CN105537141B - 一种塑料托盘机械强度检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种塑料托盘机械强度检测系统，结构包括：拆垛机、检测前传输带、检测位传输带、检测后传输带、九十度分流传输带、淘汰传输带、垒垛机，及淘汰托盘复检位组成托盘传输路径；两条设备导轨、四台应力检测仪、两条托盘支架、一个压力砝码、四个托盘位置校正器、天轨、砝码铰链、四个对准模组，及对准模组安装轨安装检测设备；控制柜有可编程逻辑控制器，和监控台通过串口线相连；采用压力砝码模拟塑料托盘受力，机器视觉对应力检测位置压力传感器电极自动定位，自动化程度高、检测效率高、准确度高，为大批量塑料物流托盘可续用性机械强度检测提供技术手段，具有广阔应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种塑料托盘机械强度检测系统，尤其涉及在塑料托盘力学关键部位施加压力的机械强度检测系统，属于物流检测设备技术领域。
背景技术
塑料托盘采用低压高密度聚乙烯等原料制造，无毒无害无刺激性气味，耐腐蚀，可塑性强，可根据需求优化托盘结构，塑料原料可回炉再造，或回收用于发电、炼油等其它用途，起到良好的环保作用。目前，塑料托盘主要应用于多用途的地面存储、货架存储及货物联运、周转等适合叉车作业、存取货物方便。
此外，塑料托盘外观无钉无刺，在包装过程中不会因意外损毁货物；无污染，对货物尤其是食品无交叉污染效应；不助燃，无静电火花，对仓储防火有一定作用；使用寿命长，一般那是木托盘的2-3倍，合理使用能达到4-5倍；印刷方便，可在塑料托盘上印刷公司标示、托盘批次信息，便于塑料托盘管理，且起到广告效用。
目前，塑料托盘具有一定的标准化定义、尺寸和强度要求，例如GB/T15234物流平托盘标准、GB/T18354物流术语标准、IS06780-2003国际物料搬运平托盘主要尺寸及公差，塑料托盘在进入物流流通之前，需要经过严格的质量检测，以保证其符合尺寸、强度的标准化要求。但是在日常使用过程中，由于作业环境差异、作业设备差异、作业人员差异、维护水平差异，塑料托盘老化和破损程度各不相同。
在塑料托盘日常使用过程中，因其破损而引起结构破缺、机械强度下降，造成物流作业的中断、盘载货物倾轧、形成货物货值损失。更有甚者，在全自动高架库应用中，因塑料托盘机械承压能力下降而导致货物倒盘，引起穿梭机故障，不仅降低了全自动穿梭机的工作效率，而且增加了全自动设备的维修成本。因此需要对在用塑料托盘的机械强度进行定期检测。
目前，对于在用塑料托盘的检测主要采用机器视觉的技术手段，公开号为CN103464384A的中国发明专利《一种基于机器视觉的物流平托盘破损分级系统及方法》公开了一种采用机器视觉技术对塑料托盘的破损情况进行检测及分级的系统和方法；
但是塑料托盘的机械强度无法通过机器视觉的测量结果进行推算。一般情况下，为了取得经济实用的效果，塑料托盘多采用镂空结构，结构复杂，但是通过力学分析，在确定性满载情况下，塑料托盘机械强度存在受力关键点，对其进行受压测试，可以评估塑料托盘整体机械强度和可续用性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种塑料托盘机械强度检测系统，系统结构包括：拆垛机、检测前传输带、检测前位置传感器、检测位传输带、检测位位置传感器、两条设备导轨、四台应力检测仪、两条托盘支架、一个压力砝码、四个托盘位置校正器、天轨、砝码铰链、四个对准模组、对准模组安装轨、检测后传输带、分流位位置传感器、九十度分流传输带、垒垛机、淘汰传输带、淘汰托盘复检位，控制柜，及监控台；
所述拆垛机、检测前传输带、检测位传输带、检测后传输带、九十度分流传输带、淘汰传输带、垒垛机，及淘汰托盘复检位组成塑料托盘的传输路径；
所述两条设备导轨、四台应力检测仪、两条托盘支架、一个压力砝码、四个托盘位置校正器、天轨、砝码铰链、四个对准模组，及对准模组安装轨组成托盘检测位的检测设备；
