CN109773994A - 一种石材自动排版系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种石材自动排版系统，包括沿纵向移动的大车，大车的顶部设有沿横向延伸的横梁，横梁上设有小车，小车沿横梁横向移动，横梁上安装有沿竖向移动的升降车，升降车的底部通过水平旋转部件和竖向翻转部件连接有吸盘架，吸盘架的底部安装有多个用于吸附石材的真空吸盘，通过控制大车、小车及升降车的移动，带动吸盘架的移动，使真空吸盘吸附石材进行搬运排版，通过控制水平旋转部件或竖向翻转部件，以控制吸盘架带着石材旋转。本发明实现了石材排版的自动化，节约了昂贵的人工劳动成本，且可以随时调整石材的位置，自动选取放置石材的最佳路径，大大提高了工作效率，操作人员的安全也得到了保障。

Description

一种石材自动排版系统及方法

技术领域

本发明涉及石材加工技术领域，特别是涉及一种石材自动排版系统及方法。

背景技术

石材作为一种高档建筑装饰材料广泛应用于室内外装饰设计、幕墙装饰和公共设施建设。石材加工行业日新月异，对石材加工技术和工艺流程的高效性提出了很高的要求。为了在工程施工中避免对石材进行二次加工产生的灰尘造成环境污染，因此在石材工艺流程中排版必不可少，并且对石材排版的技术和效率也提出了很高的要求。

现有的石材排版方法主要有两种，一种是单纯的人工搬运排版，另一种是手动操作机器，利用天车和绳索吊着石材进行排版或者人工借助叉车来回搬运完成排版。这两种排版方式都需要耗费大量人力物力，排版效率低下，对操作人员来说也具有安全隐患。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种提高石材排版效率，节省人工成本，保障操作人员的安全性的石材自动排版系统及方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种石材自动排版系统，包括沿纵向移动的大车，所述大车的顶部设有沿横向延伸的横梁，所述横梁上设有小车，所述小车沿所述横梁横向移动，所述横梁上安装有沿竖向移动的升降车，所述升降车的底部通过水平旋转部件和竖向翻转部件连接有吸盘架，所述吸盘架的底部安装有多个用于吸附石材的真空吸盘，通过控制所述大车、所述小车及所述升降车的移动，带动所述吸盘架的移动，使所述真空吸盘吸附石材进行搬运排版，通过控制所述水平旋转部件或所述竖向翻转部件，以控制所述吸盘架带着所述石材旋转。

进一步，所述吸盘架的边缘设有扫描器和激光传感器，所述扫描器用于扫描石材上的识别码，识别所述石材的信息，所述激光传感器用于检测所述石材轮廓和所处位置。

进一步，所述真空吸盘连接于真空站，所述吸盘架的四周设有接近开关，当所述吸盘架移动至所述石材位置时，所述接近开关发出信号，所述真空站开始抽真空，直至达到设定的真空度时完成石材吸附。

进一步，所述真空吸盘连接于电磁阀，当所述吸盘架带着石材移动到目的地位置时，所述电磁阀打开，放置所述石材。

进一步，所述大车的底梁处安装有控制柜，所述控制柜内设有运动控制器、电源、工控机及触摸显示器，所述运动控制器用于控制所述大车、所述小车、所述升降车的移动及所述吸盘架的旋转，所述触摸显示器用于操作发出指令。

进一步，所述大车或/和所述小车安装有伺服电机和减速器，用于驱动所述大车或/和所述小车移动，所述大车或/和所述小车的两侧设有行程开关，缓冲器和限位块，用于限制所述大车或/和所述小车的行程。

进一步，所述大车的旁侧设有用于放置石材的物料架，所述物料架的端部安装有地面插拔定位机构和石材放置导向条，所述地面插拔定位机构用于对所述物料架进行定位，所述石材放置导向条用于导正所述石材的放置位置。

