CN111099432A - 一种不规则管体行进装置、行进方法及其缠绕装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于不规则管体加工设备技术领域，提出了一种不规则管体行进装置、行进方法及其缠绕装置，包括管体夹持装置，用于夹持管件；管夹转动装置，与管体夹持装置连接，用于驱动管件夹持装置转动；基盘；基盘转动装置，与基盘连接，用于驱动基盘转动；平移装置，用于驱动管夹转动装置相对于基盘转动装置平移；第一检测装置，为至少四个，绕检测中心均布在基盘上，用于检测距位于检测平面上的管体的最小位置；转动设置在基盘上的旋转架，绕检测中心转动；第二检测装置，设置在旋转架上，用于在垂直于检测平面的方向上检测距管体的最小距离。通过上述技术方案，解决了现有技术中缺乏一种设备或方法能够使加工设备自动沿不规则管体行进的问题。

Description

一种不规则管体行进装置、行进方法及其缠绕装置

技术领域

本发明属于不规则管体加工设备技术领域，涉及一种不规则管体行进装置、行进方法及其缠绕装置。

背景技术

对于不规则管体如曲折的硅胶水管，现有技术中对这种不规则管体的加工还大多采用人工的方式，效率低，且成品质量随工人经验的多少而变化，限制了行业的发展和进步。

现有技术中专利号为201810426158.3的发明专利申请中，提出了一种用于不规则管体绕包的多轴联动缠绕机，该缠绕机能够对不规则管体进行缠绕，该申请提及了缠绕架沿不规则管体的前进方向，但由于不规则管体的种类较多，且多种不规则管体弯曲的曲率有所不同，因此会存在不适用于该缠绕机的不规则管体，针对这些小曲率复杂不规则管体，现有技术中还没有一种很好的方式能够使加工设备自动沿其行进。

发明内容

本发明提出一种不规则管体行进装置及方法，解决了现有技术中缺乏一种设备或方法能够使加工设备自动沿不规则管体行进的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种不规则管体行进装置，包括：

管体夹持装置，用于夹持管件；

管夹转动装置，与管体夹持装置连接，用于驱动管件夹持装置转动；

基盘；

基盘转动装置，与基盘连接，用于驱动基盘转动；

平移装置，用于驱动管夹转动装置相对于基盘转动装置平移。

第一检测装置，为至少四个，绕检测中心均布在基盘上，用于检测距位于检测平面上的管体的最小位置；

转动设置在基盘上的旋转架，绕检测中心转动；

第二检测装置，设置在旋转架上，用于在垂直于检测平面的方向上检测距管体的最小距离。

作为进一步的技术方案，还包括校准装置，设置在基盘上，用于为第二检测装置提供校准。

作为进一步的技术方案，第二检测装置为两个，分别位于旋转架两侧，用于分别对旋转架两侧的管体进行检测。

作为进一步的技术方案，基盘的转动轴穿过第二检测装置旋转所在平面。

本发明还提到一种不规则管体缠绕装置，包括前述的一种不规则管体行进装置，其特征在于，还包括缠绕盘，所述缠绕转动设置在基盘上。

本发明还提到一种沿不规则管体前进的方法，应用于前述的行进装置，具体在于：

建立多种管体模型，及与多种规则模型一一对应的行进方法；

通过第一检测装置与第二检测装置确定当前管体变化状态；

将当前管体变化状态与一种管体模型对应，并采用相对应的行进方法。

作为进一步的技术方案，

管体模型包括：直线管体模型和曲线管体模型；

直线管体模型对应行进方法为，管夹转动装置及基盘转动装置将管体与基盘调整至互相垂直后，利用平移装置，使管体沿基盘中心行进；

曲线管体模型对应行进方法为，调整管夹转动装置及基盘转动装置，保持穿过检测平面的管体与检测平面垂直，调整平移装置使管体穿过基盘中心。

作为进一步的技术方案，

还包括，提前设定M值；

管体模型还包括小曲率管体模型；

当第二检测装置在垂直于检测平面的方向上检测距管体的最小距离等于大于M时，当前管体变化状态与小曲率管体模型对应；

曲线管体模型对应行进方法为，调整平移装置使管体穿过基盘中心，调整管夹转动装置及基盘转动装置，保持第二检测装置在垂直于检测平面的方向上检测距管体的最小距离为M，同时通过平移装置，使基盘沿垂直于检测平面的方向前进。.