所述控制柜内部安装有多组可编程逻辑控制器PLC，分别和控制拆垛机启停、垒垛机启停、检测前传输带启停、检测位传输带启停、检测后传输带启停、九十度分流传输带启停、淘汰传输带启停、压力砝码升降、托盘支架升降、对准模组启停、应力检测仪启停、托盘位置校正器启停的继电器实现电连接；并分别和检测前位置传感器、检测位位置传感器、分流位位置传感器实现电连接；
所述监控台和控制柜通过串口线进行相连；
所述检测前传输带和检测位传输带为独立的两段传输带，拆垛机每次拆下的一个塑料托盘在检测前传输带上移动到检测前传输带和检测位传输带之间时，塑料托盘横跨两段传输带，在摩擦力的作用下，从检测前传输带转移至检测位传输带；塑料托盘前端到达检测位位置传感器位置后，触发检测位位置传感器动作，控制柜发送检测位传输带停机指令，塑料托盘进入托盘检测位；为了提高塑料托盘传输效率，检测前传输带仍可传输从拆垛机上拆下的下一个塑料托盘，在托盘检测位上处于检测状态的塑料托盘未移出之前，下一个塑料托盘前端到达检测前位置传感器位置后，检测前传输带停机，直到托盘检测位上塑料托盘检测完成后移出，才重新启动，将下一个塑料托盘送至托盘检测位；
所述检测后传输带和九十度分流传输带为同一位置的交叠结构，九十度分流传输带为升降式结构，如果塑料托盘检测后为可续用状态，则由检测后传输带直接送入垒垛机垒垛后运走；如果塑料托盘检测后为淘汰状态，则塑料托盘由检测后传输带传输至分流位位置传感器位置后，触发九十度分流传输带上升指令；九十度分流传输带和淘汰传输带处于同一水平面，因此将塑料托盘抬起后，沿九十度角度方向传输到淘汰传输带上，之后送入淘汰托盘复检位；
所述拆垛机和垒垛机内总共可垒叠12只塑料托盘，淘汰托盘复检位为人工复检作业台，由有经验的检验员复检检测系统淘汰的塑料托盘，并作最终登记确认；
所述四个托盘位置校正器分别安装在托盘检测位的四个顶角，塑料托盘进入托盘检测位后，塑料托盘前端达到检测位位置传感器位置，触发检测位传输带停机，但是经常会存在轻微的位置偏移，四个托盘位置校正器由步进电机驱动，同时向内移动，将塑料托盘的位置校正在检测位置上，待检测完成后，四个托盘位置校正器退出托盘检测位，从而不影响塑料托盘的传输；
所述两个托盘支架安装在塑料托盘的底部外侧，为长条形金属材质，垂直于检测位传输带安装，可升降，在塑料托盘完成位置校正之后，两个托盘支架抬升支起塑料托盘，使其离开检测位传输带，直到检测完成后两个托盘支架下降复原，塑料托盘落回检测位传输带上，方可移出托盘检测位；
所述压力砝码为长条形金属材质，平行于托盘支架方向，由安装在天轨上的电机驱动砝码铰链实现升降，在塑料托盘被托盘支架抬升之后，压力砝码被自然降下，压力位置为塑料托盘的正中位置，且平行于托盘支架方向，直到检测完成后，由电机驱动砝码铰链拉升脱离塑料托盘上表面，塑料托盘方可移出托盘检测位；
所述压力砝码优选500公斤负载以模拟满载荷货物情况；
所述检测前位置传感器、检测位位置传感器、分流位位置传感器优选激光反射式位置传感器；
所述两条设备导轨安装在托盘检测位两侧；所述四台应力检测仪分别安装在两条设备导轨上，并可沿设备导轨移动调整检测位置；所述四台对准模组安装在对准模组安装轨上，安装位置在托盘检测位的正上方，由上而下分别正对塑料托盘的四个应力检测部位；每个对准模组包括一台工业相机和一个环形蓝色LED照明光源；对准模组通过视觉工具将塑料托盘的应力检测部位的应力传感器电极位置自动识别之后，传给对应的应力检测仪，并控制应力检测仪的检测臂精确定位到电极位置，完成塑料托盘的机械强度检测。
综上所述，本发明显著的技术效果在于：本系统采用压力砝码模拟塑料托盘受力情况，采用机器视觉工业相机对塑料托盘应力检测位置的压力传感器电极自动定位，自动化程度高、检测效率高、准确度高，为大批量在流转塑料物流托盘的可续用性机械强度检测提供了技术手段，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明一种塑料托盘机械强度检测系统的系统结构俯视示意图；
图2是本发明一种塑料托盘机械强度检测系统的系统结构侧视示意图；
图3是本发明一种塑料托盘机械强度检测系统的塑料托盘结构仿真图；
图4是本发明一种塑料托盘机械强度检测系统的塑料托盘拆垛机、垒垛机结构示意图。
具体实施方式