进一步，所述真空吸盘设置为可独立工作的多组，根据所述石材的大小，控制一组或多组所述真空吸盘吸附石材。

一种基于上述石材自动排版系统的方法，包括：

将排版图纸输入至计算机系统中，标定排版的起点位置；

自动或手动控制所述大车、所述小车及所述升降车的移动，使所述吸盘架到达指定位置；

所述吸盘架自动旋转至与所述石材平行的位置，检测并识别所述石材后，控制所述真空吸盘吸附所述石材；

自动或手动控制所述吸盘架带着所述石材移动到目标位置的物料架，放置石材，完成一次搬运排版。

进一步，排版完成后，所述吸盘架按照所述石材原来编号反过来的顺序，吸附石材放置于置物架上，进行回收。

本发明的有益效果：

通过控制大车、小车及升降车的移动，带动吸盘架的移动，使真空吸盘吸附石材进行搬运排版，通过控制旋转部件，以控制吸盘架带着石材旋转到所需的角度或位置，本发明实现了石材排版的自动化，节约了昂贵的人工劳动成本，且可以随时调整石材的位置，自动选取放置石材的最佳路径，大大提高了工作效率，操作人员的安全也得到了保障。

附图说明

图1为本发明石材自动排版系统的前视图；

图2为本发明石材自动排版系统的俯视图；

图3为本发明石材自动排版系统中大车的结构示意图；

图4为本发明石材自动排版系统中小车的结构示意图；

图5为本发明石材自动排版系统中升降车的结构示意图；

图6为本发明本发明石材自动排版系统中水平旋转部件的结构示意图；

图7为本发明本发明石材自动排版系统中吸盘架的侧视图；

图8为本发明本发明石材自动排版系统中吸盘架的俯视图；

图9为本发明实施例中吸盘架上真空吸盘分组示意图；

图中，1—大车、2—横梁、3—纵向导轨、4—第一伺服电机、5—第一减速机、6—第一行程开关、7—第一缓冲器、8—编码器、9—小车、10—横向导轨、11—第二行程开关、12—限位块、13—升降车、14—竖向导轨、15—第二伺服电机、16—第二减速机、17—第二缓冲器、18—水平旋转部件、19—第三伺服电机、20—第三减速机、21—第一接近开关、22—竖向翻转部件、23—吸盘架、24—第二接近开关、25—扫描器、26—激光传感器、27—压力传感器、28—电磁阀、29—真空吸盘、30—控制柜、31—物料架、32—石材放置导向条。

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作出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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

如图1及图8，本发明提供一种石材自动排版系统，包括沿纵向移动的大车1，大车1的顶部设有沿横向延伸的横梁2，横梁2上设有小车9，小车9沿横梁2横向移动，横梁2上安装有沿竖向移动的升降车13，升降车13的底部通过水平旋转部件18和竖向翻转部件22连接有吸盘架23，吸盘架23的底部安装有多个用于吸附石材的真空吸盘29。

如图1至图3，大车1为X轴龙门架大车，大车1的底部与地面上的纵向导轨3(X轴)相连，沿纵向导轨3移动，在本实施例中，大车1的移动速度为0～0.8m/s。大车1下端安装有第一伺服电机4和第一减速机5，用于驱动大车1移动。大车1两侧末端分别安装有第一行程开关6、第一缓冲器7和限位块，用于控制大车1在纵向(即X轴)上的行程，在本实施例中，大车1沿纵向的行程为88m。大车1从动轮上各安装有一个编码器8，用于实时控制大车1在X轴上的位置和速度，可以实现高精度的行走距离控制。优选的，大车1车轮端部均装有清轨刷，用于清除纵向导轨3上的异物。

如图2及图4，大车1的横梁2上设置有横向导轨10，小车9安装于横向导轨10，沿横向导轨移动。小车9上安装有伺服电机和减速机，用于驱动小车9移动。小车两侧末端安装有第二行程开关11、缓冲器和限位块12，以限制小车9在横向(即Y轴)的行程。在本实施例中，小车9在Y轴的速度为0～0.8m/s，行程为6m。

