CN109719407A - 一种基于相机定位的管材自动上料机构及激光切管机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于相机定位的管材自动上料机构及激光切管机，其包括料框、位于所述料框外的分料架单元、分别钩住管材两端的且能上下左右运动的左钩料夹爪和右钩料夹爪、驱动所述左钩料夹爪和所述右钩料夹爪进行前后运动的第一驱动件，所述右钩料夹爪上设置有对所述料框中的管材端部进行拍照抓取各管材中心坐标的相机。本发明有效的避免了管材之间的碰擦造成的划伤或磕伤，能够满足多种形状管材的自动上料，其通用性大大提高，且上料效率高。

Description

一种基于相机定位的管材自动上料机构及激光切管机

【技术领域】

本发明属于切管机技术领域，特别是涉及一种基于相机定位的管材自动上料机构及激光切管机。

【背景技术】

传统上料方式均采用料带提升的方式，效率低、承载低，而且上料过程中，管材相互摩擦，会造成表面划伤、磕伤，无法满足一些特殊行业的要求。且现有技术中上料的管材种类过于单一，只能上矩形管和圆管，对于三角管、D行管、椭圆管等异型管无法实现自动上料。

因此，有必要提供一种新的基于相机定位的管材自动上料机构及激光切管机来解决上述问题。

【发明内容】

本发明的主要目的之一在于提供一种基于相机定位的管材自动上料机构及激光切管机，有效的避免了管材之间的碰擦造成的划伤或磕伤，能够满足多种形状管材的自动上料，其通用性大大提高，且上料效率高。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种基于相机定位的管材自动上料机构及激光切管机，其包括料框、位于所述料框外的分料架单元、分别钩住管材两端的且能上下左右运动的左钩料夹爪和右钩料夹爪、驱动所述左钩料夹爪和所述右钩料夹爪进行前后运动的第一驱动件，所述右钩料夹爪上设置有对所述料框中的管材端部进行拍照抓取各管材中心坐标的相机。

进一步的，所述左钩料夹爪和所述右钩料夹爪设置在一龙门横梁上，所述第一驱动件驱动所述龙门横梁进行前后运动，所述龙门横梁上沿左右方向设置有齿条。

进一步的，所述左钩料夹爪包括第一支撑板、固定在所述第一支撑板上的第二驱动件和第三驱动件、受所述第二驱动件驱动进行旋转且与所述齿条啮合传动驱动所述第一支撑板左右移动的齿轮、受所述第三驱动件驱动进行上下运动的第二支撑板、铰接在所述第二支撑板上的第一气缸、一端铰接在所述第二支撑板上且受所述第一气缸驱动进行翻转的第一拖料板、固定在所述第二支撑架上的第二气缸、以及受所述第二气缸驱动插入管材内部的插杆。

进一步的，所述右钩料夹爪包括第三支撑板、固定在所述第三支撑板上的第四驱动件和第五驱动件、受所述第四驱动件驱动进行旋转且与所述齿条啮合传动驱动所述第三支撑板左右移动的齿轮、受所述第五驱动件驱动进行上下运动的第四支撑板、铰接在所述第四支撑板上的第三气缸、一端铰接在所述第四支撑板上且受所述第三气缸驱动进行翻转的第二拖料板、固定在所述第四支撑板上的第四气缸、以及受所述第四气缸驱动插入管材内部的插杆，所述第四支撑板上设置有第八气缸、受所述第八气缸驱动进行上下运动的活动板，所述相机设置在所述活动板上。

进一步的，所述龙门横梁上位于所述左钩料夹爪与所述右钩料夹爪之间设置有中间托料夹爪，所述中间托料夹爪包括第五支撑板、固定在所述第五支撑板上的第六驱动件和第七驱动件、受所述第六驱动件驱动进行旋转且与所述齿条啮合传动驱动所述第五支撑板左右移动的齿轮、受所述第七驱动件驱动进行上下运动的第六支撑板、固定在所述第六支撑板上的第五气缸、受所述第五气缸驱动进行上下前后运动的托料滚轮。

