CN105716557B - 托盘上轮胎位置及高度智能扫描系统及其扫描方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种托盘上轮胎位置及高度智能扫描系统及其扫描方法，属于轮胎生产自动系统技术领域。包括用于输送托盘的传送带，传送带的两侧架设有测量门架，测量门架正对托盘的一侧长度方向上安装有多个交叉布置的光电传感器、测距传感器，测量门架两侧相对位置处均安装有光电开关，传送带的一端安装有电机，电机的输出轴上安装有旋转编码器，光电传感器、测距传感器、光电开关、电机、旋转编码器均受控于测控系统。本发明设计巧妙，成本低廉，可以在托盘一次通过的过程中，同时测出每垛轮胎的中心位置和垛高，测量效率高，而且当轮胎发生错位时，也可以测量出抓取中心位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种托盘上轮胎位置及高度智能扫描系统及其扫描方法，属于轮胎生产自动系统技术领域。
背景技术
目前轮胎行业已经大规模使用自动化生产线，生产好的轮胎都存放在立体库中，其中一种存放方式是利用托盘进行存放。
通常，托盘中存放着多垛同一型号的轮胎，每垛轮胎放置的位置和每垛存放的轮胎高度是未知的，为了方便利用机器人进行后续的拆垛工作，必须对托盘上每垛轮胎的位置及高度进行测量。
现有的测量方案大多采用以下机器视觉及二维激光雷达扫描传感器两种技术。无论是机器视觉还是二维激光雷达扫描，其视野都是一个圆锥形视野，从剖面上看就是一个扇形剖面，如附图1所示，从图中可以看出，由于轮胎垛高较高，扫描不到底部的情况，如果轮胎垛中的各个轮胎发生错位，则无法进行检测，从而对后续的抓取带来困难。
要解决这个问题则需要让相机或扫描传感器移动到各垛的上方中央位置进行测量，或将测量装置架高一层一层测量，这样一来就降低的测量效率，增加了测量成本。
即便采取了以上措施，也不能保证测量的正确。以相机为例，比如利用相机，由于相机景深有限，而垛高又未知，只能采用聚焦到托盘面的方式，由于相机视野是扇面的，则可能出现如附图2所示的极端情况。在这种情况下，拍摄到完整的底面图案，而对轮胎的错位情况则无法检测。同样的情况也会出现在利用二维雷达扫描测距传感器的使用过程中。
因此，要正确测量轮胎位置及错位情况，就必须采用直射光线的扫描方式，目前，本行业中尚未出现采用直射光线进行轮胎位置及高度进行测量的扫描系统。
发明内容
本发明的目的就在于解决上述现有技术存在的不足之处，提供一种设计巧妙，成本低廉，可以在托盘一次通过的过程中，同时测出每垛轮胎的中心位置和垛高，测量效率高，而且当轮胎发生错位时，也可以测量出抓取中心位置的托盘上轮胎位置及高度智能扫描系统及其扫描方法。
为实现本发明的上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种托盘上轮胎位置及高度智能扫描系统，其特殊之处在于包括用于输送托盘1的传送带2，传送带2的两侧架设有测量门架3，测量门架3正对托盘1的一侧长度方向上安装有多个交叉布置的光电传感器4、测距传感器5，测量门架3两侧相对位置处均安装有光电开关6，传送带2的一端安装有电机7，电机7的输出轴上安装有旋转编码器8，光电传感器4、测距传感器5、光电开关6、电机7、旋转编码器8均受控于测控系统9；
所述测量门架3包括设置于传送带2两侧的垂直杆体10，两个垂直杆体10的上方设有横跨传送带2宽度方向的水平杆体11，水平杆体11与垂直杆体10为一体结构，两个光电开关6分别安装于两个垂直杆体10上，光电传感器4、测距传感器5交叉的安装于水平杆体11上；
所述水平杆体11上每隔6-10个光电传感器设置一个测距传感器5，测距传感器5的数量为2-4个；
所述传送带2安装于架体7上；
所述光电开关6的安装位置高于传送带2；
所述光电传感器4为反射式光电传感器。
一种托盘上轮胎位置及高度智能扫描系统的扫描方法，其特殊之处在于包括以下步骤：
1、托盘1在传送带2的带动下通过测量门架3时，托盘1边沿首先触发光电开关6，测控系统9会记录下该瞬间旋转编码器8数值；
2、托盘1继续前进，多个光电传感器4就会形成如附图4所示的多条扫描线，在这些扫描线上，有轮胎和没有轮胎的地方，光电传感器4就会输出不同的高低电平信号，通过测量这些高低电平发生变化时的旋转编码器8数值，就可以得到出轮胎12内径与各个扫描线交点的横坐标值，再加上由光电传感器4间距所确定的纵坐标值，就可以计算出轮胎12的中心位置；
3、在托盘1运动过程中，通过采集所有测距传感器5的最小值就可以测量出每垛轮胎12的高度，进而测量出每垛轮胎12的个数。
所述步骤2）中，若是轮胎12发生错位，可以测出错位后各轮胎内圈在托盘面上形成的投影的交集，从而计算粗交集的中心位置作为机器人的抓取位置，当错位较大，机器人手爪无法伸入时可以发出报警信号。
本发明的托盘上轮胎位置及高度智能扫描系统，结构设计巧妙，采用该扫描系统，可以在托盘一次通过的过程中，同时测出每垛轮胎的中心位置和垛高，测量效率及精准度高，而且测量过程中，当轮胎发生错位时，也可以测量出抓取位置的中心，该系统使用的多个便宜的光电开关和多个价格较高的测距传感器，整体价格比其他方案便宜很多，制造成本低廉。综上所述，本发明结构设计巧妙，在轮胎生产自动控制领域具有很好的应用前景。
附图说明
图1：现有技术中机器视觉或者二维激光雷达扫描的扇形剖面图。
