CN110816780A - 一种船体板材切割零件理料装备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船体板材切割零件理料装备及方法，涉及船舶制造装备技术领域，包括零件分拣单元、零件运输单元、零件编码识别单元、装备控制单元和装备状态监控单元，零件分拣单元包括第一分拣单元、第二分拣单元和缓冲区分拣单元，零件运输单元包括主辊道运输单元和次级辊道运输单元。本发明通过合理设计，能提高效率、降低成本和减少劳动力，具有可拓展性强和便于推广使用的优点。

Description

一种船体板材切割零件理料装备及方法

技术领域

本发明涉及船舶制造装备技术领域，具体涉及一种船体板材切割零件理料装备及方法。

背景技术

船体板材切割零件作为船体结构的基本组成单元。一方面，其数量庞大，从切割成形到整船结构完成，贯穿建造过程始末；另一方面，其大小、形状各不相同，难以进行大批量的归类分料。现阶段，我国造船企业在制造过程中大多以人工作业为主，产业急需大量的机器人等智能装备进行产业升级改造，提升造船业智能制造水平。

目前，国内部分造船企业在舾装零件托盘配送方面发展迅速，舾装托盘的划分细化。然而，在船体板材切割零件理料方面却比较落后。一方面，国内船厂船体零件及组立托盘配送粗放，托盘的划分没有完整基准，数据主要通过纸质表格人工记录，缺乏零件理料信息管理系统；另一方面，整个理料过程依靠人工对零件和托盘进行编码识别，通过半门吊进行零件运输及人工进行托盘分料。因此，理料过程效率低、成本高、错误率高。

现代化造船模式要求优化生产过程，减少零件在整理、运输、储存、流通过程所消耗资源。现阶段理料作业耗费大量人工，且效果不理想。针对这一问题，鉴于船体零件及组立托盘分料配送在日、韩等各大船厂已经得到广泛应用，凭借较多的托盘、工装以及合理的车间布局，达到零件有效正确归类的目的，能有效减少或避免分料错误导致的生产延期以及零件堆积、变形、生锈、遗失等问题。

因此，国内船舶制造企业急需一种船体板材切割零件理料装备及方法来实现高效率、低错误率的理料。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明为解决现阶段人工理料的不足，提供一种船体板材切割零件理料装备及方法，通过合理设计，提高效率、降低成本和减少劳动力，具有可拓展性强和便于推广使用的优点。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

本发明提供一种船体板材切割零件理料装备，包括零件分拣单元、零件运输单元、零件编码识别单元、装备控制单元和装备状态监控单元；所述零件分拣单元包括第一分拣单元、第二分拣单元和缓冲区分拣单元；所述零件运输单元包括主辊道运输单元和次级辊道运输单元。

进一步地，所述第一分拣单元包括切割平台、第一分拣机器人、机器人轨道、机器人门架和第一工业数字相机；所述机器人门架为单自由度机器人门架，覆盖于所述切割平台，安装在所述机器人轨道；所述第一分拣机器人具有多自由度特性，其底座安装于所述机器人门架，相对于所述机器人门架做单自由度运动。

进一步地，所述第二分拣单元包括第二分拣机器人和第二工业数字相机；所述第二分拣单元位于所述主辊道运输单元和所述次级辊道运输单元连接处；所述第二分拣机器人具有多自由度运动特性，但是其底座固定。

进一步地，所述缓冲区分拣单元包括组合梁式自立桁架、三自由度抓取机构和第三工业数字相机；所述组合梁式自立桁架和所述三自由度抓取机构的工作范围覆盖所述主辊道运输单元的末端和所述缓冲区分拣单元的托盘。

进一步地，所述主辊道运输单元包括第一电动辊道和第一支架；所述主辊道运输单元通过多个伺服控制电机驱动，将所述第一分拣单元、所述第二分拣单元和所述缓冲区分拣单元连接。

进一步地，所述次级辊道运输系统包括第二电动辊道和第二支架。

进一步地，所述零件编码识别单元包括第四工业数字相机、照明光源、工业镜头和图像采集卡；所述零件编码识别单元覆盖在所述主辊道运输单元上方，位于所述第二分拣单元及所述缓冲区分拣单元前方。

