CN110921039A - 钢卷贴标的机器人装置及其贴标方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及贴标技术领域，提供了一种钢卷贴标的机器人装置，包括工业机器人，还包括用于提供标签的打印机、用于吸取标签并将标签取下至钢卷表面的末端执行器以及用于托住标签并顶起标签的标签顶升组件，所述末端执行器安装在所述工业机器人的机械臂上。还提供一种一种钢卷贴标的机器人装置的贴标方法，包括S1‑S4四个步骤。本发明通过工业机器人、打印机、末端执行器以及标签顶升组件的配合，完成了全自动贴标工作。

Description

钢卷贴标的机器人装置及其贴标方法

技术领域

本发明涉及贴标技术领域，具体为一种钢卷贴标的机器人装置及其贴标方法。

背景技术

冷轧厂生产的钢卷在厂内物料运输及成品出厂时，需要使用不干胶标签记录钢卷的产品号、材料号等信息并粘贴在钢卷的内圈或外圈上，此标签相当于钢卷的身份证，作为物料跟踪及生产追溯的唯一标识。目前标签的粘贴需要人工操作，容易出错而且占用了现场操作人员的大量时间，因此有必要开发一种相应的自动化装备以实现钢卷贴标的自动化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢卷贴标的机器人装置及其贴标方法，通过工业机器人、打印机、末端执行器以及标签顶升组件的配合，完成了全自动贴标工作。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种钢卷贴标的机器人装置，包括工业机器人，还包括用于提供标签的打印机、用于吸取标签并将标签取下至钢卷表面的末端执行器以及用于托住标签并顶起标签的标签顶升组件，所述末端执行器安装在所述工业机器人的机械臂上。

进一步，所述标签顶升组件包括用于托住标签的托辊以及用于顶起所述托辊的驱动机构，升起状态时的所述托辊位于所述打印机的标签出口处。

进一步，所述托辊的表面涂覆有铁氟龙。

进一步，还包括用于搁置托住钢卷的钢卷鞍座。

进一步，所述钢卷鞍座正对所述打印机设置。

进一步，所述末端执行器包括吸料机构、滚压机构、激光测距仪以及可与工业机器人连接的支座，

所述吸料机构，用于吸取标签；

所述滚压机构，用于将所述吸料机构上的标签取下至钢卷表面；

所述激光测距仪，用于检测钢卷内圈或外圈并将检测到的信号反馈至工业机器人；

所述吸料机构通过支架安装在所述支座上，所述末端执行器通过支座安装在所述机械臂上。

进一步，所述吸料机构包括真空吸板以及为所述真空吸板提供真空吸力的真空发生器，所述真空吸板具有内腔，且所述真空吸板的上表面具有通气孔，所述真空吸板的下表面为吸附所述标签的吸附面，所述真空吸板下表面的吸气孔通过内腔与上表面的通气孔相连，所述真空吸板上表面的通气孔通过管道与所述真空发生器连通。

进一步，所述滚压机构包括用于滚压标签的压辊以及为所述压辊提供按压力的驱动组件，所述压辊安装在所述吸料机构的真空吸板一端。

进一步，所述驱动组件包括气缸，所述气缸的基座设于所述支座上，所述气缸的驱动端连于所述吸料机构的真空吸板上，所述气缸与所述吸料机构的真空吸板的中部铰接，所述支架与所述吸料机构真空吸板的末端铰接。

本发明实施例提供另一种技术方案：一种钢卷贴标的机器人装置的贴标方法，包括如下步骤：

S1，接到贴标指令后，打印机打印出待贴标签；

S2，采用标签顶升装置将打印出的标签托住并顶起；

S3，工业机器人控制末端执行器前往所述标签顶升装置处，并将待贴标签吸取，然后再送至钢卷处取下后贴在钢卷表面；

S4，在贴标完成后，所述工业机器人带着所述末端执行器返回初始位，等待下一次贴标指令。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过工业机器人、打印机、末端执行器以及标签顶升组件的配合，完成了全自动贴标工作，解放了人们的双手。