本发明的有益效果为：

1、本发明提出了一种沿不规则管体前进的装置和该装置沿不规则管体前进的方法，能够检测不规则管体的曲率和弯曲的方向，并根据检测结果沿不规则管体行进，提高了不规则管体加工行业的自动化程度，为不规则管体缠绕机等加工设备的自动化奠定了基础。

2、本发明还提出了一种不规则管体缠绕装置，能够对不规则管体进行缠绕包装，该缠绕装置具有精度高的特点，其加工产品的质量得到了提高。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明即将穿过检测平面管体相对检测平面所呈角度示意图；

图3为本发明基盘沿小曲率弯管前进示意图；

图中：1-管体夹持装置，2-管夹转动装置，3-基盘，4-基盘转动装置，5-平移装置，6-第一检测装置，7-旋转架，8-第二检测装置，9-校准装置，10-缠绕盘。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示：

实施例1：

本实施例提出了一种不规则管体行进装置及该装置沿不规则管体行进的方法；

其中不规则管体行进装置包括：

管体夹持装置1，用于夹持管件；

管夹转动装置2，与管体夹持装置连接，用于驱动管件夹持装置转动；

基盘3；

基盘转动装置4，与基盘3连接，用于驱动基盘3转动；

平移装置5，用于驱动管夹转动装置2相对于基盘转动装置4平移；

第一检测装置6，为至少四个，绕检测中心均布在基盘3上，用于检测距位于检测平面上的管体的最小位置；

转动设置在基盘3上的旋转架7，绕检测中心转动；

第二检测装置8，设置在旋转架7上，用于在垂直于检测平面的方向上检测距管体的最小距离。

本实施例中，第一检测装置6所在平面为检测平面，第一检测装置6分布的中心为检测中心，与基盘3转轴垂直的且穿过检测中心的平面为行进平面，初始工作状态下，将不规则管体装夹在管体夹持装置1，此时旋转架7位于管体端部，且管体穿过检测中心，管体与检测平面垂直，之后通过平移装置5使基盘3沿管体前进，前进过程中，通过管夹转动装置2使管体夹持装置1转动，将下一段即将通过旋转架7的管体转动至行进平面，再通过基盘转动装置4将基盘3转动至与即将通过旋转架7的管体垂直，同时通过平移装置5调整基盘3和管体夹持装置1的相对位置，保持检测中心一直位于管体轴线上。

其中，第二检测装置8随旋转架7转动，当其测得最小距离时，此时可根据测量时间获取第二检测装置8所在角度，该角度即可确定最接近管体的弯曲方向在检测平面投影的角度，因此管夹转动装置2能够通过此方向，将下一段即将通过旋转架7的管体转动至与行进平面平行。

当管体与检测平面垂直时，其与检测平面相交的形状为圆形，当管体与检测平面不垂直时，其与检测平面相交的形状为椭圆，椭圆朝向与下一段即将通过旋转架7的管体的弯曲方向相同，当管体与检测平面相交的形状为椭圆时，短轴长度为管体半径，在管体半径已知的前提下，长轴长度与穿过检测平面的管体相对检测平面法线所呈角度存在一元函数关系。

由于，第二检测装置8能够获知管体弯曲方向在检测平面投影的角度，该角度即为管体过检测平面的椭圆截面的长轴所在方向，第一检检测装置6能够获取管体过检测平面的椭圆截面距四个第一检测装置的四个最小距离，且第一检测装置6的位置已知，因此根据上述检测值可确定唯一椭圆截面，即能获知该椭圆截面的长轴和短轴的长度，因此可以得知穿过检测平面的管体相对检测平面法线所呈角度，可以根据该偏移角度，使基盘转动装置4调整基盘3的角度，使穿过检测平面的管体相对检测平面法线所呈角度最小，当穿过检测平面的管体相对检测平面法线所呈角度为零时，检测平面与穿过检测平面的管体保持垂直。

当第一检测装置6，检测到位于检测平面上的管体偏移检测中心时，会根据所得偏移量，调整平移装置5，保证管体穿过检测中心。

通过第一检测装置6、第二检测装置8的设置，可以对管体形态进行检测，并能够根据参数，使得平移装置5、管夹转动装置2和基盘转动装置4可以相应进行补偿，进而保证进给的稳定行进。

