送料装置,其特征在于:所述第一驱动机构包括第一电机、以及由所述第一电机驱动的齿轮，所述升降杆为一个竖直的齿条，所述齿轮与所述齿条相啮合。
4.如权利要求1所述的一种自适应的自动送料装置,其特征在于:所述顶板上设有导向管，所述导向管套在所述升降杆外。
5.如权利要求1所述的一种自适应的自动送料装置,其特征在于:所述第二驱动机构包括第二电机和蜗轮蜗杆机构，所述第二电机驱动所述蜗轮蜗杆机构运动，所述蜗轮固定在所述螺杆的下端。
6.如权利要求1所述的一种自适应的自动送料装置,其特征在于:所述自动送料装置还包括料架，所述料架包括一个底盘，所述底盘中心设有凸起的环形限位台，所述环形限位台上设有向上伸出的料杆，所述料板上一侧设有供所述环形限位台穿过的U型开口。
7.如权利要求6所述的一种自适应的自动送料装置,其特征在于:所述机座上设有供所述料架的底盘移动的多个滚筒，所述滚筒的轴线方向与所述料板上的U型开口的对称轴相垂直，在所述机座上与所述料板的U型开口方向相反的一侧设有挡板，所述挡板位于所述多个滚筒的一旁。
8.如权利要求7所述的一种自适应的自动送料装置,其特征在于:所述自动送料装置还包括料框，所述料框位于所述机座的一侧，且所述料框与所述料板的U型开口方向位于同一侧，所述料框中设有供所述料架的底盘移动的多个钢球，所述钢球能在所述料框中自由转动。
9.如权利要求1所述的一种自适应的自动送料装置,其特征在于:所述工控机上设置有摄像头、显示屏、键盘、操作按钮和USB接口，所述工控机通过所述USB接口与所述人体扫描仪相连。
10.如权利要求1所述的一种自适应的自动送料装置,其特征在于:所述料板上固定设置有一个螺套，所述螺杆上下贯通所述螺套并与所述螺套螺纹连接。
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