CN107081390A - 全自动冲床送料机、全自动冲床送料机纠偏方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动冲床送料机、全自动冲床送料机纠偏方法及系统。该全自动冲床送料机的送料辊固定于所述板材运动控制平台上，送料辊用于驱动所述板材沿进给方向运动；辅助摄像机安装于板材的上方，辅助摄像机和冲头的相对位置坐标固定，辅助摄像机用于对冲头下方的板材进行拍摄，辅助摄像机拍摄的图像中包含板材的边缘等特征信息；所述送料机的控制器对辅助摄像机拍摄的图像中板材边缘的位置进行处理和分析，得到冲头下方板材的偏移量；送料机的控制器控制伺服电机根据偏移量对板材运动控制平台进行调整，以对板材的偏移量进行补偿。本发明提供的送料机、纠偏方法及系统能够解决全自动冲床送料机中板材走偏的技术问题。

Description

全自动冲床送料机、全自动冲床送料机纠偏方法及系统

技术领域

本发明涉及全自动送料领域，特别是涉及一种全自动冲床送料机、全自动冲床送料机纠偏方法及系统。

背景技术

当前，依靠冲床冲压加工完成的各种零件应用数量巨大，而这些零件很大一部分要依靠手工操作来完成板材的送料、排料和冲压等工作，不仅危险性较大，而且效率、质量、材料利用率等指标也难以保证，另外，对于重量或尺寸稍大的原材料(金属板材)，仅靠单个人力难以将材料送上冲床，又没有合适的送料机构来完成送料工作，大大限制了这类材料的加工利用。

为了解决这一问题，尽可能减少人工参与，市场上陆续推出了冲床自动送料机。旧的冲床可以保留，只需要加入自动送料机，同时在上位机(送料机的控制计算机)软件中读取工件的CAD图形文件，预先进行工件的排料，就可以将普通冲床进行改造，实现自动送料，达到“机器换人”的目的。

目前，在冲床自动化送料机研发方面，国内市场上主要有以下几种类型：

(1)纯机械联动的送料机。依靠冲床的运动行程控制材料的送料(或步进)，该形式的送料机结构简单，成本低廉，但是对原材料的要求严格，必须是同一类型的整板材料，因此只适合于少数几种规则形状原材料的加工(如长条形圈带料)。

(2)半自动化的辅助设备，依靠实际获取的原材料尺寸进行固定点位的编程，依靠简单的数控系统进行点位步进，这同样限制了对原材料的灵活加工，只适用于同种规格、大批量原材料的一次性加工。

(3)采用机器视觉技术的自动送料机。利用计算机，在给定形状的板材(多为长方形或者带状材料)上进行多种规则零件(如圆形、方形)以及少数几种不规则形状零件进行排列组合及自动编程，从而实现整个冲压生产的自动化。

然而，受限于加工精度等问题，驱动板材完成进给运动的胶辊很难保证在轴线方向上的直径尺寸是完全一致的，因此，在轴线方向上胶辊的摩擦力也是难以保证完全一致的；其次，使用过程中胶辊的磨损情况也不尽相同，从而造成胶辊的摩擦力在轴线方向上难以保证完全一致；另外，当板材上有油污等附着物时，也会使得板材各处的摩擦力各不相同。因此，上述原因会造成板材在进给运动过程中发生“走偏”现象。现有的全自动送料机，有很大一部分会出现材料“走偏”的问题，从而使得废品率增加，材料利用率降低，有时甚至损坏冲压模具。

针对上述自动送料机的走偏问题，目前采取的措施是：(1)对胶辊进行严格的挑选，尽可能保证其在轴线(长度)方向上胶辊的直径是处处一致的，但是，实际生产中要做到这一点是非常困难和耗费人工的；(2)调节胶辊两端压紧弹簧的压紧力(亦即改变胶辊与板材的压紧力)，从而改变了胶辊施加到板材上的摩擦力，以此来补偿因胶辊加工精度造成的板材走偏问题(摩擦力大的地方板材的进给速度高)。但是，上述措施存在的问题是：(1)由于胶辊数量较多(6-8根)，故在对各个胶辊两端的弹簧压紧力进行调节时，其各个棍子压紧力调节的一致性难以保证，调节的难度很大，对调节人员的技术水平要求很高；(2)无法做到“一劳永逸”，因为胶辊在使用过程中各处的磨损是不相同的，另外，板材上有油污等附着物时，板材各处的摩擦系数(与摩擦力成正比)是各不相同的，因此，针对这些情况，依靠调节胶辊两端弹簧的压紧力是无法防止板材走偏的。