进一步的，所述分料架单元包括沿左右方向分布的若干分料架、设置在所述分料架上的承载板，所述承载板包括底板、前挡板以及后挡板，部分所述承载板的前挡板上设置有弹性感应片。

进一步的，在所述料框的左端设置有管材端部定位装置，所述管材端部定位装置包括基准挡板。

进一步的，所述管材端部定位装置还包括驱动所述基准挡板实现90°翻转的第七气缸。

进一步的，所述料框包括固定料框以及活动料框，所述活动料框左右位置可调节的设置在一轨道上。

本发明的另一主要目的在于提供一种具有基于相机定位管材自动上料的激光切管机。

与现有技术相比，本发明一种基于相机定位的管材自动上料机构及激光切管机的有益效果在于：有效的避免了管材之间的碰擦造成的划伤或磕伤，能够满足多种形状管材的自动上料，其通用性大大提高，且上料效率高。

【附图说明】

图1为本发明实施例基于相机定位的管材自动上料机构的结构示意图；

图2为本发明实施例中第一驱动件驱动龙门横梁的结构示意图；

图3为本发明实施例中左钩料夹爪的结构示意图；

图4为本发明实施例中左钩料夹爪的另一角度部分结构示意图；

图5为本发明实施例中右钩料夹爪的结构示意图；

图6为本发明实施例中中间托料夹爪的结构示意图；

图7为本发明实施例中分料架单元的结构示意图；

图8为本发明实施例中管材端部定位装置的结构示意图；

图9为本发明实施例中料框的结构示意图；

图10为本发明实施例中相机抓取方形管材中心坐标的示意图；

图11为本发明实施例中相机抓取圆形管材中心坐标的示意图；

图中数字表示：

100基于相机定位的管材自动上料机构；101管材；

200切管机主体；

1料框，11固定料框，12活动料框；

2分料架单元，201、202、203、204分料架，22承载板，23弹性感应片，24第六气缸；

3左钩料夹爪，31第一支撑板，32第二驱动件，33第三驱动件，34挡板，35第二支撑板，36第一气缸，37第一拖料板，38第二气缸，39插杆；

4右钩料夹爪，41第三支撑板，42第四驱动件，43第五驱动件，44挡板，45第四支撑板，46第三气缸，47第二拖料板，48第八气缸，49插杆，410活动板；

5第一驱动件；6相机；7龙门横梁，71齿条；

8中间托料夹爪，81第五支撑板，82第六驱动件，83第七驱动件，84齿轮，85第六支撑板，86第五气缸，87托料滚轮；

9管材端部定位装置，91基准挡板，92第七气缸，93转轴，94齿轮，95齿条；

10控制柜。

【具体实施方式】

实施例：

请参照图1-图11，本实施例为基于相机定位的管材自动上料机构100，其包括料框1、位于料框1外的分料架单元2、分别钩住管材两端的且能上下左右运动的左钩料夹爪3和右钩料夹爪4、驱动左钩料夹爪3和右钩料夹爪4将管材从料框1中抓取到分料架单元2中的第一驱动件5，右钩料夹爪4上设置有对料框1中的管材端部进行拍照抓取各管材中心坐标的相机6。

左钩料夹爪3和右钩料夹爪4设置在一龙门横梁7上，第一驱动件5驱动龙门横梁7进行前后运动。龙门横梁7上位于左钩料夹爪3与右钩料夹爪4之间设置有中间托料夹爪8。龙门横梁7的两端固定在一活动板上，第一驱动件5固定在该活动板上且其旋转端连接有驱动齿轮51，支撑龙门横梁7的支撑架上设置有齿条52，通过第一驱动件5驱动齿轮配合齿条旋转实现龙门横梁7的前后移动。

龙门横梁7上沿左右方向设置有齿条71，左钩料夹爪3、右钩料夹爪4以及中间托料夹爪8上均设置有驱动件、受所述驱动件驱动进行旋转且与齿条71啮合传动的齿轮。通过所述驱动件驱动所述齿轮旋转，配合齿条71可实现左钩料夹爪3、右钩料夹爪4以及中间托料夹爪8的独立的左右移动动作。

