CN110884854A - 基于金属二维码的船板自动搬运系统 - Google Patents

Abstract

本发明基于金属二维码的船板自动搬运系统，包括船舶小组立管理单元、二维码打印单元、辊道搬运单元、二维码识别单元、船板分拣单元及船舶小组立数据库。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：(1)基于金属二维码实现了船板自动搬运，人力成本大大节约；(2)彻底摆脱人工搬运，极大地提高船板物流的效率和准确率；(3)信息系统实现了各工位的船板物流信息共享；(4)有效降低了金属二维码生锈对二维码识别率的影响。

Description

基于金属二维码的船板自动搬运系统

技术领域

本发明涉及船舶制造技术领域，具体地，涉及一种基于金属二维码的船板自动搬运系统。

背景技术

随着新一代信息技术向制造领域渗透的加速，船舶工业也逐步向智能制造转变，小组立是制造船舶的最小组合单元，船板的分拣及其搬运作为制造小组立的重要组成部分，其对于提高小组立制造过程中的船板物流的效率和准确率，降低制造成本和提高竞争力都非常重要。利用金属二维码自动分拣来实现船板的自动搬运，是合理提高船板搬运效率及准确率的方法。

经对现有技术的文献检索发现，席时伟等人在《中外船舶科技》(2018年第二期)发表的“小组立智能制造物联系统的研发与应用”，该论文中通过应用自动化设备替代施工人员进行船板信息的标识，从而有效减少人为因素的影响，提高信息传递的及时性和正确性与小组立制作物料及其物流配送的效率。该论文涉及的技术主要存在以下缺陷和不足：(1)该系统中印字机仅支持在面积较大的船板上标识信息，而较小船板需要手写标识；(2)船板的分拣及搬运均由人工完成，费时费力；(3)该系统中较小船板的识别由工人完成，对工人的素质要求较高，且工作量巨大、出错率较高。

专利CN105096077A，申请号201410856156.X，该文献中利用二维码及RFID设备实现了货物的自动分拣。该发明中分拣方法高效实用，成本低廉，能显著提高包裹的分拣速度。该专利涉及的技术有以下几点不足：(1)纸质二维码不耐磨损，容易造成货物的信息缺失；(2)潮湿、下雨等天气因素对二维码的可识别性存有较大影响。

专利CN109834267A，申请号201711229427.9，该文献中应用金属3D打印机完成金属二维码的打印，并将金属二维码嵌入金属工件已实现加工件的标识。该方法避免了加工件在热处理时发生反应而被腐蚀、开裂或者变形，造成二维码不能识别等问题，有效提高了二维码在应用于加工件的实用性。该专利涉及的技术有以下几点不足：(1)金属3D打印二维码步骤繁琐、耗时，不适用于大批量工件生产；(2)未考虑加工件存放暴露于空气时的生锈情况；(3)二维码的安装方式为嵌入，需给加工件开凹槽，影响加工件质量且降低了生产效率。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种解决上述技术问题的基于金属二维码的船板自动搬运系统。

为了解决上述技术问题，本发明基于金属二维码的船板自动搬运系统，包括船舶小组立管理单元、二维码打印单元、辊道搬运单元、二维码识别单元、船板分拣单元及船舶小组立数据库；其中

