CN105925420A - 一种柔性撒料的智能上甑机器人工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种柔性撒料的智能上甑机器人工作方法，包括基座、立架、升降架、一级送料臂、二级送料臂、竖直送料臂以及缓冲送料臂，在基座上端竖直安装里有立架，立架上水平悬臂式安装有一级送料臂，该一级送料臂的悬臂端水平转动安装有二级送料臂的一端，二级送料臂的另一端下方封闭安装有竖直送料臂的上端，该竖直送料臂为中空的筒形结构，竖直送料臂下端安装有缓冲送料臂的一端，缓冲送料臂的另一端安装有撒料出口。本机器人安装的柔性送料送料端承载平台，承载平台高度可控制，有效保证酒醅平缓的洒落在甄桶内，从而使铺撒的酒醅保持疏松，提升后期蒸馏的加工效果；而且，承载平台可以自转，在甄桶内无死角洒料运行。
Description
技术领域
本发明属于白酒制造领域，涉及酿酒设备，尤其是一种柔性撒料的智能上甑机器人工作方法。
背景技术
白酒酿造产业是中国特有的制造行业，白酒是以粮食为主要原料，需要经过固态发酵、蒸桶蒸馏等工序，传统的制造方法主要依靠人工完成，对于人工的经验依赖性强，需要大量人力才能完成，劳动力成本很高，整体生产效率较低。
在装甑步骤中，现有的自动装甑设备通常是采用订购ABB机器人抓取及抛洒物料，主要存在以下缺陷：1、现有的物料输送方式通常是敞开式输送，再由装甑机器人抓取，送料计量、速度以及连续性较差。2、物料直接从甄桶上方抛洒进入甄桶，会造成下层已有物料被压实，影响后续的蒸酒效果。3、在装甑过程中，顺序铺撒或通过传感器探测甑内的物料厚度进行铺撒，在这个过程中，下方物料蒸出的蒸汽是非均匀跑冒的，蒸汽会从敞开的甄桶上方逸散，较为浪费。
经过检索，发现以下较为接近的现有包装系统有关的专利文献。
全自动装甑机器人系统(CN203781376U)，包括给料机构、布料机构、装甑机器人和甑桶，所述给料机构包括给料斗及与其顶部进料口相接的上料装置，所述给料斗底部的卸料口开闭通过气缸控制；所述布料机构包括扇形结构的布料斗及设于其底部的扇形输送装置、摊平装置；所述装甑机器人包括驱动系统、机架及转动连接于机架上的旋转臂Ⅰ，布料机构安装在旋转臂Ⅰ上，布料斗的进料口与布料口分别移位衔接给料斗的卸料口和甑桶进料口，所述装甑机器人的驱动系统信号连接上料装置的驱动电机和气缸的驱动装置。本发明完全取代了原始的人工装甑工作，装甑快速、均匀，突破酿酒全自动机械化发展的瓶颈。
经过对比，本专利申请所要求保护的技术内容与现有技术区别较大，实际解决的技术问题也有较大区别，本专利申请技术内容具有较强的创新性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种以酿酒产业的重大需求为核心，采用虚拟样机设计与物理原型样机开发相结合的方式，研发一种基于传统酿造工艺的柔性撒料的智能上甑机器人工作方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种柔性撒料的智能上甑机器人工作方法，其特征在于：步骤为：
⑴升降驱动装置控制升降架上下移动，调节撒料高度；
⑵物料通过进料斗进入一级送料臂，一级送料臂内的送料电机驱动螺旋送料杆转动，定向推送将一级送料臂内的物料向前推送，物料通过一级送料臂前端的送料通道下落进入二级送料臂，二级送料臂内的螺旋送料杆驱动物料向前推送，落入竖直送料臂，自由下落到缓冲送料臂内，最终由撒料出口平缓的洒入甄桶内；
⑶物料松散的铺撒在甄桶内，一级送料臂、二级送料臂以及缓冲送料臂配合转动，将物料送到甄桶内任意位置；
同时，通过红外相机检测系统实时检测甄桶内的蒸汽漏气位置，快速补充酒醅的抛洒，防止漏气；
⑷根据撒料情况，升降架向上移动，层层铺撒酒醅，直至装满甄桶，加盖甄桶盖。