发明内容

本发明的目的是提供一种全自动冲床送料机、全自动冲床送料机纠偏方法及系统，能够解决全自动冲床送料机中板材走偏的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种全自动冲床送料机，所述冲床送料机包括：板材运动控制平台、送料辊、冲头、辅助摄像机、伺服电机和运动控制计算机；

所述板材运动控制平台位于水平面上，所述送料辊固定于所述板材运动控制平台上，所述送料辊用于驱动所述板材沿进给方向运动，所述冲头位于所述板材运动控制平台的上方，所述冲头做上下运动，完成工件的冲压；将所述进给方向标记为X方向，将水平面上与所述进给方向垂直的方向标记为Y方向；

所述辅助摄像机安装于所述板材的上方，所述辅助摄像机和所述冲头在XY平面内的位置坐标固定，所述辅助摄像机用于对所述冲头下方的板材进行拍摄，所述辅助摄像机拍摄的图像中包含所述板材的特征信息，所述板材的特征信息包括板材的边缘位置；所述运动控制计算机对所述辅助摄像机拍摄的图像中板材的特征信息进行处理和分析，得到所述冲头下方的板材沿所述Y方向的偏移量；所述伺服电机根据所述板材的偏移量在所述Y方向上对所述板材运动控制平台进行调整，以对所述偏移量进行补偿。

可选的，所述辅助摄像机安装在靠近所述冲头的位置，且安装在所述板材的上方、靠近板材表面的位置上。

可选的，所述全自动冲床送料机还包括主摄像头，所述主摄像头安装于所述板材运动控制平台的上方，所述主摄像头用于对所述板材进行拍摄，得到包含所述板材宽度信息和长度信息的图像。

可选的，所述运动控制计算机还用于根据所述主摄像机拍摄的板材图像，完成对给定工件的优化套料。

本发明还提供了一种全自动冲床送料机送料板材的纠偏方法，所述方法应用于本发明提供的全自动冲床送料机中，所述方法包括：

运动控制计算机获取辅助摄像机拍摄到的图像，记为拍摄图像；

运动控制计算机对所述拍摄图像进行分析，得到冲头下方的板材沿Y方向的偏移量；

运动控制计算机驱动伺服电机运动，使板材运动控制平台进沿Y方向运动，对所述偏移量进行补偿。

可选的，运动控制计算机对所述拍摄图像进行分析，得到冲头下方的板材沿Y方向的偏移量，具体包括：

获取所述冲头下方板材边缘在所述Y方向上的理想位置坐标，所述理想位置坐标为在所述板材不发生偏移时，所述板材的特征信息所在的位置坐标；

确定所述拍摄图像中所述冲头下方的板材的特征信息在所述Y方向上的实际位置坐标；

对所述理想位置坐标和所述实际位置坐标进行比较，得到所述板材沿所述Y方向的偏移量。

本发明还提供了一种全自动冲床送料机送料板材的纠偏系统，所述系统包括：

拍摄图像获取模块，用于获取辅助摄像机拍摄到的图像，记为拍摄图像；

偏移量确定模块，用于对所述拍摄图像进行分析，得到冲头下方的板材沿Y方向的偏移量；

偏移量补偿模块，用于驱动伺服电机转动，使板材运动控制平台沿Y方向运动，对所述偏移量进行补偿。

可选的，所述偏移量确定模块，具体包括：

设定位置坐标获取单元，用于获取所述冲头下方板材边缘在所述Y方向上的理想位置坐标，所述理想位置坐标为在所述板材不发生偏移时，所述板材的特征信息所在的位置坐标；

实际位置坐标确定单元，用于确定所述拍摄图像中所述冲头下方的板材的特征信息在所述Y方向上的实际位置坐标；

偏移量确定单元，用于对所述理想位置坐标和所述实际位置坐标进行比较，得到所述板材沿所述Y方向的偏移量。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明通过在冲头附近安装辅助摄像机，采用辅助摄像机对冲头下方的板材进行拍照，根据拍摄的图像中板材的特征信息(特征信息包括板材的边缘位置等信息)的位置确定板材的偏移量，通过伺服电机对送料机的板材运动控制平台进行调整，完成对板材偏移量的补偿，使得板材的偏移量得到校正。从而避免了由于板材的走偏所带来的其他问题和危害。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例板材偏斜不良影响第一示意图；