参考附图，并结合实施例，对本发明进行详细描述。
如本发明塑料托盘机械强度检测系统结构俯视图(图1)和侧视图(图2)所示，结构包括：拆垛机101、检测前传输带104、检测前位置传感器116、检测位传输带105、检测位位置传感器117、两条设备导轨109、四台应力检测仪110、两条托盘支架111、一个压力砝码112、四个托盘位置校正器113、天轨200、砝码铰链201、四个对准模组203、对准模组安装轨202、检测后传输带106、分流位位置传感器118、九十度分流传输带107、垒垛机102、淘汰传输带108、淘汰托盘复检位103，控制柜114，及监控台115；
所述拆垛机101、检测前传输带104、检测位传输带105、检测后传输带106、九十度分流传输带107、淘汰传输带108、垒垛机102，及淘汰托盘复检位103组成塑料托盘100的传输路径；
所述两条设备导轨109、四台应力检测仪110、两条托盘支架111、一个压力砝码112、四个托盘位置校正器113、天轨200、砝码铰链201、四个对准模组203，及对准模组安装轨202组成托盘检测位119的检测设备；
所述控制柜114内部安装有多组可编程逻辑控制器PLC，分别和控制拆垛机101启停、垒垛机102启停、检测前传输带104启停、检测位传输带105启停、检测后传输带106启停、九十度分流传输带107启停、淘汰传输带108启停、压力砝码112升降、托盘支架111升降、对准模组203启停、应力检测仪110启停、托盘位置校正器113启停的继电器实现电连接；并分别和检测前位置传感器116、检测位位置传感器117、分流位位置传感器118实现电连接；
所述监控台115和控制柜114通过串口线进行相连；
所述检测前传输带104和检测位传输带105为独立的两段传输带，拆垛机101每次拆下的一个塑料托盘100在检测前传输带104上移动到检测前传输带104和检测位传输带105之间时，塑料托盘100横跨两段传输带，在摩擦力的作用下，从检测前传输带104转移至检测位传输带105；塑料托盘100前端到达检测位位置传感器117位置后，触发检测位位置传感器117动作，控制柜114发送检测位传输带105停机指令，塑料托盘100进入托盘检测位119；为了提高塑料托盘100传输效率，检测前传输带104仍可传输从拆垛机101上拆下的下一个塑料托盘100，在托盘检测位119上处于检测状态的塑料托盘100未移出之前，下一个塑料托盘100前端到达检测前位置传感器116位置后，检测前传输带104停机，直到托盘检测位119上塑料托盘100检测完成后移出，才重新启动，将下一个塑料托盘100送至托盘检测位119；
所述检测后传输带106和九十度分流传输带107为同一位置的交叠结构，九十度分流传输带107为升降式结构，如果塑料托盘100检测后为可续用状态，则由检测后传输带106直接送入垒垛机102垒垛后运走；如果塑料托盘100检测后为淘汰状态，则塑料托盘100由检测后传输带106传输至分流位位置传感器118位置后，触发九十度分流传输带107上升指令；九十度分流传输带107和淘汰传输带108处于同一水平面，因此将塑料托盘100抬起后，沿九十度角度方向传输到淘汰传输带108上，之后送入淘汰托盘复检位103；
所述拆垛机101和垒垛机102内总共可垒叠12只塑料托盘100，淘汰托盘复检位103为人工复检作业台，由有经验的检验员复检检测系统淘汰的塑料托盘100，并作最终登记确认；
所述四个托盘位置校正器113分别安装在托盘检测位119的四个顶角，塑料托盘100进入托盘检测位119后，塑料托盘100前端达到检测位位置传感器117位置，触发检测位传输带105停机，但是经常会存在轻微的位置偏移，四个托盘位置校正器113由步进电机驱动，同时向内移动，将塑料托盘100的位置校正在检测位置上，待检测完成后，四个托盘位置校正器113退出托盘检测位119，从而不影响塑料托盘100的传输；
所述两个托盘支架111安装在塑料托盘100的底部外侧，为长条形金属材质，垂直于检测位传输带105安装，可升降，在塑料托盘100完成位置校正之后，两个托盘支架111抬升支起塑料托盘100，使其离开检测位传输带105，直到检测完成后两个托盘支架111下降复原，塑料托盘100落回检测位传输带105上，方可移出托盘检测位119；