进一步，当第一检测装置6检测数据不变时，该状态下经过检测平面的管件为直线，基盘3沿其轴向稳定进给，此时第二检测装置8测量所得的最小距离，为直线管件状态下，进给的距离。

进一步，基盘3的转动轴穿过第二检测装置8旋转所在平面。

本实施例中，将第二检测装置8的旋转所在平面经过基盘3的转动轴，使第二检测装置8能够绕检测中心转动，当基盘3转动机构在旋转基盘3时，第二检测装置8的转动中心能够保持在基盘转动装置4的转轴上，不发生相对于检测中心的偏移，进而简化了运算量，提高了行进装置的工作效率。

实施例2：

本实施例提出了一种不规则管体行进装置及该装置沿不规则管体行进的方法；

其中不规则管体行进装置包括：

管体夹持装置1，用于夹持管件；

管夹转动装置2，与管体夹持装置连接，用于驱动管件夹持装置转动；

基盘3；

基盘转动装置4，与基盘3连接，用于驱动基盘3转动；

平移装置5，用于驱动管夹转动装置2相对于基盘转动装置4平移。

第一检测装置6，为至少四个，绕检测中心均布在基盘3上，用于检测距位于检测平面上的管体的最小位置；

转动设置在基盘3上的旋转架7，绕检测中心转动；

第二检测装置8，设置在旋转架7上，用于在垂直于检测平面的方向上检测距管体的最小距离；

本实施例中，还可确定安全距离为设定值M，当第二检测装置8所得距前方管体最小距离大于设定值M时，确定工作状态为无障碍工作状态，按实施例1中的行进方法进行行进，当第二检测装置8所得距前方管体最小距离小于等于设定值M时，确定工作状态为障碍工作状态，此状态下，采用行进方法为：

在保证二检测装置所得距前方管体最小距离等于M值和基盘3沿管体行进的前提下，使穿过检测平面的管体相对检测平面法线所呈角度最小。

具体为：

通过第二检测装置8测得最小距离时，得到第二检测装置8所在角度，并通过管夹转动装置2将下一段即将通过旋转架7的管体转动至与行进平面平行。

通过第一检测装置6，检测位于检测平面上的管体是否偏移检测中心，并根据检测结果调整平移装置5，保证管体穿过检测中心。

通过平移装置5和第一检测装置6保持基盘3沿管体行进，同时通过基盘转动装置4，调整基盘3的角度，直至基盘3上第二检测装置8测得的距前方管体最小距离等于M值；

同时通过四个第一检测装置6所测得的最小距离及第二检测装置8所得角度，测得椭圆截面的长轴或短轴，因此可以得知穿过检测平面的管体相对检测平面法线所呈角度，记录取得该M值时穿过检测平面的管体相对检测平面法线的偏移角度并记录。

当偏移角度为零时，退出该工作状态，回复至无障碍工作状态。

通过对M值的设定，和上述障碍工装状态下基盘3移动的方式，在基盘3沿曲率较小管体行进时，能够防止基盘3碰撞前方管体，进而增加了可靠性和安全性。

实施例3：

在实施例1、2的基础上，行进装置还包括有校准装置9，设置在基盘3上，用于为第二检测装置8提供校准。

本实施例，在基盘3上还设置有校准装置9，由于第二检测装置8所测得的管体弯曲方向是靠获取第二检测装置8转动的角度而得到的，而第二检测装置8持续转动，可能会带来较大累积误差，校准装置9能够在第二检测装置8经过时校准第二检测装置8的角度，消除第二检测装置8可能由持续转动带来的偏差，提高准确度。

实施例4：

通过四个第一检测装置6所测得的两组最小距离及第二检测装置8所得角度，测得椭圆截面的长轴或短轴，并确定穿过检测平面管体与检测平面的倾斜角度，具体为：

首先通过四个第一检测装置6及平移装置保持管体中心线经过检测中心

第二检测装置8测得距离最小的行进方向上管体时，根据器检测时间及其旋转速度，可知管体弯曲方向在检测平面上投影的朝向，即管体穿过检测平面，与检测平面相交的椭圆截面长轴所在方向，再通过该椭圆与第一检测装置6的两个最小距离，确定唯一椭圆，进一步确定该椭圆的长轴短轴，短轴即为管体的外径，而平面管体与检测平面的倾斜角度即为长轴比短轴的反正弦值。