图2为本发明实施例板材偏斜不良影响第二示意图；

图3为本发明实施例全自动冲床送料机主视图；

图4为本发明实施例全自动冲床送料机俯视图；

图5为本发明实施例运动控制器的工作原理图；

图6为本发明实施例全自动冲床送料机的纠偏方法流程图；

图7为本发明实施例全自动冲床送料机的纠偏系统结构示意图。

1、板材运动控制平台2、规划的工件位置3、板材4、冲头当前位置5、冲压后的板材位置6、主摄像机7、送料辊8、冲头9、辅助摄像机

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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的一部分实施例，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做出创造性劳动的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。

本发明的目的是提供一种全自动冲床送料机、全自动冲床送料机纠偏方法及系统，能够解决全自动冲床送料机中板材走偏的技术问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例板材偏斜不良影响第一示意图，如图1所示，由于板材的走偏，当前冲头位置4已经没有完全处于板材之上，造成的后果是加工完成的工件存在缺口。图2为本发明实施例板材偏斜不良影响第二示意图，如图2所示，由于板材的走偏，规划的工件位置2已经不在板材之上了。可见，板材的走偏不仅带来了材料的浪费，而且，使产品的合格率降低了。

图3为本发明实施例全自动冲床送料机主视图，图4为本发明实施例全自动冲床送料机俯视图，如图3、图4所示，本发明提供了一种能够防止板材跑偏的自动冲床送料机，该送料机包括：板材运动控制平台1、送料辊7、冲头8、辅助摄像机9、伺服电机和运动控制计算机；

所述板材运动控制平台1位于水平面上，所述送料辊7固定于所述板材运动控制平台1上，送料辊7在本领域也称为胶辊，所述送料辊7用于驱动所述板材303沿进给方向运动，所述进给方向垂直于所述冲头8运动的方向，所述冲头位于所述板材运动控制平台1的上方，所述冲头8做上下运动，完成工件的冲压；将所述进给方向标记为X方向，将水平面内与所述X方向垂直的方向标记为Y方向；

所述辅助摄像机9安装于所述板材3的上方并尽量靠近冲头(在安装位置允许的情况下)，所述辅助摄像机9和所述冲头8在XY平面内的位置坐标固定，即辅助摄像机9和所述冲头8相对于X轴与Y轴相交的坐标原点的位置固定，所述辅助摄像机9用于对所述冲头8下方的板材3进行拍摄，所述辅助摄像机9拍摄的图像中包含所述板材3的特征信息，特征信息包括板材的边缘位置以及其它能够计算出位置偏差的特征点，比如，圆形冲压件的圆心位置；所述运动控制计算机对所述辅助摄像机9拍摄的图像中板材3的特征信息进行分析，得到所述冲头8下方的板材3沿所述Y方向的偏移量；所述伺服电机根据所述板材3的偏移量在所述Y方向上对所述板材运动控制平台1进行调整，以对所述偏移量进行补偿。

所述辅助摄像机9安装在所述板材3边缘的上方，并尽量靠近冲头所在的位置。

所述全自动冲床送料机还包括主摄像头6，所述主摄像头6安装于所述板材运动控制平台1的上方，所述主摄像头6用于对所述板3材进行拍摄，得到包含所述板材宽度、长度等信息的图像。

所述控制计算机还用于根据所述主摄像机6拍摄的板材图像，完成对给定工件的优化套料(排布)。

作为本发明的又一实施例，为了对板材的“走偏”现象进行纠偏，首先需要对板材是否走偏进行识别，为此，在尽量靠近冲头的位置(在空间上能够布置，不产生干涉的情况下)安装一个辅助摄像头，该摄像头的作用是：能够识别出板材的边缘(或者其它用于确定板材是否走偏的特征信息)等特征信息。因为辅助摄像头的位置坐标是已知的，故知道了板材的边缘之后，就可知道板材是否产生了“走偏”现象，并且还可以计算出其偏移量的大小。由于该辅助摄像头拍摄的区域只限于板材边缘及其附近很小的区域，故即便是利用市面上出售的价格低廉的小型摄像头，也可以得到足够的分辨率(其摄像头的全部像素点只用于很小区域内的物体的识别，故精度是很高的)，因此，本方案即便是增加了一个辅助摄像头，其成本的增加也是很少的。