船板数据库中储存小组立的船板的船码及参数；

船舶小组立管理单元查询船舶小组立数据库中船板的船码及参数并将船板船码传给二维码打印单元；

二维码打印单元生成相应的二维码及明码；

辊道搬运单元将打码好的船板转送至二维码识别单元；

二维码识别单元于有效打码位置自动识别船板二维码，并将读取的船码信息发送至船舶小组立管理单元；

船板分拣单元接收由船舶小组立管理单元发送的当前船板流向控制信号，并控制当前船板的加工工位流向，将各个船板运输至相应加工工位。

优选地，船舶小组立管理单元包括：PC计算机、二维码打印单元接口、二维码识别单元接口、船舶小组立数据库接口、船板分拣单元接口、液晶显示屏输出接口及液晶显示屏；其中

PC计算机通过船舶小组立数据库接口接受当前批次组成小组立的船板的船码及参数，将下次所需打印的船码通过二维码打印单元接口传输至二维码打印单元，通过液晶显示屏输出接口传输当前批次船板打码进程信息和各个工位船板预存数量且在液晶显示屏上显示给工作人员，并且通过二维码识别单元接口输入的船码信息，调用与之相关联的船板加工工艺流程和生产作业计划，由此确定船板的工位流向信息，通过船板分拣单元接口传输流向控制信号，并通过液晶显示屏输出接口传输船板流向信息且在液晶显示屏上显示给工作人员。

优选地，二维码打印单元包括：二维码打印单元接口、二维码打印电脑、二维码打印机及打印气动挡块；其中

二维码打印单元接口与船舶小组立管理单元相连接传输船板船码信息；二维码打印电脑接受船板船码信息，同时操作人员根据当前船舶小组立生产计划以及小组立船板的预存数量来预估船板的堆放时长，并依据堆放时长以及船板材质确定激光打印参数模板；打印气动挡块用于船板限位，以确保二维码打印在船板的有效打码位置并以此确保后续二维码识别单元的二维码自动识别环节的实现；二维码打印电脑与二维码打印机相连接，用以将已确定参数模板的船板船码转化为二维码及明码信息后打印在船板的有效打码位置上。

优选地，辊道搬运单元包括辊道输送机；其中

辊道输送机将二维码打印单元与二维码识别单元相连，用以将打码后的船板从二维码打印单元运输至二维码识别单元，并将二维码识别单元与船板分拣单元相连，用以将船板从二维码识别单元运输至船板分拣单元。

优选地，二维码识别单元包括：二维码识别单元接口，二维码扫描电脑、二维码扫描机和识别气动挡块；其中

二维码识别单元接口与船舶小组立管理单元相连传输船板船码信息；二维码扫描电脑和二维码扫描机相连接，用以将船板二维码转化为船码信息；识别气动挡块用于船板限位，使船板二维码均处于相同待扫描位置，即有效打码位置，以此实现二维码的自动识别。

优选地，船板分拣单元包括：船板分拣模块接口、滚筒组、滚轮组、步进电机、步进电机驱动器、空气压缩机、三轴气缸和电磁阀；其中

船板分拣模块接口用于接收船板流向控制信号，该控制信号包括电磁阀的电压信号以及步进电机驱动器的方向信号和脉冲信号；滚筒组与滚轮组分别用于控制船板的前向传输和左右方向传输，滚筒组与滚轮组均由步进电机驱动器配合步进电机驱动；空气压缩机制造的高压空气用于三轴气缸及其电磁阀控制滚轮组的抬升或下降，抬升状态下滚轮组与船板接触并控制船板运输方向，下降状态下滚筒组与船板接触并控制船板运输方向。

优选地，船舶小组立数据库包括：数据库服务器和数据库系统接口；其中

数据库服务器储存当前批次船板的船码及参数；数据库系统接口与船舶小组立管理单元相连，用于传输当前船板船码并调用与之相关的船板的船码及参数。

优选地，参数包括当前批次船板的数量、类型、材质、不同类型船板加工工艺流程和生产作业计划。

优选地，船码包括与船板加工工艺流程和生产作业计划相关联的作为船码的序列号信息。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)基于金属二维码实现了船板自动搬运，人力成本大大节约；

(2)彻底摆脱人工搬运，极大地提高船板物流的效率和准确率；

(3)信息系统实现了各工位的船板物流信息共享；

(4)有效降低了金属二维码生锈对二维码识别率的影响。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明基于金属二维码的船板自动搬运系统原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供基于金属二维码的船板自动搬运系统，包括船舶小组立管理单元，二维码打印单元，辊道搬运单元，二维码识别单元，船板分拣单元，船舶小组立数据库。其中，将当前批次船板按0000至9999编号作为序列号，定义船板数量为10000，打码按照序列号由小到大顺序进行，在船板数据库6中录入该批次组成小组立的船板的数量和类型、材质、不同类型船板加工工艺流程和生产作业计划，将船板序列号0000至9999作为船码存入船舶小组立数据库，并将任意船板的加工工艺流程和成产作业计划与该船板的船码相互关联，并且将切割、打磨、加工和装焊等工位的船板预存数量存入船舶小组立数据库；