如图1及图5，升降车13沿竖向(即Z轴)移动，升降车13与大车1的横梁2相连，其中，升降车13安装有第二伺服电机15、第二减速机16及第二缓冲器17，该第二伺服电机15为失电抱闸伺服电机，以防止升降车突然断电下降损坏板材。升降车13上安装有竖向导轨14，升降车13带着吸盘架23沿竖向导轨14移动。在本实施例中，吸盘架23的升降速度为0～0.2m/s，升降行程为1m。

如图1、图5、图6及图8，吸盘架23与升降车13通过水平旋转部件18和竖向翻转部件22相连。水平旋转部件18安装有第三伺服电机19和第三减速机20，用于驱动水平旋转部件18在水平面(A轴平面内)内旋转，在本实施例中，吸盘架23水平旋转速度为20°/s，最大旋转角度180°。水平旋转部件18上安装有限位块，以控制水平旋转部件的旋转行程，水平旋转部件18上设有第一接近开关21，通过第一接近开关21发送信号。竖向翻转部件22设置于水平旋转部件18的底部，竖向翻转部件22在竖向平面(B轴平面)内旋转，也就是控制吸盘架23绕横梁2旋转，在本实施例中，吸盘架23绕横梁2(Y轴)旋转速度为20°/s,最大旋转角度85°。

如图1、图7及图8，吸盘架23与升降车13相连，吸盘架23的底部设有多个真空吸盘29。吸盘架23的边缘设有扫描器25和激光传感器26，扫描器25用于扫描石材上的识别码，例如条形码或二维码等，从而识别石材的信息，包括石材编号、型号等信息，激光传感器26用于检测石材轮廓(即石材外形尺寸大小)和所处位置，实现精准抓取。真空吸盘29连接于真空站，吸盘架23的四周设有第二接近开关24，当吸盘架23移动至石材位置时，第二接近开关24发出信号，真空站开始对真空吸盘29抽真空，直至达到设定的真空度时完成石材吸附。吸盘架23上还设有压力传感器27，通过压力传感器27检测真空度是否达到所需值。真空吸盘29还连接有电磁阀28，当吸盘架23带着石材移动到目的地位置时，电磁阀28打开，放置石材。

如图8及图9，真空吸盘29设置为可独立工作的多组，根据石材的大小，控制一组或多组真空吸盘29吸附石材。在本实施例中，真空吸盘29有9个，分为5组，每组单独控制，其中，a、b、c为一组，d、e为一组，f为一组，g、h为一组，i为一组，吸附不同尺寸的石材时，自动采用所需的吸盘组进行吸附。

如图2，大车1的旁侧设有用于放置石材的物料架31，物料架31的端部安装有地面插拔定位机构和石材放置导向条32，地面插拔定位机构用于对物料架31进行定位，石材放置导向条32用于导正石材的放置位置。在本实施例中，地面插拔定位机构是在地面上安装母座，物料架31上安装相配合的子座，地面的母座每隔5m设置一个，物料架31侧面安装有子座，当改变排版区域起点时，把子座插到对应区域的母座即可实现定位。石材放置导向条32使石材放置位置更准确，减少扫描器25扫描的时间。

如图3，大车1的底梁处安装有控制柜30，控制柜30内设有运动控制器、电源、工控机及触摸显示器，运动控制器用于控制大车1、小车9、升降车13的移动及吸盘架23的旋转，触摸显示器用于操作发出指令。控制柜30的前面为塌台，操作人员站在上面控制及操作，跟随大车1一起移动。