左钩料夹爪3包括第一支撑板31、固定在第一支撑板31上的第二驱动件32和第三驱动件33、受第二驱动件32驱动进行旋转且与齿条71啮合传动驱动第一支撑板31左右移动的齿轮(图中未标识)、受第三驱动件33驱动进行上下运动的第二支撑板35、铰接在第二支撑板35上的第一气缸36、一端铰接在第二支撑板35上且受第一气缸36驱动进行翻转的第一拖料板37、固定在第二支撑架35上的第二气缸38、以及受第二气缸38驱动插入管材内部的插杆39。根据相机6拍照确定管材中心位置，左钩料夹爪3走到位置后，第二气缸38伸出驱动插杆39插入到管材内部，将管材钩起；当管材在分料架单元2上定位好以后，第一气缸36驱动第一拖料板37拖住管材上抬，实现管材在第一拖料板37上的定位，第二驱动件32带动左钩料夹爪3在龙门横梁7上进行左右运动，第三驱动件33带动左钩料夹爪3上下运动。第二支撑板35上设置有齿条，第三驱动件33的旋转端设置有与齿条配合传动的驱动齿轮。第二支撑板35上还设置有抵持管材端部的挡板34。

右钩料夹爪4包括第三支撑板41、固定在第三支撑板41上的第四驱动件42和第五驱动件43、受第四驱动件42驱动进行旋转且与齿条71啮合传动驱动第三支撑板41左右移动的齿轮、受第五驱动件43驱动进行上下运动的第四支撑板45、铰接在第四支撑板45上的第三气缸46、一端铰接在第四支撑板45上且受第三气缸46驱动进行翻转的第二拖料板47、固定在第四支撑板45上的第四气缸(图中未标识)、以及受第四气缸驱动插入管材内部的插杆49。第四支撑板45上设置有第八气缸48、受第八气缸48驱动进行上下运动的活动板410，相机6设置在所述活动板410上。第四支撑板45上设置有齿条，第五驱动件43的旋转端设置有与齿条配合传动的驱动齿轮。第四支撑板45上还设置有抵持管材端部的挡板44。

中间托料夹爪8包括第五支撑板81、固定在第五支撑板81上的第六驱动件82和第七驱动件83、受第六驱动件82驱动进行旋转且与齿条71啮合传动驱动第五支撑板81左右移动的齿轮、受第七驱动件83驱动进行上下运动的第六支撑板85、固定在第六支撑板85上的第五气缸86、受第五气缸86驱动进行上下前后运动的托料滚轮87。当管材一端被勾起后第五气缸86将托料滚轮87移动到管材下方托住管材。第六支撑板85上设置有齿条84，第七驱动件83的旋转端设置有与齿条配合传动的驱动齿轮。第五气缸86的活动端设置有一上下运动的活动板88，活动板88上设置有具有高度差和前后水平距离差的导向槽89，托料滚轮87上设置有一插入导向槽89中的滚子，通过第五气缸86驱动活动板88上下运动，在导向槽89的导向作用下，驱动托料滚子87实现上下前后运动。

分料架单元2包括沿左右方向分布的若干分料架201-204、设置在所述分料架上的承载板22，承载板22包括底板、前挡板以及后挡板，部分承载板22的前挡板上设置有弹性感应片23，管材上到承载板22上后，钩料夹爪会把管材往前推，直到触发弹性感应片23上的感应器，从而确定管材位置。

本实施例中，为了实现不同规格长度管材的自动上料，分料架单元2中靠右的分料架包括位于底部的固定部分和位于上部的翻转段，分料架单元2还包括驱动所述翻转段实现翻转的第六气缸24，第六气缸24的一端铰接在一固定座上且活动端与所述翻转段铰接，实现所述翻转段的90°翻转。当管材长度较短时，所述翻转段呈水平状态，撤消对管材的支撑；当管材长度较长时，所述翻转段呈垂直状态，起到支撑管材的作用。