进一步地，所述装备控制单元控制所述第一分拣单元、所述第二分拣单元、所述缓冲区分拣单元、所述主辊道运输单元、所述次级辊道运输单元和所述零件编码识别单元。

进一步地，所述装备控制单元将装备工作状态信息反馈至所述装备状态监控单元。

本发明提供一种船体板材切割零件理料装备的理料方法，具体步骤如下：

步骤一：所述第一工业数字相机对零件几何特征进行识别，确定所述第一分拣机器人抓取位置，所述第一分拣机器人通过与所述机器人门架和所述机器人轨道的结合，先运动至靠近零件的位置，利用末端抓取板材切割零件，再运动到靠近所述主辊道运输单元的一侧，并将零件放置于所述主辊道运输单元；周而复始，实现对整个切割平台区域零件的第一次分拣。

步骤二：所述主辊道运输单元将零件运送至所述零件编码识别单元，获取包括零件编号、零件流向在内的信息，并赋予零件从编号1开始的另一个编号；当第n个零件应运送至所述次级辊道运输单元，信息首先反馈至所述第二分拣单元，明确其作用对象为经过的第n个零件，则其余零件继续往后流向所述缓冲区分拣单元；所有零件的全部信息反馈到所述装备状态监控单元，实时显示理料作业总体进度及已理料零件清单。

步骤三：零件在经过所述第二分拣单元时产生一个激励并计数，所述第二工业数字相机对零件几何特征进行识别，确定所述第二分拣机器人抓取位置；根据反馈信息，所述第二分拣机器人将指定编号零件从所述主辊道运输单元抓取至所述次级辊道运输单元，零件在所述次级辊道运输单元上继续向后转运至加工区域。

步骤四：剩余零件在所述缓冲区分拣单元进行分拣，所述第三工业数字相机对零件几何特征进行识别，确定所述三自由度抓取机构作用位置，所述三自由度抓取机构将零件从所述主辊道运输单元转运至指定托盘。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明船体板材切割零件理料装备的整体示意图。

其中，1-第一分拣单元，2-第二分拣单元，3-缓冲区分拣单元，4-主辊道运输单元，5-次级辊道运输单元，6-零件编码识别单元，7-装备控制单元，8-装备状态监控单元。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示，一种船体板材切割零件理料装备，包括第一分拣单元1、第二分拣单元2、缓冲区分拣单元3、主辊道运输单元4、次级辊道运输单元5、零件编码识别单元6、装备控制单元7、装备状态监控单元8。切割平台为长方形区域，零件切割完成后，理料装备开始工作。第一分拣单元1中，单自由度机器人门架覆盖切割平台，安装于机器人轨道。

分拣机器人底座安装于机器人门架上，相对于机器人门架做单自由度运动；第一工业数字相机对零件几何特征进行识别，确定第一分拣机器人抓取位置。第一分拣机器人具有多自由度运动特性，通过与机器人门架、轨道的结合，先运动至靠近零件的位置，利用末端抓取板材切割零件，再运动到靠近主辊道运输单元4的一侧，并将零件放置于主辊道运输单元4。

主辊道运输单元4通过多个伺服控制电机驱动，将第一分拣单元1、零件第二分拣单元2及缓冲区分拣单元3连接。零件通过主辊道运输单元4运送至零件编码识别单元6。零件编码识别单元6位于第二分拣单元2和缓冲区分拣单元3前面，覆盖在主辊道运输单元4的系统上方，集成有第四工业数字相机、照明光源、工业镜头、图像采集卡等部件。零件编码识别单元在获取包括零件编号、零件流向在内的信息后，赋予零件从1开始的新编号。若第n个零件应运送至次级辊道运输单元5，信息首先反馈至零件第二分拣单元2，明确其作用对象为经过的第n个零件，其余零件则继续往后流向缓冲区分拣单元3。

零件第二分拣单元2位于主辊道运输单元4和次级辊道运输单元5连接处，第二分拣机器人具有多自由度运动特性，其底座固定不运动。每个零件经过零件第二分拣单元2时会产生一个激励并计数，第二工业数字相机对零件几何特征进行识别，确定第二分拣机器人抓取位置。根据反馈信息，第二分拣机器人将指定编号零件从主辊道运输单元4抓取至次级辊道运输单元5，零件在次级辊道运输单元5上继续向后转运至加工区域。同时，所有零件信息均反馈到装备状态监控单元8，实时显示理料作业总体进度及已理料零件清单。