船舶小组立管理单元查询船舶小组立数据库并将船板船码传给二维码打印单元，并在显示屏上展示当前批次船板打码进程以及各工位船板预存数量。

二维码打印单元生成相应的二维码及明码，并且根据当前船舶小组立生产计划以及小组立船板的预存数量来预估船板的堆放时长，并根据堆放时长以及船板材质确定激光打印的参数模板，通过不同参数模板的选择有效降低金属二维码生锈对二维码识别率的影响，同时为保障后续二维码自动识别的有效性，规定有效打码位置，其方法为：先选择船板零件的最长边，然后在与最长边相邻的两条边中选择一条最长边，分别以离边10cm的距离作为起始点标刻二维码，并将已确定参数模板的二维码及明码通过激光打印在对应船板的有效打码位置上。

辊道搬运单元将打码好的船板转送至二维码识别单元。

二维码识别单元于有效打码位置自动识别船板二维码，并将读取的船码信息发送至船舶小组立管理单元；船舶小组立管理单元接收船码信息，并调用船舶小组立数据库信息，用以确定与当前船码相关联的船板的加工工艺流程及生产作业计划信息，并根据该信息判断当前船板的加工工位，船舶小组立管理单元将该工位对应的流向控制信号发送至船板分拣单元，并将流向信息展示于显示屏，同时根据当前船板的流向更新船舶小组立数据库的各个工位的船板预存数量以实现船板零件切割、打磨、加工和装焊等工位的船板物流信息透明，确保船板零件物流满足各工位作业的需求，并通过反馈有效降低在制品数量；辊道搬运单元将位于二维码识别单元的船板转送至船板分拣单元。

船板分拣单元接收由船舶小组立管理单元发送的当前船板流向控制信号，并控制当前船板的加工工位流向，以实现将各个船板运输至相应加工工位的目的。

本实施例中，船舶小组立管理单元包括：PC计算机，二维码打印单元接口，二维码识别单元接口，船舶小组立数据库接口，船板分拣单元接口，液晶显示屏输出接口，液晶显示屏，其中：PC计算机通过数据库接口接受当前批次组成小组立的船板的类型和数量、材质、不同类型船板加工工艺流程和生产作业计划、与船板加工工艺流程和成产作业计划相关联的船板船码以及切割、打磨、加工和装焊等工位的船板预存数量，并且实时传输当前各个工位已更新的船板预存数量，将下次所需打印的船码通过二维码打印单元接口传输至二维码打印单元，并通过液晶显示屏输出接口传输当前批次船板打码进程信息和各个工位船板预存数量且在液晶显示屏上显示给工作人员，并且通过二维码识别单元接口输入的船码信息，调用与之相关联的船板加工工艺流程和生产作业计划，由此确定船板的工位流向信息，通过船板分拣单元接口传输流向控制信号，并通过液晶显示屏输出接口传输船板流向信息且在液晶显示屏上显示给工作人员。

本实施例中，二维码打印单元包括：二维码打印单元接口、二维码打印电脑、二维码打印机和气动挡块，其中：二维码打印单元接口与船舶小组立管理单元相连接传输船板船码信息；二维码打印电脑接受船板船码信息，同时操作人员根据当前船舶小组立生产计划以及小组立船板的预存数量来预估船板的堆放时长，并依据堆放时长以及船板材质确定激光打印参数模板；气动挡块用于船板限位，以确保二维码打印在船板的有效打码位置并以此确保后续二维码识别单元的二维码自动识别环节的实现；二维码打印电脑与二维码打印机相连接，用以将已确定参数模板的船板船码转化为二维码及明码信息后打印在船板的有效打码位置上。