本实施例中，为了保障整捆管材上料时的位置偏差不会太大，本实施例在料框1的左端还设置有管材端部定位装置9，管材端部定位装置9包括基准挡板91、驱动基准挡板91实现90°翻转的第七气缸92。本实施例中，基准挡板91的底部固定在一转轴93上，转轴93的一端固定连接有一齿轮94，第七气缸92的活动端设置有一与齿轮94配合传动的齿条95，齿条95的直线运动转化成齿轮94的旋转运动，从而实现基准挡板91的翻转。基准挡板91主要用于在将管材放置到料框1中时，其一端能够有一个初始的定位，不会发生管材参差不齐的现象。由于后续需要从管材的两端将管材钩住，因此，通过将基准挡板91设置成可翻转式的，则能够为钩料夹爪提供空间，实现位置避让。

本实施例中，为了适应不同长度的管材，料框1包括固定料框11以及活动料框12，活动料框12左右位置可调节的设置在一轨道上，通过左右位置的调整适应各种不同规格长度的管材。

本实施例还包括控制柜10，控制柜10融合了相机控制系统、程序控制系统，负责相机的自动识别和上料机的整机控制。

本实施例相机的工作原理为：相机先跟钩料夹爪标定，统一到钩料夹爪坐标系，然后用模型匹配抓出特征，将这些坐标发给钩料夹爪，相机拍照管子端面轮廓，抓取识别管材端面中心坐标，实现钩料夹爪自动钩选所需要加工的管材上料。

本实施例还提供了一种激光切管机，其包括基于相机定位的管材自动上料机构100以及切管机主体200。

本实施例为基于相机定位的管材自动上料机构100的工作原理为：按下设备复位按钮，第七气缸92将基准挡板91翻转起来，呈垂直状态；人工用叉车或吊车将整捆管材放入料框1中，放置管材时管材一端面靠住基准挡板91；按下开始按钮，右钩料夹爪4按照设定的轨迹在XYZ三轴上运动，相机6对管材端面进行拍照，拍照完成后确定每根管材端面的中心位置，右钩料夹爪4按照先上后下、由前往后的顺序上料，右钩料夹爪4走到第一根管材的中心位置，第四气缸伸出，插杆49插入管材内钩住管材并上抬一定距离，中间托料夹爪8上的第五气缸86将托料滚轮87移动到管材下表面后，第六驱动件82带动中间托料夹爪8往左运动，运动到设定位置时，左钩料夹爪3上的第二气缸38伸出，插杆39插入管材内钩住管材左端；龙门横梁7带着管材往前移动到分料架单元2位置，左钩料夹爪3、中间托料夹爪8、右钩料夹爪4同时下降到设定位置后，第四气缸、第五气缸86、第二气缸38同时缩回将管材放入承载板22上，第一拖料板37和第二拖料板47移动至管材的一侧并将管材向前推动直到触发弹性感应片23；然后第三气缸46和第一气缸36同时运动，将第一拖料板37和第二拖料板47向上翻起设定角度，将管材提起使得管材卡在拖料板的转角槽中实现定位，龙门横梁7继续往前运动将管材放入切管机主体200中进行切割。

本实施例基于相机定位的管材自动上料机构及其激光切管机的有益效果在于：有效的避免了管材之间的碰擦造成的划伤或磕伤，能够满足多种形状管材的自动上料，其通用性大大提高，且上料效率高。解决了传统上料机无法上重型管材、管材表面划伤或磕伤、无法上超长管材、无法自动上异形管以及无法进行混合上料等诸多技术问题。具体的，

1)避免了原材料分拣时管材之间摩擦，对表面要求高的管材(不锈钢、铝合金等)有防止表面损伤的功能；

2)利用相机对管材端部进行拍照抓取管材的中心坐标，再结合钩料单元对管材进行钩取，从而可以抓取圆管、方管、D型管、三角管、椭圆管等异形管实现自动上料，解决了行业目前无法上料异形管的难点；