图2：现有技术中相机或扫描传感器移动到各垛的上方中央位置进行测量的示意图；
图3：本发明托盘上轮胎位置及高度智能扫描系统的结构示意图；
图4：本发明托盘上轮胎位置及高度智能扫描系统中光电传感器所形成的多条扫描线。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例中托盘上轮胎位置及高度智能扫描系统，参考附图3-4，包括用于输送托盘1的传送带2，传送带2的两侧架设有测量门架3，测量门架3正对托盘1的一侧长度方向上安装有多个交叉布置的光电传感器4、测距传感器5，测量门架3两侧相对位置处均安装有光电开关6，传送带2的一端安装有电机7，电机7的输出轴上安装有旋转编码器8，光电传感器4、测距传感器5、光电开关6、电机7、旋转编码器8均受控于测控系统9；测量门架3包括设置于传送带2两侧的垂直杆体10，两个垂直杆体10的上方设有横跨传送带2宽度方向的水平杆体11，水平杆体11与垂直杆体10为一体结构，两个光电开关6分别安装于两个垂直杆体10上，光电传感器4、测距传感器5交叉的安装于水平杆体11上；水平杆体11上每隔6-10个光电传感器设置一个测距传感器5，测距传感器5的数量为2-4个；传送带2安装于架体7上；光电开关6的安装位置高于传送带2；光电传感器4为反射式光电传感器。
实施例2
本实施例的托盘上轮胎位置及高度智能扫描系统的扫描方法，包括以下步骤：
1、托盘1在传送带2的带动下通过测量门架3时，托盘1边沿首先触发光电开关6，测控系统9会记录下该瞬间旋转编码器8数值；
2、托盘1继续前进，多个光电传感器4就会形成如附图4所示的多条扫描线，在这些扫描线上，有轮胎和没有轮胎的地方，光电传感器4就会输出不同的高低电平信号，通过测量这些高低电平发生变化时的旋转编码器8数值，就可以得到出轮胎12内径与各个扫描线交点的横坐标值，再加上由光电传感器4间距所确定的纵坐标值，就可以计算出轮胎12的中心位置；
若是轮胎12发生错位，可以测出错位后各轮胎内圈在托盘面上形成的投影的交集，从而计算粗交集的中心位置作为机器人的抓取位置，当错位较大，机器人手爪无法伸入时可以发出报警信号。
3、在托盘1运动过程中，通过采集所有测距传感器5的最小值就可以测量出每垛轮胎12的高度，进而测量出每垛轮胎12的个数。
本发明的托盘上轮胎位置及高度智能扫描系统，具有以下有益效果：
1、采用该测量装置，可以在托盘一次通过的过程中，同时测出每垛轮胎的中心位置和垛高，测量效率高；
2、测量过程中，当轮胎发生错位时，也可以测量出抓取位置的中心；
3、该装置使用的多个便宜的光电开关和三个价格较高的测距传感器，整体价格比其他方案便宜很多。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种托盘上轮胎位置及高度智能扫描系统，其特征在于包括用于输送托盘（1）的传送带（2），传送带（2）的两侧架设有测量门架（3），测量门架（3）正对托盘（1）的一侧长度方向上安装有多个交叉布置的光电传感器（4）、测距传感器（5），测量门架（3）两侧相对位置处均安装有光电开关（6），传送带（2）的一端安装有电机（7），电机（7）的输出轴上安装有旋转编码器（8），光电传感器（4）、测距传感器（5）、光电开关（6）、电机（7）、旋转编码器（8）均受控于测控系统（9）；
所述测量门架（3）包括设置于传送带（2）两侧的垂直杆体（10），两个垂直杆体（10）的上方设有横跨传送带（2）宽度方向的水平杆体（11），水平杆体（11）与垂直杆体（10）为一体结构，两个光电开关（6）分别安装于两个垂直杆体（10）上，光电传感器（4）、测距传感器（5）交叉的安装于水平杆体（11）上；
所述水平杆体（11）上每隔6-10个光电传感器设置一个测距传感器（5），测距传感器（5）的数量为2-4个；
所述光电传感器（4）为反射式光电传感器。
2.按照权利要求1所述的一种托盘上轮胎位置及高度智能扫描系统，其特征在于所述传送带（2）安装于架体上。
3.按照权利要求1所述的一种托盘上轮胎位置及高度智能扫描系统，其特征在于所述光电开关（6）的安装位置高于传送带（2）。
4.一种托盘上轮胎位置及高度智能扫描系统的扫描方法，其特征在于包括以下步骤：
1）、托盘（1）在传送带（2）的带动下通过测量门架（3）时，托盘（1）边沿首先触发光电开关（6），测控系统（9）会记录下该瞬间旋转编码器（8）数值；
2）、托盘（1）继续前进，多个光电传感器（4）就会形成多条扫描线，在这些扫描线上，有轮胎和没有轮胎的地方，光电传感器（4）就会输出不同的高低电平信号，通过测量这些高低电平发生变化时的旋转编码器（8）数值，就可以得到出轮胎（12）内径与各个扫描线交点的横坐标值，再加上由光电传感器（4）间距所确定的纵坐标值，就可以计算出轮胎（12）的中心位置；
3）、在托盘（1）运动过程中，通过采集所有测距传感器（5）的最小值就可以测量出每垛轮胎（12）的高度，进而测量出每垛轮胎（12）的个数；
所述步骤2）中，若是轮胎（12）发生错位，可以测出错位后各轮胎（12）内圈在托盘（1）面上形成的投影的交集，从而计算出交集的中心位置作为机器人的抓取位置，当错位较大，机器人手爪无法伸入时可以发出报警信号。
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