而且，所述一级送料臂与二级送料臂之间安装有转动控制装置，具体为：一级送料臂与二级送料臂的连接通道的接口密封而且自由转动，且一级送料臂与二级送料臂之间安装有齿轮组，该齿轮组由驱动电机驱动进行转动，控制二级送料臂进行水平摆转；
在二级送料臂与竖直送料臂之间安装转动控制装置，由控制系统控制竖直送料臂进行自动转轴，控制转动速度和转动角度，从而带动缓冲送料臂进行360°旋转，在甄桶内无死角撒料。
而且，在竖直送料臂下端出口对应的缓冲送料臂内安装有一水平设置的承载平台，该承载平台的前后两侧分别安装有两个辊轴并且在该两个辊轴上驱动安装有一传送带，上方落下的物料掉落在传送带上，由传送带驱动水平移动最终平缓地送出撒料出口。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明可以全自动化进行原料的输送及播撒，为不破坏酒醅物理特性，独创的手臂内双螺杆推进送料机构，结构紧凑，可实现连续洒料，保证物料传送安全稳定以及卫生性，有效控制送料速度和剂量，模拟人手进行抛洒酒醅的“轻、薄、准、松、平、匀”的要求，无待料等候时间，提高效率。
2、本机器人通过红外相机完成视觉数据采集，并且红外视觉图像处理技术指挥撒料位置，由于蒸汽与酒醅的温度存在温度差，一旦有微小的蒸汽漏出，都可以通过红外相机进行捕捉，从而为控制系统提供定位信息，从而驱动机器人运动到漏气位置，进行酒醅的抛洒，从而覆盖漏气点，准确度高，快速补铺漏气点，避免漏气，蒸馏效果好，完全实现智能生产，提升效率，并且提升加工质量。
3、本机器人基于刚柔动力学、柔性机器人动态仿真、空间动态测量及系统刚度研究、非线性控制策略的研究等内容。根据跟定末端给定轨迹，求取构件名义构型变量，然后将该构型变量作为已知，构建机械手的逆动力学模型，并借助离散傅立叶变换采用数值法求解了关节驱动力矩，并在时域下通过直接数值积分，求解了机械手的弹性构型变量。
4、本机器人安装的柔性送料送料端承载平台，承载平台高度可控制，有效保证酒醅平缓的洒落在甄桶内，从而使铺撒的酒醅保持疏松，提升后期蒸馏的加工效果；而且，承载平台可以自转，在甄桶内无死角洒料运行。
5、本发明输送可精准控制，能够实现洒料薄、柔、匀，提升出酒率。达到轻撒薄铺、见气洒料、洒料点准确、醋面要平以形成松散均匀的微孔结构。
附图说明
图1为机器人结构主视图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1的左视图；
图4为图3中A-A向剖视图；
图5为图4中的B部放大图；
图6为本机器人工作状态立体图。
附图标记表示：1立架,2进料斗，3升降架，4一级送料臂，5驱动电机，6齿轮组，7二级送料臂，8竖直送料臂，9缓冲送料臂，10撒料出口，11基座，12升降驱动装置，13送料通道,14螺旋送料杆，15送料电机,16传送带，17承载平台，18辊轴。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种柔性撒料的智能上甑机器人工作方法，包括基座11、立架1、升降架3、一级送料臂4、二级送料臂7、竖直送料臂8以及缓冲送料臂9，
在基座11上端竖直安装里有立架1，立架上驱动安装有一升降架3，该升降架由升降驱动装置12驱动沿立架上下移动；在升降架内水平悬臂式安装有一级送料臂4，该一级送料臂的悬臂端水平转动安装有二级送料臂7的一端，二级送料臂的另一端下方封闭安装有竖直送料臂8的上端，该竖直送料臂为中空的筒形结构，竖直送料臂下端安装有缓冲送料臂9的一端，缓冲送料臂的另一端安装有撒料出口10；