所述压力砝码112为长条形金属材质，平行于托盘支架111方向，由安装在天轨200上的电机驱动砝码铰链201实现升降，在塑料托盘100被托盘支架111抬升之后，压力砝码112被自然降下，压力位置为塑料托盘100的正中位置，且平行于托盘支架111方向，直到检测完成后，由电机驱动砝码铰链201拉升脱离塑料托盘100上表面，塑料托盘100方可移出托盘检测位119；
所述压力砝码112优选500公斤负载以模拟满载荷货物情况；
所述检测前位置传感器116、检测位位置传感器117、分流位位置传感器118优选激光反射式位置传感器；
所述两条设备导轨109安装在托盘检测位119两侧；所述四台应力检测仪110分别安装在两条设备导轨109上，并可沿设备导轨109移动调整检测位置；所述四台对准模组203安装在对准模组安装轨202上，安装位置在托盘检测位119的正上方，由上而下分别正对塑料托盘100的四个应力检测部位；每个对准模组203包括一台工业相机和一个环形蓝色LED照明光源；对准模组203通过视觉工具将塑料托盘100的应力检测部位的应力传感器电极位置自动识别之后，传给对应的应力检测仪110，并控制应力检测仪100的检测臂精确定位到电极位置，完成塑料托盘100的机械强度检测。
如图3所示，本发明一种塑料托盘机械强度检测系统的塑料托盘结构仿真图，本实施例的塑料托盘为符合《烟草行业联运通用平托盘》(YC/T215-2007)标准，并在烟草行业广泛使用的塑料托盘，为单面双向双叉结构，即：塑料托盘顶面为载物平面，底面为两条凹槽的镂空结构，为叉车叉臂进叉部位，叉臂进叉后向上抬起塑料托盘，定义底面两条凹槽形成的侧边为山字形侧边300；和底面两条凹槽垂直的另外两条中空凹槽，亦为叉车叉臂进叉部位，定义中空凹槽形成的侧边为日字形侧边301；在日字形侧边301的两侧四个中空凹槽上部为受力小梁应力检测部位302，嵌入应力传感器，且两个电极裸露在外，应力检测仪在对准模组的指引下，精确定位应力传感器电极，完成塑料托盘机械强度检测。
如图4所示，本发明一种塑料托盘机械强度检测系统的塑料托盘拆垛机、垒垛机结构示意图，拆垛机和垒垛机都由箱体400、托盘卡位机构402、托盘抬升机构403构成，托盘卡位机构402和托盘抬升机构403在箱体400内部两侧各一个；箱体400在传输带404的上方，托盘401由传输带404送至箱体400正下方，托盘抬升机构403向上抬起托盘401，托盘401顶开托盘卡位机构402，托盘401和已有托盘垛整体向上移动，托盘抬升机构403向下复位，托盘卡位机构402阻止托盘垛落到传送带404，完成垒垛功能；
拆垛时，托盘抬升机构403抬起整个托盘垛，托盘卡位机构402弹起，松开托盘垛，托盘抬升机构403复位，托盘垛下移，放出最底层托盘401，托盘卡位机构402复位，阻止托盘垛整体落到传送带404，最底层托盘401落到传输带404。
Claims (4)
1.一种塑料托盘机械强度检测系统，其特征在于：系统结构包括：拆垛机、检测前传输带、检测前位置传感器、检测位传输带、检测位位置传感器、两条设备导轨、四台应力检测仪、两条托盘支架、一个压力砝码、四个托盘位置校正器、天轨、砝码铰链、四个对准模组、对准模组安装轨、检测后传输带、分流位位置传感器、九十度分流传输带、垒垛机、淘汰传输带、淘汰托盘复检位，控制柜，及监控台；
所述拆垛机、检测前传输带、检测位传输带、检测后传输带、九十度分流传输带、淘汰传输带、垒垛机，及淘汰托盘复检位组成塑料托盘的传输路径；
所述两条设备导轨、四台应力检测仪、两条托盘支架、一个压力砝码、四个托盘位置校正器、天轨、砝码铰链、四个对准模组，及对准模组安装轨组成托盘检测位的检测设备；
所述控制柜内部安装有多组可编程逻辑控制器PLC，分别和控制拆垛机启停、垒垛机启停、检测前传输带启停、检测位传输带启停、检测后传输带启停、九十度分流传输带启停、淘汰传输带启停、压力砝码升降、托盘支架升降、对准模组启停、应力检测仪启停、托盘位置校正器启停的继电器实现电连接；并分别和检测前位置传感器、检测位位置传感器、分流位位置传感器实现电连接；
