CN110255234A - 一种测高抓取装置及抓取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测高抓取装置及抓取方法，包括控制器、传动系统、抓取组件和机架，机架作为承载平台，多种传动系统可在立体空间内活动，抓取组件安装在传动系统上完成偏移和抓取，抓取组件用于夹持薄形的裁片。此测高抓取装置在抓取裁片的时候，位移传感器对焦在最上层的裁片，可以实时测量高度，然后由传动系统做偏移，最后完成抓取动作。本方案特别适用于堆垛式和层叠状等产品的抓取，能适应高度在变化的产品，保证每一层的产品都能准确被抓取。此发明用于纺织服装行业自动化领域。

Description

一种测高抓取装置及抓取方法
技术领域
本发明涉及纺织自动化生产线领域，特别是涉及一种测高抓取装置及抓取方法。
背景技术
裁片非常薄，比如布料，所以在进行裁片抓取的时候，需要校对裁片与机械手的间距，如果间距变化，计算机再控制运动部件调整。传统的做法是机械手设置在上方，载物台设置在下方，然后载物台下端连接升降装置，机械手每次在固定位置往返，计算机驱动升降装置升降；这种方案原理简单，控制方便，有很强实用性。但是对于裁片这个技术领域，不适用；究其原因是裁片非常薄，想要抓取裁片需要更加精确更加直接的测高以及反馈，对机械手的运动精度要求高，通过升降装置间接反馈高度的方案存在局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能精确抓取裁片的测高抓取装置及抓取方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种测高抓取装置，包括上位控制器；还包括传动系统，与上位控制器连接，在上位控制器驱动下动作；还包括抓取组件，与上位控制器连接，安装在传动系统上，在上位控制器驱动下，抓取组件具有抓取和释放两个工作状态；还包括位移传感器，安装在抓取组件上，与上位控制器连接，位移传感器的对焦方向朝向裁片，获取抓取组件与裁片的距离信息然后将距离信息传回上位控制器，上位控制器驱动传动系统重新改变抓取组件的高度，形成闭环控制系统。
作为上述方案的改进，所述位移传感器为激光位移传感器或声波位移传感器或机械式位移传感器。
作为上述方案的改进，所述传动系统包括X轴移动机构和Z轴移动机构，X轴移动机构具有水平偏移部件，Z轴移动机构具有竖直偏移部件，所述Z轴移动机构固定在水平偏移部件上，所述抓取组件安装在竖直偏移部件上。
作为上述方案的改进，所述抓取组件包括安装板、若干个爪手和驱动各个爪手动作的下位控制器，上位控制器与下位控制器连接，位移传感器固定在安装板上。
作为上述方案的改进，爪手为吸盘，下位控制器包括真空发生器，吸盘设置在安装板下方，真空发生器设置在安装板上方。
作为上述方案的改进，爪手为倒钩，下位控制器包括伸缩杆，倒钩设置在安装板下方，伸缩杆设置在安装板上方。
作为上述方案的改进，爪手为金属板，下位控制器包括电源和电压输出器，电压输出器连接金属板并可以在金属板的表面产生静电荷。
作为上述方案的改进，爪手为捏指，下位控制器包括气缸和传动机构，在气缸驱动下捏指向中间靠拢夹持裁片或张开松开裁片。
作为上述方案的改进，所述位移传感器设置在安装板的边缘。
一种使用上述测高抓取装置的抓取方法，抓取组件移动到若干层叠的裁片上方，位移传感器获取最上层的裁片与位移传感器之间的距离x1，上位控制器换算出抓取组件与最上层的裁片之间的距离，然后传动系统带动抓取组件下降，同时位移传感器继续把变化的距离x1传递给上位控制器，抓取组件接触裁片后进入抓取状态，抓取组件上升并转移到另一侧，最后转变为释放状态将裁片放下。
本发明的有益效果：抓取组件用于提起薄形的裁片，此测高抓取装置在抓取裁片的时候，位移传感器对焦在最上层的裁片，可以实时测量高度，然后抓取组件在传动系统的带动下做偏移，最后完成抓取和释放两个动作。本方案特别适用于堆垛式和层叠状等产品的抓取，能适应高度在变化的产品，保证每一层的产品都能准确被抓取。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是测高抓取装置的立体图；
图2是以吸盘为主的抓取组件的放大图；
图3是以倒钩为主的抓取组件的放大图；
图4是以金属板为主的抓取组件的放大图。
具体实施方式
参照图1至图4，本发明为一种测高抓取装置，包括上位控制器、传动系统、抓取组件和机架。本申请方案的改进点在于将测高抓取两个动作有机组合，巧妙地应用于裁片领域。
