CN105710978B - 一种应用智能石材切割流水线的切割方法 - Google Patents

一种应用智能石材切割流水线的切割方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用智能石材切割流水线的切割方法，智能石材切割流水线包括工控机、传送带、工业相机、相机固定支架、圆盘锯机头基座、圆盘锯机头、横梁、一对横梁导轨、吸盘机械手、吸盘机械手台车、码垛机器人及余料收集装置；本发明引入了机器视觉及机器人技术，结合生产过程管理思想，对传统机器进行改造升级，增加一套智能设备对接到原来的机器上，转变成为智能石材切割流水线，减少对人工的依赖，提高切割效率和石材利用率，降低管理成本，降低管理成本，并提高生产过程的安全性。

Description

一种应用智能石材切割流水线的切割方法
技术领域
本发明涉及一种石材机械，尤其涉及一种应用智能石材切割流水线的切割方法。
背景技术
红外线桥式石材切割机是目前一种很常见主流的石材机械，该机械目前现状如下：
1.需要人工测量石板的尺寸。
2.需要人工对刀。
3.需要人工排版。
4.需要人工在机器上逐个输入订单规格。
5.切割过程中订单完成情况靠人工用纸笔记录。
6.无法记录人工排版的情况。
7.无法知道实际的石材利用率。
8.切割过程中需要人工搬动石板进行避让。
9.上板需要人工使用单臂吊或者行车，切割后需要人工逐个把石板从切割平台搬下来。
总之，传统红外线桥式石材切割机存在如下问题：
1.大量依赖人工，特别是排版对人工有经验要求。
2.人工效率低下，容易出错。
3.生产过程无法进行回溯管理。
4.石材利用率无法保证，依赖于人工的经验。
5.对人工的体力要求较高，容易被砸伤，生产过程危险性高。
发明内容
本发明的目的：提供一种智能石材切割流水线及其切割方法，引入了机器视觉及机器人技术，结合生产过程管理思想，对传统机器进行改造升级，增加一套智能设备对接到原来的机器上，转变成为智能石材切割流水线，减少对人工的依赖，提高切割效率和石材利用率，降低管理成本。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种智能石材切割流水线，包括工控机、传送带、工业相机、相机固定支架、圆盘锯机头基座、圆盘锯机头、横梁、一对横梁导轨、吸盘机械手、吸盘机械手台车、码垛机器人及余料收集装置；所述的传送带水平设置，所述的吸盘机械手台车设置在所述的传送带的始端，未切割的石板通过所述的吸盘机械手台车置于所述的传送带上；所述的码垛机器人设置在所述的传送带的末端，切割后的石板通过所述的码垛机器人吸附并传输；所述的工控机设置在所述的传送带的中部一侧；所述的传送带的中部为待切割区域，所述的工业相机通过所述的相机固定支架设置在所述的传送带的待切割区域的上方；所述的一对横梁导轨分别对称设置在所述的传送带的中部，所述的横梁的两端分别连接在所述的一对横梁导轨的顶部，所述的横梁水平设置在所述的传送带的上方，并沿所述的一对横梁导轨水平滑动；所述的圆盘锯机头基座设置在所述的横梁的中部，所述的圆盘锯机头基座向下竖直延伸并与所述的圆盘锯机头连接，所述的圆盘锯机头位于所述的传送带的待切割区域的上方，且所述的圆盘锯机头与所述的横梁同步滑动；所述的吸盘机械手设置在所述的圆盘锯机头基座的底部，位于所述的圆盘锯机头的一侧；所述的工控机分别与所述的工业相机、圆盘锯机头、吸盘机械手台车及码垛机器人连接；所述的余料收集装置设置在所述的传送带的末端，位于所述的码垛机器人的后方。
上述的智能石材切割流水线，其中，还包括光照装置，所述的光照装置吊装在传送带的上方或安装在所述的一对横梁导轨的顶部内侧。
上述的智能石材切割流水线，其中，所述的工控机内设智能软件装置，所述的工控机上设有自动排版按钮，所述的工控机上嵌装有触摸式显示屏。
上述的智能石材切割流水线，其中，所述的相机固定支架固定设置在圆盘锯机头基座上，并与所述的横梁在所述的传送带的上方同步滑动。