3)实现了一台上料机供多台切管机使用，实现工业4.0自动无人化生产；

4)提高了通用性，能够满足不同规格长度的管料上料需求。

5)相比于行业目前的120秒的上料速度，本方案的上料速度缩短至50秒以内，大大提高了上料效率。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于相机定位的管材自动上料机构及激光切管机，其特征在于：其包括料框、位于所述料框外的分料架单元、分别钩住管材两端的且能上下左右运动的左钩料夹爪和右钩料夹爪、驱动所述左钩料夹爪和所述右钩料夹爪进行前后运动的第一驱动件，所述右钩料夹爪上设置有对所述料框中的管材端部进行拍照抓取各管材中心坐标的相机。

2.如权利要求1所述的基于相机定位的管材自动上料机构，其特征在于：所述左钩料夹爪和所述右钩料夹爪设置在一龙门横梁上，所述第一驱动件驱动所述龙门横梁进行前后运动，所述龙门横梁上沿左右方向设置有齿条。

3.如权利要求2所述的基于相机定位的管材自动上料机构，其特征在于：所述左钩料夹爪包括第一支撑板、固定在所述第一支撑板上的第二驱动件和第三驱动件、受所述第二驱动件驱动进行旋转且与所述齿条啮合传动驱动所述第一支撑板左右移动的齿轮、受所述第三驱动件驱动进行上下运动的第二支撑板、铰接在所述第二支撑板上的第一气缸、一端铰接在所述第二支撑板上且受所述第一气缸驱动进行翻转的第一拖料板、固定在所述第二支撑架上的第二气缸、以及受所述第二气缸驱动插入管材内部的插杆。

4.如权利要求2所述的基于相机定位的管材自动上料机构，其特征在于：所述右钩料夹爪包括第三支撑板、固定在所述第三支撑板上的第四驱动件和第五驱动件、受所述第四驱动件驱动进行旋转且与所述齿条啮合传动驱动所述第三支撑板左右移动的齿轮、受所述第五驱动件驱动进行上下运动的第四支撑板、铰接在所述第四支撑板上的第三气缸、一端铰接在所述第四支撑板上且受所述第三气缸驱动进行翻转的第二拖料板、固定在所述第四支撑板上的第四气缸、以及受所述第四气缸驱动插入管材内部的插杆，所述第四支撑板上设置有第八气缸、受所述第八气缸驱动进行上下运动的活动板，所述相机设置在所述活动板上。

5.如权利要求2所述的基于相机定位的管材自动上料机构，其特征在于：所述龙门横梁上位于所述左钩料夹爪与所述右钩料夹爪之间设置有中间托料夹爪，所述中间托料夹爪包括第五支撑板、固定在所述第五支撑板上的第六驱动件和第七驱动件、受所述第六驱动件驱动进行旋转且与所述齿条啮合传动驱动所述第五支撑板左右移动的齿轮、受所述第七驱动件驱动进行上下运动的第六支撑板、固定在所述第六支撑板上的第五气缸、受所述第五气缸驱动进行上下前后运动的托料滚轮。

6.如权利要求1所述的基于相机定位的管材自动上料机构，其特征在于：所述分料架单元包括沿左右方向分布的若干分料架、设置在所述分料架上的承载板，所述承载板包括底板、前挡板以及后挡板，部分所述承载板的前挡板上设置有弹性感应片。

7.如权利要求1所述的基于相机定位的管材自动上料机构，其特征在于：在所述料框的左端设置有管材端部定位装置，所述管材端部定位装置包括基准挡板。

8.如权利要求7所述的基于相机定位的管材自动上料机构，其特征在于：所述管材端部定位装置还包括驱动所述基准挡板实现90°翻转的第七气缸。

9.如权利要求1所述的基于相机定位的管材自动上料机构，其特征在于：所述料框包括固定料框以及活动料框，所述活动料框左右位置可调节的设置在一轨道上。

10.一种包含如权利要求1所述的管材自动上料机构的激光切管机。