本发明还提供一种基于上述石材自动排版系统的方法，包括：

将排版图纸输入至计算机系统中，标定排版的起点位置；

自动或手动控制大车1、小车9及升降车13的移动，使吸盘架23到达指定位置；

吸盘架23自动旋转至与石材平行的位置，检测并识别石材后，控制真空吸盘29吸附石材；

自动或手动控制吸盘架23带着石材移动到目标位置的物料架31，放置石材，完成一次搬运排版。

排版完成后，吸盘架23按照石材原来编号反过来的顺序，吸附石材放置于置物架上，进行回收。

本发明石材自动排版方法中，其排版的操作过程可以是操作人员通过控制柜30进行手动控制，也可以一键自动排版。具体的是：将排板CAD图纸输入到控制柜30的计算机系统中，使用排版搬运软件分析排板图纸，自动标定排版位置及各个石材的编号，标定位置和现实坐标一一对应。操作人员在操作显示器上点击零点按钮，各部件回到零点位置。在操作显示器上直接点击搬运、旋转、调换等操作指令。控制系统响应操作指令，进行相应程序计算，自动输出各轴的最优移动、旋转动作数据，利用信号来控制各轴的运动。通过控制大车1、小车9及升降架13的移动，使吸盘架23移动到置物架前，控制吸盘架23旋转至与石材相同的角度，自动扫描石材上的条形码，录入板材的信息，再接近并贴附石材，第二接近开关24输出信号，使真空站抽真空产生负压，真空吸盘29吸附石材。控制系统计算各轴需要移动的距离，最后吸盘架23移动到所需位置下降，释放负压，石材脱离真空吸盘29。

操作人员点击“搬运”按钮时，选择图纸上待搬运石材的编号区域，然后大车1、小车9及升降架13分别沿X、Y、Z轴自动移动，吸盘架23自动旋转到与物料架31相同角度，激光传感器26检测石材的距离，扫描器25自动扫条形码，确认石材的信息，接着真空吸盘29贴附石材，第二接近开关24输出信号后，真空站抽取真空，达到所需的真空度(负压检测完毕)，自动吸附石材。经过系统算法计算最优路径，自动到达目标位置下降，电磁阀28打开，使负气压变成零气压，放置石材，完成搬运操作。后面只需再点击剩下的板材编号区域，吸盘架23就会接着自动搬运排版。

每次点击编号区域，计算机系统会自动记录石材放置的位置，后续需要把石材收集起来放回置物架时，只需要点击“回收”命令，吸盘架23自动按照石材原来编号反过来的顺序吸附石材放在置物架上，真正实现“一键还原”。

若发现石材有缺陷，需要更换一块新的石材时，点击“替换”按键，再点击需要替换的图纸编号区域，吸盘架23自动吸附石材放在废料架上，再从物料架上吸附新的石材放置到原本的位置。

若发现石材纹路、色差等原因，需要把石材水平旋转180度时，只需要在屏幕上双击排版图纸的图纸编号区域，吸盘架23则自动吸附石材，升降车13上升0.2m，且水平旋转部件18水平旋转180度，再把石材放回原位，完成石材的水平旋转。

若需要把石材1和2互换位置时，只需在屏幕上选取需要调换石材编号1，把编号1拖动到编号2的位置，在图纸上实现了编号自动交换，吸盘架23自动吸附编号1的石材放到临时空旷的排版区上(系统会记录使用过了的排版区域，未使用过的区域作为临时放置区)，再把编号2的石材吸附放到原本编号1的排版位置，最后把编号1的石材放在原本编号2的排版位置，实现了石材之间的位置互换。