上述的智能石材切割流水线，其中，所述的相机固定支架通过单臂吊固定在所述的传送带的上方。
上述的智能石材切割流水线，其中，所述的码垛机器人上设有带吸盘的机械手，所述的码垛机器人自带工业相机。
上述的智能石材切割流水线，其中，所述的工业相机设置在所述的传送带的上方，位于所述的吸盘机械手台车与所述的圆盘锯机头之间。
一种智能石材切割流水线的切割方法，该方法至少包括如下步骤：
步骤1：通过U盘或者网络把订单传到所述的工控机。
步骤2：所述的工控机控制所述的吸盘机械手台车把石板放到所述的传送带上并传送到待切割区域。
步骤3：点击所述的工控机的石板轮廓按钮启动所述的工业相机获得石板和所述的传送带待切割区域的照片，所述的工控机分析得到石板轮廓。
步骤4：点击所述的工控机的排版按钮进行自动排版，所述的工控机给出石材利用率信息，并记录下每次切割排版图。
步骤5：若存在较大块的边角料可继续利用，在所述的工控机的触摸式显示屏上选择所述的传送带的待切割区域的每一块边角料重新进行轮廓识别和排版。
步骤6：在所述的工控机点击实际切割按钮，所述的工控机发出指令传递给下位机控制所述的圆盘锯机头转动，并驱动所述的圆盘锯机头沿所述的横梁方向运动及所述的横梁沿所述的横梁导轨运动，实现对石板的切割，所述的下位机为单片机或PLC。
步骤7：当横向或者竖向切割运动时，抬起所述的圆盘锯机头，并放下所述的吸盘机械手搬动石板避让。
步骤8：切割完毕后，所述的工控机控制所述的传送带把石板传送到所述的码垛机器人的工位，所述的码垛机器人根据所述的工控机共享的各个石板的位置信息将切割好的石板吸起放到指定位置。
步骤9：所述的传送带继续运动，所述的传送带上的余料自动进入位于所述的传送带末端的余料收集装置内。
上述的智能石材切割流水线的切割方法，其中，在所述的步骤3中，若所述的工业相机对石板局部边缘识别不准，通过所述的工控机轮廓修正。
上述的智能石材切割流水线的切割方法，其中，在所述的步骤6中，在对石板切割的过程中，所述的工控机的触摸式显示屏实时显示订单的完成情况，且所述的工控机通过wifi或者移动数据网络将订单的实时加工情况发给客户或者石材加工厂管理人员，客户或者管理人员通过手机或平板或PC远程终端发起主动查询。
本发明能减少对人的依赖，释放人力和脑力，提高生产效率和材料的利用率，降低管理成本，并提高生产过程的安全性。
附图说明
图1是本发明智能石材切割流水线的主视图。
图2是本发明智能石材切割流水线的切割方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明的实施例。
请参见附图1所示，一种智能石材切割流水线，包括工控机1、传送带2、工业相机3、相机固定支架4、圆盘锯机头基座5、圆盘锯机头6、横梁7、一对横梁导轨8、吸盘机械手9、吸盘机械手台车13、码垛机器人14及余料收集装置15；所述的传送带2水平设置，所述的吸盘机械手台车13设置在所述的传送带2的始端，未切割的石板通过所述的吸盘机械手台车13置于所述的传送带2上；所述的码垛机器人14设置在所述的传送带2的末端，切割后的石板通过所述的码垛机器人14吸附并传输；所述的工控机1设置在所述的传送带2的中部一侧；所述的传送带2的中部为待切割区域，所述的工业相机3通过所述的相机固定支架4设置在所述的传送带2的待切割区域的上方；所述的一对横梁导轨8分别对称设置在所述的传送带2的中部，所述的横梁7的两端分别连接在所述的一对横梁导轨8的顶部，所述的横梁7水平设置在所述的传送带2的上方，并沿所述的一对横梁导轨8水平滑动；所述的圆盘锯机头基座5设置在所述的横梁7的中部，所述的圆盘锯机头基座5向下竖直延伸并与所述的圆盘锯机头6连接，所述的圆盘锯机头6位于所述的传送带2的待切割区域的上方，且所述的圆盘锯机头6与所述的横梁7同步滑动；所述的吸盘机械手 9设置在所述的圆盘锯机头基座5的底部，位于所述的圆盘锯机头6的一侧；所述的工控机1分别与所述的工业相机3、圆盘锯机头6、吸盘机械手台车13及码垛机器人14连接；所述的余料收集装置15设置在所述的传送带2的末端，位于所述的码垛机器人14的后方。当码垛机器人14把切割好石板吸走放到指定位置后，随着传送带2继续运动，传送带2上剩余的余料自动进入位于传送带2末端的余料收集装置15，方便余料的转运和后续利用。