本实施例中，激光打印参数包括：激光能量、雕刻速度、频率、填充间距，其中：雕刻能量及雕刻速度决定了所打印二维码的深度和颜色，深度较深且颜色为黑色的二维码比深度较浅且颜色偏白的二维码耐腐蚀性更强；频率及填充间距决定了所打印二维码的细腻程度，较细腻的二维码比较粗糙的二维码耐腐蚀性更强且可识别性更高；参数模板由四项特定的参数值组成，标准模板为：激光能量：60％，雕刻速度：60mm/s，频率：50KHz，填充间距0.12mm，耐腐蚀一级模板为：激光能量：62％，雕刻速度：62mm/s，频率：53KHz，填充间距0.10mm，以此类推，其中耐腐蚀的程度与激光能量、雕刻速度、频率成正相关，与填充间距成负相关，操作人员可依据预估堆放时长及船板材质选择适当的激光打印参数模板。

本实施例中，辊道搬运单元包括：辊道输送机，其中：辊道输送机将二维码打印单元与二维码识别单元相连，用以将打码后的船板从二维码打印单元运输至二维码识别单元，并将二维码识别单元与船板分拣单元相连，用以将船板从二维码识别单元运输至船板分拣单元。

本实施例中，二维码识别单元包括：二维码识别单元接口，二维码扫描电脑、二维码扫描机和气动挡块，其中：二维码识别单元接口与船板管理系统1相连传输船板船码信息；二维码扫描电脑和二维码扫描机相连接，用以将船板二维码转化为船码信息；气动挡块用于船板限位，使船板二维码均处于相同待扫描位置，即有效打码位置，以此实现二维码的自动识别。

本实施例中，船板分拣单元包括：船板分拣模块接口、滚筒组、滚轮组、步进电机、步进电机驱动器、空气压缩机、三轴气缸、电磁阀，其中：船板分拣模块接口用于接收船板流向控制信号，该控制信号包括电磁阀的电压信号以及步进电机驱动器的方向信号和脉冲信号；滚筒组与滚轮组分别用于控制船板的前向传输和左右方向传输，二者均由步进电机驱动器配合步进电机驱动；空气压缩机制造的高压空气用于三轴气缸及其电磁阀控制滚轮组的抬升或下降，抬升状态下滚轮组与船板接触并控制船板运输方向，下降状态下滚筒组与船板接触并控制船板运输方向。

本实施例中，船舶小组立数据库包括：数据库服务器和数据库系统接口，其中：数据库服务器储存当前批次船板的数量和类型、材质、不同类型船板加工工艺流程和生产作业计划，与船板加工工艺流程和生产作业计划相关联的作为船码的序列号信息，切割、打磨、加工和装焊等工位的船板预存数量；数据库系统接口与船舶小组立管理单元相连，用于传输当前船板船码并调用与之相关的船板加工工艺流程和生产作业计划以及切割、打磨、加工和装焊等工位的船板预存数量。

本发明通过金属二维码，以及对信息系统和搬运系统的搭建，实现船板搬运的自动化，从而有效提高船板的生产效率、船板物流的效率和准确率以及降低了生产成本。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种基于金属二维码的船板自动搬运系统，其特征在于，包括船舶小组立管理单元、二维码打印单元、辊道搬运单元、二维码识别单元、船板分拣单元及船舶小组立数据库；其中

船板数据库中储存小组立的船板的船码及参数；

船舶小组立管理单元查询船舶小组立数据库中船板的船码及参数并将船板船码传给二维码打印单元；

二维码打印单元生成相应的二维码及明码；

辊道搬运单元将打码好的船板转送至二维码识别单元；

二维码识别单元于有效打码位置自动识别船板二维码，并将读取的船码信息发送至船舶小组立管理单元；

船板分拣单元接收由船舶小组立管理单元发送的当前船板流向控制信号，并控制当前船板的加工工位流向，将各个船板运输至相应加工工位。

2.根据权利要求1所述的基于金属二维码的船板自动搬运系统，其特征在于，船舶小组立管理单元包括：PC计算机、二维码打印单元接口、二维码识别单元接口、船舶小组立数据库接口、船板分拣单元接口、液晶显示屏输出接口及液晶显示屏；其中