本发明石材自动排版系统及方法，在使用时，大车1在纵向导轨3上行走，小车9在横梁2上行走，吸盘架23沿竖向导轨14上下升降，同时，吸盘架23可在水平面旋转及竖向面翻转，当控制吸盘架23到达工作位置时，吸盘架23上的激光传感器26检测石材距离和石材边界，自动确定真空吸盘29的分组，同时吸盘架23上的扫描器25扫描石材上的识别码，识别石材信息，真空吸盘29贴附到石材时，第二接近开关24输出信号，真空站抽真空，达到所需真空度时，真空吸盘29自动吸附石材，压力传感器27发出信号后，真空站停止工作，完成石材抓取。经过控制柜30内系统算法计算最有路径，吸盘架23带着石材移动到目标位置，电磁阀28打开，使真空吸盘29内变成零气压，放置石材，完成一次搬运操作，吸盘架23回到初始位置，准备下一次搬运。因此通过控制柜30控制界面即可完成对石材的搬运排版，方便快捷，实现了自动化工作，提升了工作效率，也降低了人工成本。操作人员站在控制柜上进行操作，只需操作控制柜的操作显示器，操作简单，安全得到了保障。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种石材自动排版系统，其特征在于，包括：沿纵向移动的大车，所述大车的顶部设有沿横向延伸的横梁，所述横梁上设有小车，所述小车沿所述横梁横向移动，所述横梁上安装有沿竖向移动的升降车，所述升降车的底部通过水平旋转部件和竖向翻转部件连接有吸盘架，所述吸盘架的底部安装有多个用于吸附石材的真空吸盘，通过控制所述大车、所述小车及所述升降车的移动，带动所述吸盘架的移动，使所述真空吸盘吸附石材进行搬运排版，通过控制所述水平旋转部件或所述竖向翻转部件，以控制所述吸盘架带着所述石材旋转。

2.根据权利要求1所述的石材自动排版系统，其特征在于：所述吸盘架的边缘设有扫描器和激光传感器，所述扫描器用于扫描石材上的识别码，识别所述石材的信息，所述激光传感器用于检测所述石材轮廓和所处位置。

3.根据权利要求1所述的石材自动排版系统，其特征在于：所述真空吸盘连接于真空站，所述吸盘架的四周设有接近开关，当所述吸盘架移动至所述石材位置时，所述接近开关发出信号，所述真空站开始抽真空，直至达到设定的真空度时完成石材吸附。

4.根据权利要求1所述的石材自动排版系统，其特征在于：所述真空吸盘连接于电磁阀，当所述吸盘架带着石材移动到目的地位置时，所述电磁阀打开，放置所述石材。

5.根据权利要求1所述的石材自动排版系统，其特征在于：所述大车的底梁处安装有控制柜，所述控制柜内设有运动控制器、电源、工控机及触摸显示器，所述运动控制器用于控制所述大车、所述小车、所述升降车的移动及所述吸盘架的旋转，所述触摸显示器用于操作发出指令。

6.根据权利要求1所述的石材自动排版系统，其特征在于：所述大车或/和所述小车安装有伺服电机和减速器，用于驱动所述大车或/和所述小车移动，所述大车或/和所述小车的两侧设有行程开关，缓冲器和限位块，用于限制所述大车或/和所述小车的行程。

7.根据权利要求1所述的石材自动排版系统，其特征在于：所述大车的旁侧设有用于放置石材的物料架，所述物料架的端部安装有地面插拔定位机构和石材放置导向条，所述地面插拔定位机构用于对所述物料架进行定位，所述石材放置导向条用于导正所述石材的放置位置。

8.根据权利要求1所述的石材自动排版系统，其特征在于：所述真空吸盘设置为可独立工作的多组，根据所述石材的大小，控制一组或多组所述真空吸盘吸附石材。

9.一种基于权利要求1所述的石材自动排版系统的方法，其特征在于，包括：

将排版图纸输入至计算机系统中，标定排版的起点位置；

自动或手动控制所述大车、所述小车及所述升降车的移动，使所述吸盘架到达指定位置；

所述吸盘架自动旋转至与所述石材平行的位置，检测并识别所述石材后，控制所述真空吸盘吸附所述石材；

自动或手动控制所述吸盘架带着所述石材移动到目标位置的物料架，放置石材，完成一次搬运排版。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：排版完成后，所述吸盘架按照所述石材原来编号反过来的顺序，吸附石材放置于置物架上，进行回收。