CN110171658A - 一种堆垛系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动化设备设计领域，具体涉及一种堆垛系统。本发明的是通过以下技术方案得以实现的：一种堆垛系统，包含加工车间，还包含原料堆放区、堆垛区和AGV车，所述加工车间设有用于将原料进行加工的加工设备，所述加工设备上设有用于呼叫所述AGV车的呼叫装置，所述加工车间与所述堆垛区之间设有供所述AGV车通过的小车通过口，所述堆垛区设有堆垛机器人。本发明的目的是提供一种堆垛系统，在用料的运输、加工、堆垛各个环节均采用了自动化设计，全程对人工操作要求低，效率高，智能化程度高。

Description

一种堆垛系统

技术领域

本发明涉及自动化设备设计领域，具体涉及一种堆垛系统。

背景技术

随着工业技术的发展与智能化程度的普及，工业模式也有了新的变化。传统的工业模式多依赖于人工，而在工人手工操作的工序中，普遍存在着效率低、人工成本高、工业控制精度不高等现象。在新的工业模式中，自动化和智能化得到了更广泛的引用，各个工业工序环节，例如物料传送、物料堆垛环节就会使用自动化设备来完成相应操作。

如授权公告号为CN201810444922.X的中国专利文件所公布的一种堆垛机，其包含能滑动的货叉和安装在货叉上的感应器，对在感应器的指令下调整出叉位置，从而对货架上的物品进行存取和堆垛。但是这只是针对堆垛这道工序做了自动化升级，对于物料的加工、选择、搬运、智能堆垛并没有立体化的自动化设计，整个技术方案人工操作占比较大，效率提升有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种堆垛系统，在用料的运输、加工、堆垛各个环节均采用了自动化设计，全程对人工操作要求低，效率高，智能化程度高。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种堆垛系统，包含加工车间，还包含原料堆放区、堆垛区和AGV车，所述加工车间设有用于将原料进行加工的加工设备，所述加工设备上设有用于呼叫所述AGV车的呼叫装置，所述加工车间与所述堆垛区之间设有供所述AGV车通过的小车通过口，所述堆垛区设有堆垛机器人。

作为本发明的优选，所述呼叫装置、所述AGV车、所述堆垛机器人均与工厂MES系统通讯连接。

作为本发明的优选，所述AGV车包含车体、安装在所述车体上的行走轮和安装在所述车体上的载货板，所述载货板包含用于盛放原料的原料置放区和用于置放已经加工完毕的物料的加工物料置放区。

作为本发明的优选，所述车体上连接有在竖直方向延伸的小车立柱，在所述小车立柱上的不同高度位置上设有光电传感器，所述小车立柱朝向所述加工物料置放区和朝向所述原料置放区均设有单独的所述光电传感器。

作为本发明的优选，所述堆垛机器人包含控制柜和机体，所述机体包含旋转台和与所述旋转台连接，且在所述旋转台的驱动下能水平方向转动的多节机械臂，所述多节机械臂末端设有抓手，所述抓手上设有视觉相机。

作为本发明的优选，加工物料上设有用于供所述视觉相机捕捉以确定物料方向的标签，所述AGV车包含有原地转向结构。

作为本发明的优选，所述抓手包含与所述多节机械臂连接的抓手架、与所述抓手架连接的吸盘架和多个设置在吸盘架上的吸盘，光源和所述视觉相机均设置在所述抓手架上。

作为本发明的优选，所述堆栈机器人将物料堆栈到栈板上，还包含用于运输所述栈板及在所述栈板上的物料的重载AGV，所述栈板包含托台和位于所述托台下方的延伸棱。

作为本发明的优选，所述AGV车包含电量自测装置，当所述AGV车的电量低于预设安全阈值，所述AGV车会自动驶向充电桩。

综上所述，本发明具有如下有益效果：

1、自动化程度高，替代了成品搬运工人、原料搬运工人、码垛工人这三个人工操作岗位，全程使用AGV车和堆垛机器人来运行。

2、采用了立体视觉的技术方案，节省了传统技术的对齐机构，并能自动适应大小不同规格不同的纸箱。

3、视觉对纸箱位置的精准识别，提高堆垛过程的位置精度。

4、安全性高，若人工非法进入机器人工作区域，将触发码垛机器人四周的激光防护栏，机器人立即停止运动。

附图说明：

图1是实施例一的示意图；

图2是加工设备处的示意图；

图3是AGV的示意图；

图4是堆垛机器人的示意图；

图5是图4中的机体的细节放大图；

图6是抓手的示意图。

图中：1、控制柜，2、机器人底台，21、顶板，22、外散侧板，23、中留孔，3、机体，31、旋转台，32、多节机械臂，321、固定臂，322、转动臂一，323、转动臂二，324、转动臂三，4、栈板，41、延伸棱，42、托台，5、抓手，51、视觉相机， 52、抓手架，53、吸盘架，54、吸盘，61、成品垛，62、缓存垛，63、充电桩，71、加工设备，72、呼叫装置，8、AGV车，81、车体，82、行走轮，83、载货板，831、加工物料置放区，832、原料置放区，84、小车立柱，85、小车触摸屏，86、光电传感器，91、加工车间，92、AGV行驶道，93、堆垛区，94、小车通过口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1，如图1和图2所示。包含加工车间91，加工车间91排列成多列，每列都有多个加工设备71。加工设备71的具体机型不做限定，根据实际的工厂根据而定，可以是打孔机、可以是包装机、可以是覆膜机。相邻的加工设备71列之间设有AGV行驶道92，供AGV行驶使用。