2、采用标签顶升组件可以将标签托举至水平状态方便吸取；同时在托辊上涂覆铁氟龙，使其不会沾附标签。

3、采用钢卷鞍座可以稳定地托住钢卷。

4、采用真空吸附的方式来吸取标签，可以避免标签的破损。

5、采用压辊可以压在钢圈内圈/外圈的圆弧面上滚动，以将标签从真空吸板上揭下，以贴附在钢圈表面。

6、采用激光测距仪对准钢卷中心，在升降的过程中检测到信号突变时，结合此时位置及姿态，通过程序计算出钢卷的外径、内径以及轴向中心标高，即检测到钢卷内圈或外圈的边部。

7、采用超声波测距仪检测真空吸板和钢卷表面之间的距离，可配合安全光电开关进行安全检测。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种钢卷贴标的机器人装置的末端执行器的第一视角示意图；

图2为本发明实施例提供的一种钢卷贴标的机器人装置的末端执行器的第二视角示意图；

图3为本发明实施例提供的一种钢卷贴标的机器人装置的示意图；

附图标记中：1-工业机器人；2-末端执行器；21-吸料机构；211-真空吸板；a-通气孔；b-吸气孔；212-压辊；222-气缸；23-激光测距仪；24-超声波测距仪；25-安全光电开关；26-条形码扫描器；27-支座；3-打印机；4-标签顶升组件。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1、图2和图3，本发明实施例提供一种钢卷贴标的机器人装置，包括工业机器人1、用于提供标签的打印机3、用于吸取标签并将标签取下至钢卷表面的末端执行器2以及用于托住标签并顶起标签的标签顶升组件4，所述末端执行器2安装在所述工业机器人1的机械臂上。在本实施例中，工业机器人1为本领域常用的设备，它具体为工业六轴机器人，其安装在钢卷鞍座旁，第六轴法兰上安装有末端执行器2，它能够通过预先设定的程序进行动作，我们只需要给出指令即可。具体的使用方法：接到贴标指令后，打印机3打印出待贴标签；采用标签顶升装置将打印出的标签托住并顶起；工业机器人1控制末端执行器2前往所述标签顶升装置处，并将待贴标签吸取，然后再送至钢卷处取下后贴在钢卷表面；在贴标完成后，所述工业机器人1带着所述末端执行器2返回初始位，等待下一次贴标指令。如此可以进行全自动贴标工作，解放了人们的双手。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，所述标签顶升组件4包括用于托住标签的托辊以及用于顶起所述托辊的驱动机构，升起状态时的所述托辊位于所述打印机3的标签出口处。采用的打印机3具备不干胶打印底纸回收的功能，能够单张输出已剥离底纸的不干胶标签。在本实施例中，打印机3打印出来的标签由标签顶升组件4托举和顶起后，可以方便末端执行器2吸取标签。优选的，所述托辊的表面涂覆有铁氟龙，可以防止粘附标签。驱动机构与下面实施例的驱动组件一样，此处就不再赘述。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，本装置还包括用于搁置托住钢卷的钢卷鞍座。优选的，所述钢卷鞍座正对所述打印机3设置。设此钢卷鞍座可以使钢卷保持稳定，以提升贴标的准确率。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1、图2和图3，所述末端执行器2包括吸料机构21、滚压机构、激光测距仪23以及可与工业机器人1连接的支座27。其中，所述吸料机构21用于吸取标签；所述滚压机构用于将所述吸料机构21上的标签取下至钢卷表面；所述激光测距仪23用于检测钢卷内圈或外圈并将检测到的信号反馈至工业机器人1；所述吸料机构21通过支架安装在所述支座27所述末端执行器2通过支座27安装在所述机械臂上。在本实施例中，本机械臂末端执行器2运动至打印机3的输出位置，采用其吸料机构21的真空吸板211吸取打印机3打印的标签，然后移动至钢卷旁，使得激光测距仪23的光束正对钢卷侧面，然后激光测距仪23在钢卷的垂直中心面上由上至下运动，当激光测距仪23的测量光束经过钢卷的外圈外缘或内圈外缘时，其返回的信号发生突变，该激光测距仪23将信号反馈到工业机器人1，工业机器人1的控制程序结合此时机械臂的位置及姿态，机械臂再控制程序计算出钢卷的外径、内径以及轴向中心标高，然后采用滚压机构将标签贴附到指定的位置。