PC计算机通过船舶小组立数据库接口接受当前批次组成小组立的船板的船码及参数，将下次所需打印的船码通过二维码打印单元接口传输至二维码打印单元，通过液晶显示屏输出接口传输当前批次船板打码进程信息和各个工位船板预存数量且在液晶显示屏上显示给工作人员，并且通过二维码识别单元接口输入的船码信息，调用与之相关联的船板加工工艺流程和生产作业计划，由此确定船板的工位流向信息，通过船板分拣单元接口传输流向控制信号，并通过液晶显示屏输出接口传输船板流向信息且在液晶显示屏上显示给工作人员。

3.根据权利要求2所述的基于金属二维码的船板自动搬运系统，其特征在于，二维码打印单元包括：二维码打印单元接口、二维码打印电脑、二维码打印机及打印气动挡块；其中

二维码打印单元接口与船舶小组立管理单元相连接传输船板船码信息；二维码打印电脑接受船板船码信息，同时操作人员根据当前船舶小组立生产计划以及小组立船板的预存数量来预估船板的堆放时长，并依据堆放时长以及船板材质确定激光打印参数模板；打印气动挡块用于船板限位，以确保二维码打印在船板的有效打码位置并以此确保后续二维码识别单元的二维码自动识别环节的实现；二维码打印电脑与二维码打印机相连接，用以将已确定参数模板的船板船码转化为二维码及明码信息后打印在船板的有效打码位置上。

4.根据权利要求3所述的基于金属二维码的船板自动搬运系统，其特征在于，辊道搬运单元包括辊道输送机；其中

辊道输送机将二维码打印单元与二维码识别单元相连，用以将打码后的船板从二维码打印单元运输至二维码识别单元，并将二维码识别单元与船板分拣单元相连，用以将船板从二维码识别单元运输至船板分拣单元。

5.根据权利要求4所述的基于金属二维码的船板自动搬运系统，其特征在于，二维码识别单元包括：二维码识别单元接口，二维码扫描电脑、二维码扫描机和识别气动挡块；其中

二维码识别单元接口与船舶小组立管理单元相连传输船板船码信息；二维码扫描电脑和二维码扫描机相连接，用以将船板二维码转化为船码信息；识别气动挡块用于船板限位，使船板二维码均处于相同待扫描位置，即有效打码位置，以此实现二维码的自动识别。

6.根据权利要求5所述的基于金属二维码的船板自动搬运系统，其特征在于，船板分拣单元包括：船板分拣模块接口、滚筒组、滚轮组、步进电机、步进电机驱动器、空气压缩机、三轴气缸和电磁阀；其中

船板分拣模块接口用于接收船板流向控制信号，该控制信号包括电磁阀的电压信号以及步进电机驱动器的方向信号和脉冲信号；滚筒组与滚轮组分别用于控制船板的前向传输和左右方向传输，滚筒组与滚轮组均由步进电机驱动器配合步进电机驱动；空气压缩机制造的高压空气用于三轴气缸及其电磁阀控制滚轮组的抬升或下降，抬升状态下滚轮组与船板接触并控制船板运输方向，下降状态下滚筒组与船板接触并控制船板运输方向。

7.根据权利要求6所述的基于金属二维码的船板自动搬运系统，其特征在于，船舶小组立数据库包括：数据库服务器和数据库系统接口；其中

数据库服务器储存当前批次船板的船码及参数；数据库系统接口与船舶小组立管理单元相连，用于传输当前船板船码并调用与之相关的船板的船码及参数。

8.根据权利要求7所述的基于金属二维码的船板自动搬运系统，其特征在于，参数包括当前批次船板的数量、类型、材质、不同类型船板加工工艺流程和生产作业计划。

9.根据权利要求8所述的基于金属二维码的船板自动搬运系统，其特征在于，船码包括与船板加工工艺流程和生产作业计划相关联的作为船码的序列号信息。

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