CN108544108B - 一种自动生成激光切割零件分拣流程的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自动生成激光切割零件分拣流程的方法，可应用于激光切割自动分拣领域。本发明首先通过指令解析将激光切割G代码解析为零件图形；然后通过计算确定每个零件在拾取时采用的吸盘型号和拾取位置；最后通过调整吸盘使用顺序以提高零件分拣效率。本发明能够实现适用于任意排版的激光切割零件的自动抓取，特别是多种复杂设计形状混排的激光切割，能够分别针对一整张板材上面的每个零件计算出最适合的吸盘型号，并确定零件上的最佳拾取点，实现无需人工干预的分拣，较之现有的人工分拣有明显优势，实现彻底的人机分离，提高生产效率和安全性。

Description

一种自动生成激光切割零件分拣流程的方法
技术领域
本发明涉及激光切割零件的自动分拣技术领域，具体涉及一种自动生成激光切割零件分拣流程的方法。
背景技术
激光切割在金属板材切割领域受到了越来越广泛的关注，是一种利用激光束聚焦后的高能量密度实现板材切割的加工方式，在电气制造、汽车、仪表开关、纺织机械、输机械、家电制造、电梯设备制造、食品工业等多个领域都具有较大的市场需求。
高能量密度的激光束使得板材迅速汽化蒸发形成孔洞、随着光束与材料相对线性移动、使孔洞连续形成宽度很窄的切缝，具备热变形小、切口整齐、加工精度高等特点。通过计算机编程，激光切割专机或机器人能够实现复杂曲线的数控切割，具备较高的精确度和柔性，且切割过程自动化程度高，通过计算机程序的优化，能够对复杂切割图形进行排版，尽可能利用材料，节约成本。
目前常见的激光切割设备虽然能够实现自动切割，但零件分拣环节仍然多采用人工分拣的方式，效率受到制约。部分采用自动分拣的激光切割生产仍以形状规则的排布整齐的零件为主，采用吸盘阵列进行统一拾取和统一放置，这一做法存在两个问题：1、该方法在拾取切割零件之后无法实现零件的自动集中码放，后续仍需要人工操作；2、考虑到激光切割排版通过优化后不同形状的零件通常会出现混排，不同形状及大小的零件所要求的吸盘尺寸和拾取位置均不相同，采用矩阵排布的吸盘阵列难以满足要求。因此在零件分拣环节仍然采用人工分拣的方式，成本居高不下，且无法实现人机分离，存在一定的生产安全隐患。
为了实现自动拾取切割完成的零件并将其与废料分离、且准确放置到相对应的成品框内，需要吸盘系统前往对应的切割零件上方进行拾取，继而将拾取的零件放置到指定位置，对于不同形状和尺寸的激光切割零件，需要选择最适合的吸盘和拾取位置进行拾取，避免真空吸盘漏气或拾取重心不稳导致的分拣失败。针对不同切割排版方案，需要计算机程序根据切割图纸自动生成完整的抓取方案，包含抓取顺序、选择吸盘的型号、吸盘在执行拾取作业时与工件的相对位置等内容。
鉴于上述现有方法的缺陷，发明人基于该领域多年丰富的实务经验及专业知识，经过不断的研究、设计，并经反复试验及改进，提出一种自动生成零件分拣策略的方法。该方法能够适用于任意排版的激光切割零件，对于不同样式混合排版的激光切割零件分拣任务，能够根据激光切割G代码生成分拣策略和分拣流程，具备实现智能分拣的实用价值。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种用于激光切割零件分拣的方法，在激光切割排版图纸确定后即可自动生成分拣策略，结合视觉系统对激光切割零件的识别与定位，实现无需人工干预的零件分拣。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种自动生成激光切割零件分拣流程的方法，包括以下步骤：
(1)图形生成：由计算机根据激光切割G代码生成板材上各零件的图形和各零件坐标系原点在板材上的位置；
(2)吸盘选择：计算第i个零件图形最大内接圆的直径Di和圆心位置Oi，将直径小于最大内接圆直径Di的吸盘标记为候选吸盘，记为Vi；
(3)重心定位：计算第i个零件重心的位置坐标Gi；
(4)位置预确定：计算零件最大内接圆的圆心位置Oi到零件重心Gi的距离，记为Li(i＝1,2,…,n)，并将Oi作为吸盘拾取零件时吸盘圆心在零件平面上的候选位置；
(5)位置调整：通过对零件最大内接圆的圆心位置Oi与零件重心位置Gi关系的衡量，判断是否对吸盘拾取零件时吸盘圆心在零件平面上的候选位置进行调整；
(6)分拣排序：将各零件对应的候选吸盘{V1,V2,…,Vn}按照从小到大的顺序进行重新排序，并按照此排序执行吸盘更换和零件分拣。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的一种自动生成激光切割零件分拣流程的方法，其中在图形生成步骤中，由计算机对激光切割G代码的机床运动轨迹和切割指令进行指令解析，将G代码转化为各零件切割边缘的直线或圆弧方程，由直线或圆弧组成封闭图形。
前述的一种自动生成激光切割零件分拣流程的方法，其中的指令解析是指将直线运动指令解析为直线段起止点坐标，将圆弧运动指令解析为圆心坐标、弧度值与起止点坐标。
前述的一种自动生成激光切割零件分拣流程的方法，其中在位置调整步骤中，如果则将最大内接圆的圆心位置Oi确定为采用吸盘拾取零件时吸盘圆心在该平面上的位置，其中Ni为OiGi连线延长线被零件外轮廓截取的最长线段长度；如果在吸盘集合中选择比候选吸盘Vi直径小一号的吸盘Vi′，在OiGi连线上进行搜索使得吸盘Vi′能够包含在零件范围内的吸盘位置Pi，如不存在满足条件的点Pi，则选择比吸盘Vi′直径小一号的吸盘Vi″，以此类推，直至找到满足条件的点Pi。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明能够适用于任意排版的激光切割零件，自动生成抓取流程，实现无需人工干预的零件分拣，节约人力成本，实现彻底的人机分离，提高生产安全性。
2、通过对整张板材上面单个零件的形状、尺寸、重心位置等特征进行分析，结合材料密度和板材厚度，能够计算出最适合分拣的吸盘型号，并根据零件形状特征确定最佳拾取点的位置，在避免吸盘漏气的同时使拾取点尽量离零件中心近，为成功拾取零件提供保障。
3、在完成整张板材上各个的零件抓取策略之后，根据选择的吸盘型号进行排序，能够尽可能减少换吸盘的次数，优化分拣流程，提高效率。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例并配合附图进行详细说明。
附图说明
图1是发明的方法流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种自动生成激光切割零件分拣流程的方法其具体实施方式、特征及其功效进行详细说明。
请结合图1，本发明提供了一种自动生成激光切割零件分拣流程的方法，包括以下步骤：
(1)图形生成：由计算机根据激光切割G代码生成板材上各零件的图形和各零件的坐标系原点在板材上的位置。具体的，由计算机根据激光切割G代码的机床运动轨迹和切割指令，通过指令解析，将G代码转化为各零件切割边缘的直线或圆弧方程，由直线段或圆弧组成封闭图形。指令解析包括但不限于如下内容：将直线运动指令解析为直线段起止点坐标，将圆弧运动指令解析为圆心坐标、弧度值与起止点坐标。
(2)吸盘选择：计算第i个零件图形最大内接圆的直径Di和圆心位置Oi，将直径小于最大内接圆直径Di的吸盘标记为候选吸盘，记为Vi；
(3)重心定位：计算第i个零件重心的位置坐标Gi；
(4)位置预确定：计算零件最大内接圆的圆心位置Oi到零件重心Gi的距离，记为Li(i＝1,2,…,n)，并将Oi作为吸盘拾取零件时吸盘圆心在零件平面上的候选位置；
(5)位置调整：通过对零件最大内接圆的圆心位置Oi与零件重心位置Gi之间位置关系的衡量，判断是否对吸盘拾取零件时吸盘圆心在零件平面上的候选位置进行调整。具体如下所述：
如果则将最大内接圆的圆心位置Oi确定为采用吸盘拾取零件时吸盘的圆心在该平面上的位置，其中Ni为OiGi连线延长线被零件外轮廓截取的最长线段长度；
如果在吸盘集合中选择比候选吸盘Vi直径小一号的吸盘Vi′，在OiGi连线上进行搜索使得吸盘Vi′能够包含在零件范围内的吸盘位置Pi，如不存在满足条件的点Pi，则选择比吸盘Vi′直径小一号的吸盘Vi″，以此类推，直至找到满足条件的点Pi。
(6)分拣排序：将各零件对应的候选吸盘{V1,V2,…,Vn}按照从小到大的顺序进行重新排序，并按照此排序执行吸盘更换和零件分拣。
上述各个步骤的计算均是由激光切割零件自动分拣系统中的工业控制计算机完成的。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例而已，其仅用于说明本发明，其中激光切割G代码格式、指令解析方式、分拣排序、吸盘位置调整准则等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (3)