如图2所示，在每个加工设备71上都有对应的呼叫装置72。以加工设备71为冲孔机为例。冲孔机成品下件时，并且上一件成品送检已经合格时，工人拖动打包小车到冲孔机位置，工人先按冲孔机上的呼叫装置72，如触摸屏的呼叫AGV按钮，AGV车8开始向呼叫位置行驶。同时，工人开始在打包小车上打包。

如图2和图3所示，AGV车8包含车体81，车体81下端设有行走装置，例如行走轮82，上端设有载货板83。需要说明的是，在本技术方案中，采用了“双料分区设计”。即载货板83分成了两个区，如图3中的载货板左右两侧分别为加工物料置放区831和原料置放区832。原料置放区832是还没有被加工设备72加工的物品，下文简称原料。加工物料置放区831上放的是已经被加工设备72加工过的物品，下文简称物料。

AGV车8包含导引和定位装置，具体的，可以使用激光测距仪与超声波、红外线、陀螺仪等多种复合传感方式。自动探测地形、障碍物、建立地图、定位、导航、避障。这样的好处是AGV行驶道92不必铺设线缆、磁条、色带等，普通地面即可。

AGV车8接收到AGV按钮的指令后，停在呼叫冲孔机1米距离等待，打包完成后工人将前一件已经送检合格的缓存的一个纸箱放在AGV车上，并取走AGV车8上的一个原料，再按一下AGV上的小车触摸屏85的OK按钮，通知AGV卸原料、装成品完毕。AGV8车前进到空闲区，等待下一次呼叫并到位装卸货，等到装了指定数量的纸箱后，如4个，AGV车8穿过车间墙壁上的AGV专用门洞，即图1中的小车通过口94，自动运行到堆垛区93。

如图3所示，车体81上设有小车立柱84，其在不同高度位置上均设有光电传感器86，且面向加工物料置放区831和原料置放区832均有，从而可以根据传感器信号很方便的得知当前AGV车8上的原料和物料的数量。

如图4、图5和图6所示，堆垛区93包含堆垛机器人。堆垛机器人包含控制柜1、机器人底台2和安装在底台2上的机体3。在控制柜1下方设有充电桩63，AGV车8上设有电量测定电路，可以测定AGV车的电池电量。当电量低于预设值，判定为电量不足，则自动到充电桩63处进行充电。当充电电量到一定量，例如高于30%，则该AGV车8可被AGV调度系统强行调度去工作。

在本技术方案中，工厂车间设有车间MES系统。呼叫装置72、AGV车8、AGV调度系统、码垛机器人、客户MES系统之间用无线信号通信与协调。

底台2包含倾斜设置的外散侧板22、与外散侧板22连接的顶板21，其中外散侧板22上开设有中留孔23。机体3安装在顶板21上。

如图5所示，机体3包含旋转台31和多节机械臂32，受旋转台31的旋转影响，多节机械臂32能在水平方向转动。多节机械臂32采用了多段式铰接的设计方式，具体的，固定臂321与旋转台31连接，随后相继铰接了转动臂一322、转动臂二323和转动臂三324，这三段转动臂在诸如电机等驱动部件的驱动下可以在竖直方向转动，多段铰接式设计和旋转台31的设计使得抓手5的位置灵活可调。

如图6所示，抓手5与多节机械臂32的末端转动连接，其包含抓手架52、连接在抓手架52上的吸盘架53。吸盘架53可以为两个，每个吸盘架53上课包含有多个吸盘54，在真空发生器的作用下使得吸盘54获得足够的吸力，去吸取物料。

在抓手架52上设有视觉相机51和光源。视觉相机51和与之配合的光源可以探知AGV车和其上物料的具体位置且指导机体3的移动，使得抓手5吸取物料并进行堆叠。

这一过程中，视觉相机51对准AGV上纸箱，纸箱上设有识别装置，例如标签。视觉相机51识别纸箱的条码信息，根据条码对应的客户MES信息，按MES中已经输入的需求来堆叠纸箱。例如堆叠位置、堆叠层高、标签朝向等。所有的物料最后都需要堆叠到栈板4上。机器人将抓手5运动到栈板4上方，视觉相机51识别木栈板的位置与大小规格，识别纸箱在木栈板上的位置信息，吸盘54吸取纸箱，码垛。满垛时，信号灯闪烁，同时屏幕提示，提示工人将木栈板运送到仓库。