细化上述的吸料机构21，请参阅图1和图2，所述吸料机构21包括真空吸板211以及为所述真空吸板211提供真空吸力的真空发生器，所述真空吸板211具有内腔，且所述真空吸板211的上表面和下表面均具有通气孔，所述真空吸板211的下表面为吸附所述标签的吸附面并均布有若干吸气孔，所述真空吸板211下表面的吸气孔b通过内腔与上表面的通气孔a相连，所述真空吸板211上表面的通气孔a通过管道与所述真空发生器连通。在本实施例中，吸料机构21工作的方式是采用真空吸附力来吸附标签，有效避免了标签的破损。具体的，采用真空吸板211和真空发生器的配合来实现真空吸附，位于上表面的通气孔a通过管道与真空发生器连通，真空发生器产生真空负压，就可以使位于下表面的吸气孔b产生吸力，进而将标签吸取。优选的，位于真空吸板211的下表面的吸气孔b的数量可以有多个，且均匀地布设在整个真空吸板211上，如此可以保证均匀的吸力。

细化上述的滚压机构，请参阅图1和图2，所述滚压机构包括用于滚压标签的安装在真空吸板211一端的压辊212以及为所述压辊212提供按压力的驱动组件。在本实施例中，滚压的方式是通过压辊212将标签的头部压在钢卷表面上，然后机械臂驱动末端执行器使得压辊212在钢卷表面滚动以将标签从真空吸板211上取下并贴附在钢卷表面。压下的力由驱动组件提供。优选的，该驱动组件包括气缸222，所述气缸222的基座设于所述支座27上，所述气缸222的驱动端连于所真空吸板211上，采用气缸222来提供按压力。所述气缸222与所述真空吸板211的中部铰接，所述支架与所述真空吸板211的末端铰接。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1和图2，所述激光测距仪23安装在所述支座27上。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1和图2，本执行器还包括检测所述吸料机构21与所述钢卷表面之间的距离的超声波测距仪24。在本实施中，超声波测距仪24悬设在真空吸板211旁，其通过支架安装在支座27上。优选的，本执行器还包括用于安全检测的安全光电开关25，该安全光电开关25面朝下通过支架安装在超声波测距仪24旁边，其作用是起安全检测，当钢卷表面在安全光电开关25的检测距离内，其发出信号，若此时超声波测距仪24没有返回测量值，说明超声波测距仪24出现故障，机器人停止运行，需要人工检查排除故障。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1和图2，本执行器还包括用于扫描贴标后的标签上的条形码的条形码扫描器26。在本实施例中，条形码扫描器26面朝下通过支架安装在真空吸板211旁，其作用是在贴标后扫描标签上的条形码，将信息传给上位机进行校验。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1和图2，所述支座27包括安装板以及与所述安装板连接的钢管，所述钢管远离所述安装板的一端安装有可与工业机器人1连接的法兰；所述支架的其中一端垂直安装在所述安装板上，所述支架的另一端与所述吸料机构21铰接。在本实施例中，在气缸222未动作前，安装板和真空吸板211正对且间隔设置，支架安装在安装板和真空吸板211之间，气缸222和激光测距仪23均位于它们之间，以合理利用空间。优选的，法兰为圆形法兰，它通过螺栓安装在机械臂第六轴的法兰盘上，另一端为方形的钢板，通过钢管同圆形法兰相连，该钢管优选为方形钢管，采用方形钢管可以方便将末端执行器2伸入钢卷内圈进行贴标作业。

实施例二：

请参阅图1、图2和图3，本发明实施例还提供一种钢卷贴标的机器人装置的贴标方法，包括如下步骤：S1，接到贴标指令后，打印机3打印出待贴标签；S2，采用标签顶升装置将打印出的标签托住并顶起；S3，工业机器人1控制末端执行器2前往所述标签顶升装置处，并将待贴标签吸取，然后再送至钢卷处取下后贴在钢卷表面；S4，在贴标完成后，所述工业机器人1带着所述末端执行器2返回初始位，等待下一次贴标指令。通过该步骤可实现贴标的自动化作业，而且可以实现不间断的作业。