1.一种自动生成激光切割零件分拣流程的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)图形生成：由计算机根据激光切割G代码生成板材上各零件的图形和各零件坐标系原点在板材上的位置；
(2)吸盘选择：计算第i个零件图形最大内接圆的直径Di和圆心位置Oi，将直径小于最大内接圆直径Di的吸盘标记为候选吸盘，记为Vi；
(3)重心定位：计算第i个零件重心的位置坐标Gi；
(4)位置预确定：计算零件最大内接圆的圆心位置Oi到零件重心Gi的距离，记为Li(i＝1，2，...，n)，并将Oi作为吸盘拾取零件时吸盘圆心在零件平面上的候选位置；
(5)位置调整：通过对零件最大内接圆的圆心位置Oi与零件重心位置Gi关系的衡量，判断是否对吸盘拾取零件时吸盘圆心在零件平面上的候选位置进行调整；如果则将最大内接圆的圆心位置Oi确定为采用吸盘拾取零件时吸盘圆心在该平面上的位置，其中Ni为OiGi连线延长线被零件外轮廓截取的最长线段长度；如果在吸盘集合中选择比候选吸盘Vi直径小一号的吸盘Vi′，在OiGi连线上进行搜索使得吸盘Vi′能够包含在零件范围内的吸盘位置Pi，如不存在满足条件的点Pi，则选择比吸盘Vi′直径小一号的吸盘Vi″，以此类推，直至找到满足条件的点Pi；
(6)分拣排序：将各零件对应的候选吸盘{V1，V2，...，Vn}按照从小到大的顺序进行重新排序，并按照此排序执行吸盘更换和零件分拣。
2.如权利要求1所述的自动生成激光切割零件分拣流程的方法，其特征在于：在图形生成步骤中，由计算机对激光切割G代码的机床运动轨迹和切割指令进行指令解析，将G代码转化为各零件切割边缘的直线或圆弧方程，由直线或圆弧组成封闭图形。
3.如权利要求2所述的自动生成激光切割零件分拣流程的方法，其特征在于：所述的指令解析是指将直线运动指令解析为直线段起止点坐标，将圆弧运动指令解析为圆心坐标、弧度值与起止点坐标。
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