剩余零件在缓冲区分拣单元3进行分拣，第三工业数字相机对零件几何特征进行识别，确定三自由度抓取机构作用位置，三自由度抓取机构将零件从主辊道运输单元4转运至指定托盘。缓冲区分拣单元3中组合梁式自立桁架和三自由度抓取机构工作范围覆盖主辊道运输单元4末端和缓冲区托盘。周而复始，直至完成该批次零件的理料工作。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种船体板材切割零件理料装备，其特征在于，包括零件分拣单元、零件运输单元、零件编码识别单元、装备控制单元和装备状态监控单元；所述零件分拣单元包括第一分拣单元、第二分拣单元和缓冲区分拣单元；所述零件运输单元包括主辊道运输单元和次级辊道运输单元。

2.如权利要求1所述的一种船体板材切割零件理料装备，其特征在于，所述第一分拣单元包括切割平台、第一分拣机器人、机器人轨道、机器人门架和第一工业数字相机；所述机器人门架为单自由度机器人门架，覆盖于所述切割平台，安装在所述机器人轨道；所述第一分拣机器人具有多自由度特性，其底座安装于所述机器人门架，相对于所述机器人门架做单自由度运动。

3.如权利要求1所述的一种船体板材切割零件理料装备，其特征在于，所述第二分拣单元包括第二分拣机器人和第二工业数字相机；所述第二分拣单元位于所述主辊道运输单元和所述次级辊道运输单元连接处；所述第二分拣机器人具有多自由度运动特性，但是其底座固定。

4.如权利要求1所述的一种船体板材切割零件理料装备，其特征在于，所述缓冲区分拣单元包括组合梁式自立桁架、三自由度抓取机构和第三工业数字相机；所述组合梁式自立桁架和所述三自由度抓取机构的工作范围覆盖所述主辊道运输单元的末端和所述缓冲区分拣单元的托盘。

5.如权利要求1所述的一种船体板材切割零件理料装备，其特征在于，所述主辊道运输单元包括第一电动辊道和第一支架；所述主辊道运输单元通过多个伺服控制电机驱动，将所述第一分拣单元、所述第二分拣单元和所述缓冲区分拣单元连接。

6.如权利要求1所述的一种船体板材切割零件理料装备，其特征在于，所述次级辊道运输系统包括第二电动辊道和第二支架。

7.如权利要求1所述的一种船体板材切割零件理料装备，其特征在于，所述零件编码识别单元包括第四工业数字相机、照明光源、工业镜头和图像采集卡；所述零件编码识别单元覆盖在所述主辊道运输单元上方，位于所述第二分拣单元及所述缓冲区分拣单元前方。

8.如权利要求1所述的一种船体板材切割零件理料装备，其特征在于，所述装备控制单元控制所述第一分拣单元、所述第二分拣单元、所述缓冲区分拣单元、所述主辊道运输单元、所述次级辊道运输单元和所述零件编码识别单元。

9.如权利要求8所述的一种船体板材切割零件理料装备，其特征在于，所述装备控制单元将装备工作状态信息反馈至所述装备状态监控单元。

10.一种如权利要求1所述的船体板材切割零件理料装备的理料方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：所述第一工业数字相机对零件几何特征进行识别，确定所述第一分拣机器人抓取位置，所述第一分拣机器人通过与所述机器人门架和所述机器人轨道的结合，先运动至靠近零件的位置，利用末端抓取板材切割零件，再运动到靠近所述主辊道运输单元的一侧，并将零件放置于所述主辊道运输单元；周而复始，实现所述对切割平台整个区域零件的第一次分拣；

步骤二：所述主辊道运输单元将零件运送至所述零件编码识别单元，获取包括零件编号、零件流向在内的信息，并赋予零件从编号1开始的另一个编号；当第n个零件应运送至所述次级辊道运输单元，信息首先反馈至所述第二分拣单元，明确其作用对象为经过的第n个零件，则其余零件继续往后流向所述缓冲区分拣单元；所有零件的全部信息反馈到所述装备状态监控单元，实时显示理料作业总体进度及已理料零件清单；

步骤三：零件在经过所述第二分拣单元时产生一个激励并计数，所述第二工业数字相机对零件几何特征进行识别，确定所述第二分拣机器人抓取位置；根据反馈信息，所述第二分拣机器人将指定编号零件从所述主辊道运输单元抓取至所述次级辊道运输单元，零件在所述次级辊道运输单元上继续向后转运至加工区域；

步骤四：剩余零件在所述缓冲区分拣单元进行分拣，所述第三工业数字相机对零件几何特征进行识别，确定所述三自由度抓取机构作用位置，所述三自由度抓取机构将零件从所述主辊道运输单元转运至指定托盘。

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