在本发明的实施过程中，还用到了如下几项技术：

板材边缘提取和偏移量计算技术：借助辅助摄像头，通过图像处理技术就可找出判断板材是否走偏的特征点，例如板材边缘(或者其它用于确定板材是否走偏的特征信息)，由此就可得到板材“走偏”的偏移量。

偏移量自动补偿控制技术：经过上述步骤得到板材走偏的偏移量之后，通过送料机的运动控制器就可对其进行补偿，将板材的偏移量补偿掉，从而保证冲头与板材的正确位置。图5为本发明实施例中运动控制器的工作原理图，如图5所示，运动控制器通过控制伺服电机的运动可对板材的偏移量进行补偿。

本发明提供的纠偏方案价格低廉，容易实现。由于该摄像头的作用仅仅是为了识别出板材是否走偏，亦即该辅助摄像头拍摄的区域只限于板材的边缘部分即可，故即便是利用市面上出售的价格低廉的小型摄像头，也可以得到足够的分辨率(其摄像头的全部像素点只用于很小区域内的物体的识别，故精度是很高的)，因此，本方案增加的成本是很小的。

本发明提供的纠偏方案可以实时、自动地对板材的走偏进行补偿，无需人工的干预。因为辅助摄像头的位置坐标是已知的，故依靠辅助摄像头就可实时检测板材的边缘相对于绝对位置坐标的偏移量，当发现板材走偏时，依靠送料机的控制系统(控制计算机)对走偏数值进行补偿，从而从根本上解决了材料的走偏问题。由于是实时的检测方法，故不仅对胶辊加工精度造成的走偏问题可以进行补偿，而且对使用过程中因胶辊的磨损造成的走偏问题可以进行补偿，除此之外，对板材上存在油污等附着物、各处的摩擦系数不同所引起的走偏也可以进行实时的补偿，因此，本发明无需繁琐的人工调整就可保证冲头相对于板材始终处于理想位置上，从而实现了全自动、实时化的“机器”补偿，达到了智能化、自动化的目的。

本发明还提供了一种全自动冲床送料机送料板材的纠偏方法，所述方法应用于本发明提供的全自动冲床送料机中，图6为本发明实施例全自动冲床送料机的纠偏方法流程图，如图6所示，所述方法包括：

步骤601：获取辅助摄像机拍摄到的图像，记为拍摄图像；

步骤602：对所述拍摄图像进行分析，得到冲头下方的板材沿Y方向的偏移量；

步骤603：驱动伺服电机转动，使板材运动控制平台沿Y方向运动，对所述板材的偏移量进行补偿。

其中，步骤602具体包括：获取所述冲头下方板材边缘在所述Y方向上的理想位置坐标，所述理想位置坐标为在所述板材不发生偏移时，所述板材的特征信息所在的位置坐标；

确定所述拍摄图像中所述冲头下方的板材边缘在所述Y方向上的实际位置坐标；

对所述理想位置坐标和所述实际位置坐标进行比较，得到所述板材沿所述Y方向的偏移量。

本发明还提供了一种全自动冲床送料机送料板材的纠偏系统，图7为本发明实施例全自动冲床送料机的纠偏系统结构示意图，如图7所示，所述系统包括：

拍摄图像获取模块701，用于获取辅助摄像机拍摄到的图像，记为拍摄图像；

偏移量确定模块702，用于对所述拍摄图像进行分析，得到冲头下方的板材的特征信息沿Y方向的偏移量，可以为板材边缘沿Y方向的偏移量；

偏移量补偿模块703，用于驱动伺服电机转动，使板材运动控制平台沿Y方向运动，对所述偏移量进行补偿。

其中，偏移量确定模块702具体包括：

理想位置坐标获取单元，用于获取所述冲头下方板材边缘在所述Y方向上的理想位置坐标，所述理想位置坐标为在所述板材不发生偏移时，所述板材的特征信息所在的位置坐标；

实际位置坐标确定单元，用于确定所述拍摄图像中所述冲头下方的板材边缘在所述Y方向上的实际位置坐标；

偏移量确定单元，用于对所述理想位置坐标和所述实际位置坐标进行比较，得到所述板材沿所述Y方向的偏移量。

本发明提供的全自动冲床送料机、全自动冲床送料机纠偏方法及系统通过在冲头附近安装辅助摄像机，采用辅助摄像机对冲头下方的板材边缘区域进行拍照，根据拍摄的图像中板材边缘的位置(或者其它用于确定板材是否走偏的特征信息)确定板材的偏移量，通过伺服电机对送料机的板材运动控制平台进行调整，来对板材偏移量进行补偿，最终使得冲头与板材的相对位置始终处在理想的位置上，从而避免了由于板材的走偏所带来的危害。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种全自动冲床送料机，其特征在于，所述冲床送料机包括：板材运动控制平台、送料辊、冲头、辅助摄像机、伺服电机和运动控制计算机；