还包括光照装置10，所述的光照装置10吊装在传送带2的上方或安装在所述的一对横梁导轨8的顶部内侧，确保光照均匀度及亮度，能克服周围光照不稳定的问题，便于获取稳定、清晰的图片，光照装置10可以是常亮，也可以由工控机1控制，仅在拍照时点亮。
所述的工控机1内设智能软件装置，所述的工控机1上设有自动排版按钮12 ，所述的工控机1上嵌装有触摸式显示屏11 。
所述的相机固定支架4固定设置在圆盘锯机头基座5上，并与所述的横梁7在所述的传送带2的上方同步滑动。
所述的相机固定支架4通过单臂吊固定在所述的传送带2的上方。
所述的码垛机器人14上设有带吸盘的机械手，所述的码垛机器人14 也可以自带工业相机，并自行识别切割后传送带2上各块石板的位置。
所述的工业相机3设置在所述的传送带2的上方，位于所述的吸盘机械手台车13与所述的圆盘锯机头6之间，工控机1控制工业相机3获取图片进行排版切割。
请参见附图2所示，一种智能石材切割流水线的切割方法，该方法至少包括如下步骤：
步骤1：通过U盘或者网络把订单传到所述的工控机1。
步骤2：所述的工控机1控制所述的吸盘机械手台车13把石板放到所述的传送带2上并传送到待切割区域。
步骤3：点击所述的工控机1的石板轮廓按钮启动所述的工业相机3 获得石板和所述的传送带2待切割区域的照片，所述的工控机1分析得到石板轮廓。
步骤4：点击所述的工控机1的排版按钮进行自动排版，所述的工控机1给出石材利用率信息，并记录下每次切割排版图，便于回溯。
步骤5：若存在较大块的边角料可继续利用，在所述的工控机1的触摸式显示屏上选择所述的传送带2的待切割区域的每一块边角料重新进行轮廓识别和排版，最大程度提高石材利用率。
步骤6：在所述的工控机1点击实际切割按钮，所述的工控机1发出指令传递给下位机控制所述的圆盘锯机头6转动，并驱动所述的圆盘锯机头6沿所述的横梁7方向运动及所述的横梁7沿所述的横梁导轨8运动，实现对石板的切割，所述的下位机为单片机或PLC。
步骤7：当横向或者竖向切割运动时，所述的圆盘锯机头6可能误伤已经切好的规格板，需要抬起所述的圆盘锯机头6，并放下所述的吸盘机械手9搬动石板以达到避让。
步骤8：切割完毕后，所述的工控机1控制所述的传送带2把石板传送到所述的码垛机器人14的工位，所述的码垛机器人14根据所述的工控机1共享的各个石板的位置信息将切割好的石板吸起放到指定位置。
步骤9：所述的传送带2继续运动，所述的传送带2上的余料自动进入位于所述的传送带2末端的余料收集装置15内，方便余料的转运和后续利用。
在所述的步骤3中，若所述的工业相机3对石板局部边缘识别不准，通过所述的工控机1轮廓修正。
在所述的步骤6中，在对石板切割的过程中，所述的工控机1的触摸式显示屏实时显示订单的完成情况，且所述的工控机1可以通过wifi或者移动数据网络将订单的实时加工情况发给客户或者石材加工厂管理人员，客户或者管理人员也可以通过手机或平板或PC等远程终端发起主动查询。
本发明通过吸盘机械手台车13自动上板，通过码垛机器人14自动下板，能自动读取解析订单文件，订单可以直接在机器上修改，实现无纸化操作；能自动识别石板轮廓及尺寸并自动排版及切割，支持排版后模拟切割，可实时查看订单完成情况和统计石材利用率，通过智能算法确保石材的最大利用率，所有的排版都有记录，生产过程可回溯，切割过程的避让使用机器手完成，运行更安全，一个人可以同时管理操作多台(条)流水线。