作为本发明实施例的优化方案，在所述S3步骤中，工业机器人1驱动末端执行器2运动至打印机的输出位置，吸料机构21的真空吸板211下表面紧贴不干胶标签的打印面，压辊212正好压住标签的头部；真空吸板211利用真空吸附标签；工业机器人1驱动末端执行器2使激光测距仪23正对钢卷的侧面，使激光光束与钢卷侧面垂直，测量出钢卷侧面与末端执行器2之间的距离，然后激光测距仪23在钢卷的垂直中心面上由上至下运动。当激光测距仪3的光束经过钢卷的外圈边缘或内圈边缘时，其返回的信号产生突变，结合此时机器人的位置及姿态，程序计算出钢卷的外径、内径以及中心标高；通过上步计算出的钢卷尺寸以及位置参数，程序计算出外圈/内圈贴标的工业机器人1的位置及姿态，工业机器人1驱动末端执行器2运行至贴标位上方；当上述过程中安全光电开关25返回信号后，若超声波测距仪24没有返回测量值，说明超声波测距仪24出现故障，机器人停止运行，需要人工检查排除故障；气缸222活塞杆伸出，吸料机构21向下摆出；工业机器人1驱动末端执行器2向钢卷表面运动，此过程中超声波测距仪24返回测量数据给机械臂控制程序，当返回值等于程序预设值时，吸料机构21的压辊212接触到钢卷表面，末端执行器2停止运动，此时压辊212将标签的头部压贴在钢卷表面，标签的其余部分仍吸附在真空吸板211上；工业机器人1驱动末端执行器2使得压辊212压在钢卷内圈/外圈的圆弧面上滚动，将标签从真空吸板211上揭下，贴附在钢卷表面；条形码扫描器26对标签上的条形码进行扫描，将数据返回上位机进行校验。

至于本实施例的其他优化方案请参阅实施例一，此处就不再赘述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种钢卷贴标的机器人装置，包括工业机器人，其特征在于：还包括用于提供标签的打印机、用于吸取标签并将标签取下至钢卷表面的末端执行器以及用于托住标签并顶起标签的标签顶升组件，所述末端执行器安装在所述工业机器人的机械臂上。

2.如权利要求1所述的钢卷贴标的机器人装置，其特征在于：所述标签顶升组件包括用于托住标签的托辊以及用于顶起所述托辊的驱动机构，升起状态时的所述托辊位于所述打印机的标签出口处。

3.如权利要求2所述的钢卷贴标的机器人装置，其特征在于：所述托辊的表面涂覆有铁氟龙。

4.如权利要求1所述的钢卷贴标的机器人装置，其特征在于：还包括用于搁置托住钢卷的钢卷鞍座。

5.如权利要求4所述的钢卷贴标的机器人装置，其特征在于：所述钢卷鞍座正对所述打印机设置。

6.如权利要求1所述的钢卷贴标的机器人装置，其特征在于：所述末端执行器包括吸料机构、滚压机构、激光测距仪以及可与工业机器人连接的支座，

所述吸料机构，用于吸取标签；

所述滚压机构，用于将所述吸料机构上的标签取下至钢卷表面；

所述激光测距仪，用于检测钢卷内圈或外圈并将检测到的信号反馈至工业机器人；

所述吸料机构通过支架安装在所述支座上，所述末端执行器通过支座安装在所述机械臂上。

7.如权利要求6所述的钢卷贴标的机器人装置，其特征在于：所述吸料机构包括真空吸板以及为所述真空吸板提供真空吸力的真空发生器，所述真空吸板具有内腔，且所述真空吸板的上表面具有通气孔，所述真空吸板的下表面为吸附所述标签的吸附面，所述真空吸板下表面的吸气孔通过内腔与上表面的通气孔相连，所述真空吸板上表面的通气孔通过管道与所述真空发生器连通。

8.如权利要求6所述的钢卷贴标的机器人装置，其特征在于：所述滚压机构包括用于滚压标签的压辊以及为所述压辊提供按压力的驱动组件，所述压辊安装在所述吸料机构的真空吸板一端。

9.如权利要求8所述的钢卷贴标的机器人装置，其特征在于：所述驱动组件包括气缸，所述气缸的基座设于所述支座上，所述气缸的驱动端连于所述吸料机构的真空吸板上，所述气缸与所述吸料机构的真空吸板的中部铰接，所述支架与所述吸料机构真空吸板的末端铰接。

10.一种钢卷贴标的机器人装置的贴标方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，接到贴标指令后，打印机打印出待贴标签；

S2，采用标签顶升装置将打印出的标签托住并顶起；

S3，工业机器人控制末端执行器前往所述标签顶升装置处，并将待贴标签吸取，然后再送至钢卷处取下后贴在钢卷表面；

S4，在贴标完成后，所述工业机器人带着所述末端执行器返回初始位，等待下一次贴标指令。

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