所述监控台和控制柜通过串口线进行相连；
所述检测前传输带和检测位传输带为独立的两段传输带，拆垛机每次拆下的一个塑料托盘在检测前传输带上移动到检测前传输带和检测位传输带之间时，塑料托盘横跨两段传输带，在摩擦力的作用下，从检测前传输带转移至检测位传输带；塑料托盘前端到达检测位位置传感器位置后，触发检测位位置传感器动作，控制柜发送检测位传输带停机指令，塑料托盘进入托盘检测位；为了提高塑料托盘传输效率，检测前传输带仍可传输从拆垛机上拆下的下一个塑料托盘，在托盘检测位上处于检测状态的塑料托盘未移出之前，下一个塑料托盘前端到达检测前位置传感器位置后，检测前传输带停机，直到托盘检测位上塑料托盘检测完成后移出，才重新启动，将下一个塑料托盘送至托盘检测位；
所述检测后传输带和九十度分流传输带为同一位置的交叠结构，九十度分流传输带为升降式结构，如果塑料托盘检测后为可续用状态，则由检测后传输带直接送入垒垛机垒垛后运走；如果塑料托盘检测后为淘汰状态，则塑料托盘由检测后传输带传输至分流位位置传感器位置后，触发九十度分流传输带上升指令；九十度分流传输带和淘汰传输带处于同一水平面，因此将塑料托盘抬起后，沿九十度角度方向传输到淘汰传输带上，之后送入淘汰托盘复检位；
所述拆垛机和垒垛机内各自最多可垒叠12只塑料托盘，淘汰托盘复检位为人工复检作业台，由有经验的检验员复检检测系统淘汰的塑料托盘，并作最终登记确认；
所述四个托盘位置校正器分别安装在托盘检测位的四个顶角，塑料托盘进入托盘检测位后，塑料托盘前端达到检测位位置传感器位置，触发检测位传输带停机，但是经常会存在轻微的位置偏移，四个托盘位置校正器由步进电机驱动，同时向内移动，将塑料托盘的位置校正在检测位置上，待检测完成后，四个托盘位置校正器退出托盘检测位，从而不影响塑料托盘的传输；
所述两个托盘支架安装在塑料托盘的底部外侧，为长条形金属材质，垂直于检测位传输带安装，可升降，在塑料托盘完成位置校正之后，两个托盘支架抬升支起塑料托盘，使其离开检测位传输带，直到检测完成后两个托盘支架下降复原，塑料托盘落回检测位传输带上，方可移出托盘检测位；
所述压力砝码为长条形金属材质，平行于托盘支架方向，由安装在天轨上的电机驱动砝码铰链实现升降，在塑料托盘被托盘支架抬升之后，压力砝码被自然降下，压力位置为塑料托盘的正中位置，且平行于托盘支架方向，直到检测完成后，由电机驱动砝码铰链拉升脱离塑料托盘上表面，塑料托盘方可移出托盘检测位；
所述两条设备导轨安装在托盘检测位两侧；所述四台应力检测仪分别安装在两条设备导轨上，并可沿设备导轨移动调整检测位置；所述四台对准模组安装在对准模组安装轨上，安装位置在托盘检测位的正上方，由上而下分别正对塑料托盘的四个应力检测部位；每个对准模组包括一台工业相机和一个环形蓝色LED照明光源；对准模组通过视觉工具将塑料托盘的应力检测部位的应力传感器电极位置自动识别之后，传给对应的应力检测仪，并控制应力检测仪的检测臂精确定位到电极位置，完成塑料托盘的机械强度检测。
2.如权利要求1所述的塑料托盘机械强度检测系统，其特征在于：所述压力砝码为500公斤负载以模拟满载荷货物情况。
3.如权利要求1所述的塑料托盘机械强度检测系统，其特征在于：所述检测前位置传感器、检测位位置传感器、分流位位置传感器为激光反射式位置传感器。
4.如权利要求1所述的塑料托盘机械强度检测系统，其特征在于：所述塑料托盘，为单面双向双叉结构，即：塑料托盘顶面为载物平面，底面为两条凹槽的镂空结构，为叉车叉臂进叉部位，叉臂进叉后向上抬起塑料托盘，定义底面两条凹槽形成的侧边为山字形侧边(300)；和底面两条凹槽垂直的另外两条中空凹槽，亦为叉车叉臂进叉部位，定义中空凹槽形成的侧边为日字形侧边(301)；在日字形侧边(301)的两侧四个中空凹槽上部为受力小梁应力检测部位(302)，嵌入应力传感器，且两个电极裸露在外，所述应力检测仪在所述对准模组的指引下，精确定位应力传感器电极，完成塑料托盘机械强度检测。
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