栈板4包含延伸棱41和设置在其上的托台42，将满垛的栈板4移走的AGV可以是重载AGV系统，将堆满纸箱的栈板，自动运到仓库。仓库有时候在另外楼层，重载AGV系统通过无线系统自动控制货梯，自动上下货梯。重载AGV载荷1吨以上。

在堆垛过程中，有时候纸箱上的标签会放错。放错时，码垛机器人系统的条码识别系统没有在默认方向上识别到标签条码时，将通过无线系统通知AGV车8原地自转一圈，来寻找条码。AGV车8包含原地转向的结构，例如，AGV车包含两个驱动轮，每个驱动轮由单独的电机驱动，根据电机的正反转，即可实现AGV车的原地转向。

如图4所示，在堆垛区域包含成品垛61和缓存垛62。成品垛61是普通的堆垛，而缓存垛62上堆放是NG品，即no good货品。工人误把NG品纸箱装到AGV车8上，AGV车8行走到码垛区时，码垛机器人的视觉会检测出其条码信息，上报给MES系统，MES系统查询此条码信息，发现是NG品时，MES更改数据状态命令表，控制码垛机器人将此NG品纸箱，放在特定位置，单独码垛，即缓存垛62。MES通知冲孔机台，通知工人来取回此NG品。

堆垛机器人系统还有保护功能，在堆垛区93外围布置激光感应器，形成激光防护栏。若人工非法进入机器人工作区域，将触发码垛机器人四周的激光防护栏，机器人立即停止运动。当在某些实施例中，需要用叉车取走码垛成品垛时，应该先按下机器人控制柜1的触摸液晶屏的暂停按钮，再运走成品垛。

进一步的，为了提高AGV车8的利用率，AGV车8送成品码垛后，根据MES信息指挥，切换为原材料模式，自动去原料上货区，人工或机器人装载指定数量，例如4卷原料。随后再来到加工设备71的区域待命，等待工人按动呼叫装置72。

以上，AGV车8一直重复循环卸原料和装成品、码垛搬运、装原材料这三个步骤。

Claims (9)

1.一种堆垛系统，包含加工车间（91），其特征在于：还包含原料堆放区、堆垛区（93）和AGV车（8），所述加工车间（91）设有用于将原料进行加工的加工设备（71），所述加工设备（71）上设有用于呼叫所述AGV车（8）的呼叫装置（72），所述加工车间（91）与所述堆垛区（93）之间设有供所述AGV车（8）通过的小车通过口（94），所述堆垛区（93）设有堆垛机器人。

2.根据权利要求1所述的一种堆垛系统，其特征在于：所述呼叫装置（72）、所述AGV车（8）、所述堆垛机器人均与工厂MES系统通讯连接。

3.根据权利要求1所述的一种堆垛系统，其特征在于：所述AGV车包含车体（81）、安装在所述车体（81）上的行走轮（82）和安装在所述车体（81）上的载货板（83），所述载货板（83）包含用于盛放原料的原料置放区（832）和用于置放已经加工完毕的物料的加工物料置放区（831）。

4.根据权利要求3所述的一种堆垛系统，其特征在于：所述车体（81）上连接有在竖直方向延伸的小车立柱（84），在所述小车立柱（84）上的不同高度位置上设有光电传感器（86），所述小车立柱（84）朝向所述加工物料置放区（831）和朝向所述原料置放区（832）均设有单独的所述光电传感器（86）。

5.根据权利要求1所述的一种堆垛系统，其特征在于：所述堆垛机器人包含控制柜（1）和机体（3），所述机体（3）包含旋转台（31）和与所述旋转台（31）连接，且在所述旋转台（31）的驱动下能水平方向转动的多节机械臂（32），所述多节机械臂（32）末端设有抓手（5），所述抓手（5）上设有视觉相机（51）。

6.根据权利要求5所述的一种堆垛系统，其特征在于：加工物料上设有用于供所述视觉相机（51）捕捉以确定物料方向的标签，所述AGV车（8）包含有原地转向结构。

7.根据权利要求5所述的一种堆垛系统，其特征在于：所述抓手（5）包含与所述多节机械臂（32）连接的抓手架（52）、与所述抓手架（52）连接的吸盘架（53）和多个设置在吸盘架（53）上的吸盘（54），光源和所述视觉相机（51）均设置在所述抓手架（52）上。

8.根据权利要求1所述的一种堆垛系统，其特征在于：所述堆栈机器人将物料堆栈到栈板（4）上，还包含用于运输所述栈板（4）及在所述栈板（4）上的物料的重载AGV，所述栈板（4）包含托台（42）和位于所述托台（42）下方的延伸棱（41）。

9.根据权利要求1所述的一种堆垛系统，其特征在于：所述AGV车（8）包含电量自测装置，当所述AGV车（8）的电量低于预设安全阈值，所述AGV车（8）会自动驶向充电桩（63）。