所述板材运动控制平台位于水平面上，所述送料辊固定于所述板材运动控制平台上，所述送料辊用于驱动所述板材沿进给方向运动，所述冲头位于所述板材运动控制平台的上方，所述冲头做上下运动，完成工件的冲压；将所述进给方向标记为X方向，将水平面上与所述进给方向垂直的方向标记为Y方向；

所述辅助摄像机安装于所述板材的上方，所述辅助摄像机和所述冲头在XY平面内的位置坐标固定，所述辅助摄像机用于对所述冲头下方的板材进行拍摄，所述辅助摄像机拍摄的图像中包含所述板材的特征信息，所述板材的特征信息包括板材的边缘位置；所述运动控制计算机对所述辅助摄像机拍摄的图像中板材的特征信息进行处理和分析，得到所述冲头下方的板材沿所述Y方向的偏移量；所述伺服电机根据所述板材的偏移量在所述Y方向上对所述板材运动控制平台进行调整，以对所述偏移量进行补偿。

2.根据权利要求1所述的全自动冲床送料机，其特征在于，所述辅助摄像机安装在靠近所述冲头的位置，且安装在所述板材的上方、靠近板材表面的位置上。

3.根据权利要求1所述的全自动冲床送料机，其特征在于，所述全自动冲床送料机还包括主摄像头，所述主摄像头安装于所述板材运动控制平台的上方，所述主摄像头用于对所述板材进行拍摄，得到包含所述板材宽度信息和长度信息的图像。

4.根据权利要求3所述的全自动冲床送料机，其特征在于，所述运动控制计算机还用于根据所述主摄像机拍摄的板材图像，完成对给定工件的优化套料。

5.一种全自动冲床送料机送料板材的纠偏方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1所述的全自动冲床送料机中，所述方法包括：

运动控制计算机获取辅助摄像机拍摄到的图像，记为拍摄图像；

运动控制计算机对所述拍摄图像进行分析，得到冲头下方的板材沿Y方向的偏移量；

运动控制计算机驱动伺服电机运动，使板材运动控制平台进沿Y方向运动，对所述偏移量进行补偿。

6.根据权利要求5所述的全自动冲床送料机送料板材的纠偏方法，其特征在于，运动控制计算机对所述拍摄图像进行分析，得到冲头下方的板材沿Y方向的偏移量，具体包括：

获取所述冲头下方板材边缘在所述Y方向上的理想位置坐标，所述理想位置坐标为在所述板材不发生偏移时，所述板材的特征信息所在的位置坐标；

确定所述拍摄图像中所述冲头下方的板材的特征信息在所述Y方向上的实际位置坐标；

对所述理想位置坐标和所述实际位置坐标进行比较，得到所述板材沿所述Y方向的偏移量。

7.一种全自动冲床送料机送料板材的纠偏系统，其特征在于，所述系统包括：

拍摄图像获取模块，用于获取辅助摄像机拍摄到的图像，记为拍摄图像；

偏移量确定模块，用于对所述拍摄图像进行分析，得到冲头下方的板材沿Y方向的偏移量；

偏移量补偿模块，用于驱动伺服电机转动，使板材运动控制平台沿Y方向运动，对所述偏移量进行补偿。

8.根据权利要求7所述的全自动冲床送料机送料板材的纠偏系统，其特征在于，所述偏移量确定模块，具体包括：

设定位置坐标获取单元，用于获取所述冲头下方板材边缘在所述Y方向上的理想位置坐标，所述理想位置坐标为在所述板材不发生偏移时，所述板材的特征信息所在的位置坐标；

实际位置坐标确定单元，用于确定所述拍摄图像中所述冲头下方的板材的特征信息在所述Y方向上的实际位置坐标；

偏移量确定单元，用于对所述理想位置坐标和所述实际位置坐标进行比较，得到所述板材沿所述Y方向的偏移量。