综上所述，本发明能减少对人的依赖，释放人力和脑力，提高生产效率和材料的利用率，降低管理成本，并提高生产过程的安全性。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种应用智能石材切割流水线的切割方法，该方法使用了一种智能石材切割流水线，该流水线包括工控机、传送带、工业相机、相机固定支架、圆盘锯机头基座、圆盘锯机头、横梁、一对横梁导轨、吸盘机械手、吸盘机械手台车、码垛机器人及余料收集装置；所述的传送带水平设置，所述的吸盘机械手台车设置在所述的传送带的始端，未切割的石板通过所述的吸盘机械手台车置于所述的传送带上；所述的码垛机器人设置在所述的传送带的末端，切割后的石板通过所述的码垛机器人吸附并传输；所述的工控机设置在所述的传送带的中部一侧；所述的传送带的中部为待切割区域，所述的工业相机通过所述的相机固定支架设置在所述的传送带的待切割区域的上方；所述的一对横梁导轨分别对称设置在所述的传送带的中部，所述的横梁的两端分别连接在所述的一对横梁导轨的顶部，所述的横梁水平设置在所述的传送带的上方，并沿所述的一对横梁导轨水平滑动；所述的圆盘锯机头基座设置在所述的横梁的中部，所述的圆盘锯机头基座向下竖直延伸并与所述的圆盘锯机头连接，所述的圆盘锯机头位于所述的传送带的待切割区域的上方，且所述的圆盘锯机头与所述的横梁同步滑动；所述的吸盘机械手设置在所述的圆盘锯机头基座的底部，位于所述的圆盘锯机头的一侧；所述的工控机分别与所述的工业相机、圆盘锯机头、吸盘机械手台车及码垛机器人连接；所述的余料收集装置设置在所述的传送带的末端，位于所述的码垛机器人的后方；还包括光照装置，所述的光照装置吊装在传送带的上方或安装在所述的一对横梁导轨的顶部内侧；所述的工控机内设智能软件装置，所述的工控机上嵌装有触摸式显示屏；所述的相机固定支架固定设置在圆盘锯机头基座上，并与所述的横梁在所述的传送带的上方同步滑动，或者通过单臂吊固定在所述的传送带的上方；所述的码垛机器人上设有带吸盘的机械手，所述的码垛机器人自带工业相机,其特征在于：该方法至少包括如下步骤：
步骤1：通过U盘或者网络把订单传到所述的工控机；
步骤2：所述的工控机控制所述的吸盘机械手台车把石板放到所述的传送带上并传送到待切割区域；
步骤3：点击所述的工控机的石板轮廓按钮启动所述的工业相机获得石板和所述的传送带待切割区域的照片，所述的工控机使用机器视觉技术自动分析得到石板轮廓；
步骤4：点击所述的工控机的排版按钮进行自动排版，所述的工控机给出石材利用率信息，并记录下每次切割排版图；
步骤5：若存在较大块的边角料可继续利用，在所述的工控机的触摸式显示屏上选择所述的传送带的待切割区域的每一块边角料重新进行轮廓识别和排版；
步骤6：在所述的工控机点击实际切割按钮，所述的工控机发出指令传递给下位机控制所述的圆盘锯机头转动，并驱动所述的圆盘锯机头沿所述的横梁方向运动及所述的横梁沿所述的横梁导轨运动，实现对石板的切割，所述的下位机为单片机或PLC；
步骤7：当横向或者竖向切割运动时，抬起所述的圆盘锯机头，并放下所述的吸盘机械手搬动石板避让；
步骤8：切割完毕后，所述的工控机控制所述的传送带把石板传送到所述的码垛机器人的工位，所述的码垛机器人根据所述的工控机共享的各个石板的位置信息将切割好的石板吸起放到指定位置；
步骤9：所述的传送带继续运动，所述的传送带上的余料自动进入位于所述的传送带末端的余料收集装置内。
2.根据权利要求1所述的一种应用智能石材切割流水线的切割方法，其特征在于：在所述的步骤3中，若所述的工控机对工业相机采集的石板图像局部边缘识别不准，通过所述的工控机使用机器视觉技术结合人工选点简单辅助操作进行轮廓修正。
3.根据权利要求1所述的一种应用智能石材切割流水线的切割方法，其特征在于：在所述的步骤6中，在对石板切割的过程中，所述的工控机的触摸式显示屏实时显示订单的完成情况，且所述的工控机通过wifi或者移动数据网络将订单的实时加工情况发给客户或者石材加工厂管理人员，客户或者管理人员通过手机或平板或PC远程终端发起主动查询。
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