机架承载上述部件，同时机架的上侧为水平桌面21，主要用于放置裁片1。机架的上方设有矩形框架22，矩形框架22包括相互搭接的若干根竖梁和若干根横梁，传动系统便安装在横梁或竖梁上；当然了，棱形或椭圆形的框架也能实现承载的效果。机架的下方设有若干个减震脚轮23，平稳的水平桌面21有助于抓取组件的精确运动。从图1中可以看到，水平桌面21上有堆叠的裁片1，抓取组件在传动系统的带动下，逐层地将裁片1转移到旁边。
上位控制器属于计算机之类的设备，可以放置在机架的箱体内，伸出导线与传动系统和抓取组件连接即可，所以图中未示出控制器及其导线的示意图。上位控制器通过传动系统带动抓取组件在立体空间内运动，上位控制器同时控制抓取组件的抓取状态和释放状态。
本方案的重点在于传动系统和安装在传动系统上的抓取组件，其中抓取组件在抓取的过程中实现了测高抓取的功能，抓取精度高，可适用于裁片1。
先从传动系统说起，为了让抓取组件自由移动，在其他实施例中，传动系统采用机械手的方式驱动抓取组件。机械手既可以采用转动折叠摆动等运动形式，也可以采用平移升降等形式；传动组件可以根据需要设置多个自由度。
作为优选，保持XZ两个方向上的运动已经可以满足本纺织领域的使用需求；图4中可以看到传动系统还增加了Y轴方向上的传动。此时传动系统包括水平放置的X轴移动机构31和竖直放置的Z轴移动机构32。X轴移动机构31和Z轴移动机构32可以采用不同的传动原理，比如带传动、丝杆传动和电动推杆传动；为了节约制造成本，两者采用相同的传动方式，同时为了确保运动精度，两者均采用丝杆螺母传动结构。
当X轴移动机构31和Z轴移动机构32均采用丝杆螺母传动结构后，电机通过丝杆驱动螺母运动，X轴移动机构31的螺母作为水平偏移部件，Z轴移动机构32的螺母作为竖直偏移部件。
实施例一，Z轴移动机构32连接在水平偏移部件上实现水平移动，抓取组件连接在竖直偏移部件上实现竖直升降。当水平偏移部件移动时，Z轴移动机构32整体移动，抓取组件再实现升降移动。X轴移动机构31为长条形结构，可安装在矩形框架22的其中一根横梁上。
实施例二，X轴移动机构31连接在竖直偏移部件上实现竖直移动，抓取组件连接在水平偏移部件上实现水平移动。当竖直偏移部件移动时，X轴移动机构31整体升降，抓取组件再实现水平移动。Z轴移动机构32为长条形结构，可安装在矩形框架22的其中一根竖梁上。
这里所提的螺母指具有螺孔然后可与丝杆发生运动传递的零件，不限制于传统的六边形螺母造型，为了方便连接，螺母可以是立方体结构或棱台结构或多种结构的复合。本技术特征不应从字面意思理解。
具体参照图2，作为优选，进一步提高抓取组件的运动精度，Z轴移动机构上增设导向机构，导向构件包括导杆41和导向套42。抓取组件通过导杆41连接到竖直偏移部件上，实现升降。参照图2，Z轴移动机构32的下端设有包夹并引导导杆41在竖直方向上滑动的导向套42，导向套42固定设置。显然可以看到竖直偏移部件带动导杆41升降，然后抓取组件升降。
抓取组件主要包括安装板5、若干个爪手6和驱动各个爪手6动作的下位控制器，安装板5起到承载的作用，上位控制器与下位控制器连接，位移传感器7固定在安装板5上。针对不同类型的裁片1，抓取组件可以适应性地更换。
位移传感器7可以是激光位移传感器或是声波位移传感器或是机械式传感器。激光位移传感器利用光的反射判断距离，声波位移传感器利用多普勒效应和声音反射判断距离，机械式传感器利用伸缩杆与裁片1接触反馈高度。
具体参照图2的实施例一，爪手6为吸盘，下位控制器包括真空发生器，吸盘设置在安装板5下方，真空发生器设置在安装板5的上方。多个吸盘均匀分布，多个吸盘的吸取方向朝向下。此时位移传感器7固定在安装板5上，位移传感器7的对焦方向越过安装板5朝向下。
当吸盘接触到裁片1后，上位控制器驱动真空发生器工作，裁片1被吸取，该步骤对应抓取组件的抓取状态；当抓取组件转移到另一侧后，抓取组件带着裁片1下降到合适高度，真空发生器停止工作，裁片1被释放，随着重力作用落下，该步骤对应抓取组件的释放状态。
在其他实施例中，位移传感器7设置在安装板5的内侧，安装板5设置穿孔以便激光经过。作为优选，位移传感器7设置在安装板5的边缘，位移传感器7发生的激光直接朝向下方的裁片1。
作为优选，为了保证吸力均匀，吸盘的数量为九个，呈点阵分布。图2中也可以看到安装板5此时为薄片状的立方结构。
安装板5与导杆41连接，位移传感器7连接上位控制器，位移传感器7获取直接吸盘与裁片1之间的距离并将该距离传回上位控制器，上位控制器驱动传动系统重新改抓取组件的高度，形成闭环控制系统。与此同时，上位控制器也适时开关下位控制器。