一级送料臂与二级送料臂之间安装有转动控制装置，由控制系统控制二级送料臂进行水平往复摆动，具体为：一级送料臂与二级送料臂的连接通道的接口密封而且自由转动，且一级送料臂与二级送料臂之间安装有齿轮组6，该齿轮组由驱动电机5驱动进行转动，控制二级送料臂进行水平摆转；
在二级送料臂与竖直送料臂之间安装转动控制装置，由控制系统控制竖直送料臂进行自动转轴，转动速度和转动角度可控制，从而带动缓冲送料臂进行360°旋转，在甄桶内无死角撒料；
一级送料臂和二级送料臂均为中空圆筒形结构，一级送料臂上端固装有一进料斗2用于输入物料；在一级送料臂内同轴安装有螺旋送料杆14，螺旋送料杆的一端伸出一级送料臂的后端并同轴安装有送料电机15，螺旋送料杆的另一端下方的一级送料臂上制有送料通道13，该送料通道下端连通二级送料臂7，二级送料臂内同轴安装有另一螺旋送料杆以及送料电机；
在竖直送料臂下端出口对应的缓冲送料臂内安装有一水平设置的承载平台17，该承载平台的前后两侧分别安装有两个辊轴并且在该两个辊轴上驱动安装有一传送带16，上方落下的物料掉落在传送带上，由传送带驱动水平移动最终平缓地送出撒料出口。
本专利申请对于电控系统不作详细描述。
本机器人工作方法：
⑴升降驱动装置控制升降架上下移动，调节撒料高度；
⑵物料通过进料斗进入一级送料臂，一级送料臂内的送料电机驱动螺旋送料杆转动，定向推送将一级送料臂内的物料向前推送，物料通过一级送料臂前端的送料通道下落进入二级送料臂，二级送料臂内的螺旋送料杆驱动物料向前推送，落入竖直送料臂，自由下落到缓冲送料臂内，最终由撒料出口平缓的洒入甄桶内；
送料电机的转动速度由控制系统智能调节控制；
⑶物料松散的铺撒在甄桶内，一级送料臂、二级送料臂以及缓冲送料臂配合转动，可以灵活地将物料送到甄桶内任意位置；
同时，通过红外相机检测系统实时检测甄桶内的蒸汽漏气位置，快速补充酒醅的抛洒，防止漏气；
⑷根据撒料情况，升降架向上移动，层层铺撒酒醅，直至装满甄桶，加盖甄桶盖。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (3)
1.一种柔性撒料的智能上甑机器人工作方法，其特征在于：步骤为：
⑴升降驱动装置控制升降架上下移动，调节撒料高度；
⑵物料通过进料斗进入一级送料臂，一级送料臂内的送料电机驱动螺旋送料杆转动，定向推送将一级送料臂内的物料向前推送，物料通过一级送料臂前端的送料通道下落进入二级送料臂，二级送料臂内的螺旋送料杆驱动物料向前推送，落入竖直送料臂，自由下落到缓冲送料臂内，最终由撒料出口平缓的洒入甄桶内；
⑶物料松散的铺撒在甄桶内，一级送料臂、二级送料臂以及缓冲送料臂配合转动，将物料送到甄桶内任意位置；
同时，通过红外相机检测系统实时检测甄桶内的蒸汽漏气位置，快速补充酒醅的抛洒，防止漏气；
⑷根据撒料情况，升降架向上移动，层层铺撒酒醅，直至装满甄桶，加盖甄桶盖。
2.根据权利要求1所述的柔性撒料的智能上甑机器人工作方法，其特征在于：所述一级送料臂与二级送料臂之间安装有转动控制装置，具体为：一级送料臂与二级送料臂的连接通道的接口密封而且自由转动，且一级送料臂与二级送料臂之间安装有齿轮组，该齿轮组由驱动电机驱动进行转动，控制二级送料臂进行水平摆转；
在二级送料臂与竖直送料臂之间安装转动控制装置，由控制系统控制竖直送料臂进行自动转轴，控制转动速度和转动角度，从而带动缓冲送料臂进行360°旋转，在甄桶内无死角撒料。
3.根据权利要求1所述的柔性撒料的智能上甑机器人工作方法，其特征在于：在竖直送料臂下端出口对应的缓冲送料臂内安装有一水平设置的承载平台，该承载平台的前后两侧分别安装有两个辊轴并且在该两个辊轴上驱动安装有一传送带，上方落下的物料掉落在传送带上，由传送带驱动水平移动最终平缓地送出撒料出口。
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