具体参照图3的实施例二，爪手6为倒钩，下位控制器包括伸缩杆，倒钩设置在安装板5的下方，伸缩杆设置在安装板5的上方。当安装板5下降到合适高度，下位控制器控制倒钩插入裁片1，然后抓取组件上升转移走，在另一侧，下位控制器控制倒钩缩回盒体内，由于裁片1被盒体顶住无法进一步运动，倒钩和裁片1分离，裁片1完成掉落；在上述步骤中上位控制器控制着下位控制器的启动和停止。
具体参照图4的实施例三，爪手6为金属板，下位控制器包括电源和电压输出器，电压输出器连接金属板并可以在金属板的表面产生静电荷。当安装板5下降到合适高度，下位控制器让金属板带电，这样可以吸起裁片1，然后抓取组件上升转移走，在另一侧，下位控制器中和金属板上的电荷，当金属板不带静电后裁片1完成掉落；在上述步骤中，上位控制器控制着下位控制器的开关。
实施例四，爪手6为捏指，类似机械爪，也类似两根手指夹持裁片1的方式，这种捏指可以做成剪叉机构，下位控制器包括气缸和传动机构，在气缸驱动下捏指向中间靠拢夹持裁片或张开松开裁片1。
一种基于上述测高抓取装置的抓取方法，抓取组件移动到若干层叠的裁片1的上方，位移传感器7获取最上层的裁片1与位移传感器7之间的距离x1，上位控制器换算出吸盘与最上层的裁片1之间的距离，然后控制传动系统的输出端下降，此时抓取组件下降，同时位移传感器7继续把变化的距离x1传递给控制器，当吸盘贴合裁片1后真空发生器工作，各个吸盘完成抓取动作，然后抓取组件上升并转移到另一侧将裁片1放下，此时真空发生器停止工作即可。最后抓取组件在传动系统的带动下复位即可。
抓取组件用于提起薄形的裁片1，此测高抓取装置在抓取裁片1的时候，位移传感器7对焦在最上层的裁片1，可以实时测量高度，然后抓取组件在传动系统的带动下做偏移，最后完成抓取和释放两个动作。本方案特别适用于堆垛式和层叠状等产品的抓取，能适应高度在变化的产品，保证每一层的产品都能准确被抓取。
当然，本设计创造并不局限于上述实施方式，上述各实施例不同特征的组合，也可以达到良好的效果。熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种测高抓取装置，其特征在于：
包括上位控制器；
还包括传动系统，与上位控制器连接，在上位控制器驱动下动作；
还包括抓取组件，与上位控制器连接，安装在传动系统上，在上位控制器驱动下，抓取组件具有抓取和释放两个工作状态；
还包括位移传感器，安装在抓取组件上，与上位控制器连接，位移传感器的对焦方向朝向裁片，获取抓取组件与裁片的距离信息然后将距离信息传回上位控制器，上位控制器驱动传动系统重新改变抓取组件的高度，形成闭环控制系统。
2.根据权利要求1所述的测高抓取装置，其特征在于：所述位移传感器为激光位移传感器或声波位移传感器或机械式位移传感器。
3.根据权利要求1或2所述的测高抓取装置，其特征在于：所述传动系统包括X轴移动机构和Z轴移动机构，X轴移动机构具有水平偏移部件，Z轴移动机构具有竖直偏移部件，所述Z轴移动机构固定在水平偏移部件上，所述抓取组件安装在竖直偏移部件上。
4.根据权利要求1或2所述的测高抓取装置，其特征在于：所述抓取组件包括安装板、若干个爪手和驱动各个爪手动作的下位控制器，上位控制器与下位控制器连接，位移传感器固定在安装板上。
5.根据权利要求4所述的测高抓取装置，其特征在于：爪手为吸盘，下位控制器包括真空发生器，吸盘设置在安装板下方，真空发生器设置在安装板上方。
6.根据权利要求4所述的测高抓取装置，其特征在于：爪手为倒钩，下位控制器包括伸缩杆，倒钩设置在安装板下方，伸缩杆设置在安装板上方。
7.根据权利要求4所述的测高抓取装置，其特征在于：爪手为金属板，下位控制器包括电源和电压输出器，电压输出器连接金属板并可以在金属板的表面产生静电荷。
8.根据权利要求4所述的测高抓取装置，其特征在于：爪手为捏指，下位控制器包括气缸和传动机构，在气缸驱动下捏指向中间靠拢夹持裁片或张开松开裁片。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的测高抓取装置，其特征在于：所述位移传感器设置在安装板的边缘。
10.一种使用如权利要求1至9中任一项所述测高抓取装置的抓取方法，其特征在于：抓取组件移动到若干层叠的裁片上方，位移传感器获取最上层的裁片与位移传感器之间的距离x1，上位控制器换算出抓取组件与最上层的裁片之间的距离，然后传动系统带动抓取组件下降，同时位移传感器继续把变化的距离x1传递给上位控制器，抓取组件接触裁片后进入抓取状态，抓取组件上升并转移到另一侧，最后转变为释放状态将裁片放下。
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