实施例5：

在实施例2的基础上，可将第二检测装置8设置为两个，分别位于旋转架7两侧，用于分别对旋转架7两侧的管体进行检测。

本实施例中，第二检测装置8能够检测基盘3两侧管体，当第二检测装置8检测到距行进方向前方管体距离小于等于M值时，或当第二检测装置8检测到距行进方向后方管体距离小于等于M值时，均会进入障碍工作状态下：

当设置在旋转架7前侧的第二检测装置8检测到距行进方向前方管体距离小于等于M值时，采用行进方法为：

在保证二检测装置所得距前方管体最小距离等于M值和基盘3沿管体行进的前提下，通过基盘转动装置4将基盘3转动至与即将通过旋转架7的管体所呈最大夹角。

当设置在旋转架7后侧的第二检测装置8检测到距行进方向后方管体距离小于等于M值时，采用行进方法为：

在保证二检测装置所得距后方管体最小距离等于M值和基盘3沿管体行进的前提下，通过基盘转动装置4将基盘3转动至与即将通过旋转架7的管体所呈最大夹角。

实施例6：

本发明中还提出了一种不规则管体缠绕装置，在实施例1～4的基础上，还包括缠绕盘10，所述缠绕转动设置在基盘3上。

本实施例中，管体行进装置保证基盘3能够沿不规则管体行进，通过在基盘3上设置缠绕转动装置，在基盘3沿不规则管体行进的过程中，能够实现对不规则管体的自动化缠绕，提高对不规则管体缠绕的工作效率。

实施例7：

本实施例提出了一种沿不规则管体前进的方法，应用于实施例1中的行进装置，

具体包括：

建立多种管体模型，及与多种规则模型一一对应的行进方法；

通过第一检测装置6与第二检测装置8确定当前管体变化状态；

将当前管体变化状态与一种管体模型对应，并采用相对应的行进方法。

在行进过程中，根据第一检测装置6和第二检测装置8都能获知当前管体与检测平面所呈夹角，及当前管体相对基盘的位置；

当前管体中心线与监测平面交点相对检测中心的偏移量，并通过平移装置、管夹转动装置及基盘转动装置，进行补偿，因此根据平移装置、管夹转动装置及基盘转动装置相对时间的变化量，能够获知过去多个时间点管体相对当前基盘的位置，因此根据多个时间点及当前时间点管体相对基盘的位置，能够确定当前状态下唯一的管体的变化状态，根据被确定的唯一管体的变化状态与规则管体模型匹配，进而确定相应的行进方法，根据第一检测装置6与第二检测装置8所测值，修正该行进方法中的参数，进而完成行进。

实施例8：

其中，管件模型包括：

直线管体模型；

该模型下的行进方法为，管夹转动装置及基盘转动装置将管体与基盘调整至互相垂直后，利用平移装置，使管体沿基盘中心行进。

曲线管体模型；

该模型下的行进方法为，不断通过第一检测装置6和第二检测装置8调整管夹转动装置及基盘转动装置，保持穿过检测平面的管体与检测平面垂直，并通过第一检测装置6调整平移装置，使管体穿过基盘中心，同时通过平移装置，使基盘沿垂直于检测平面的方向前进。

实施例9：

本实施例提出了一种沿不规则管体前进的方法，在实施例6的沿不规则管体前进的方法的基础上；

还包括，提前设定M值；

M值为安全距离，防止基盘3与不规则管体发生碰撞的距离；

管体模型还包括小曲率管体模型；

当第二检测装置8在垂直于检测平面的方向上检测距管体的最小距离等于大于M时；

将当前管体变化状态与小曲率管体模型，在行进过程中，保持第二检测装置8在垂直于检测平面的方向上检测距管体的最小距离为M。

小曲率管体模型所对应的行进方法为，通过第一检测装置6调整平移装置，使管体穿过基盘中心，同时通过平移装置，使基盘沿垂直于检测平面的方向前进，并通过通过第一检测装置6和第二检测装置8调整管夹转动装置及基盘转动装置，使第二检测装置8测得数值保持不变，同时通过平移装置，使基盘沿垂直于检测平面的方向前进。

具体为：

通过第二检测装置8测得最小距离时，得到第二检测装置8所在角度，并通过管夹转动装置2将下一段即将通过旋转架7的管体转动至与行进平面平行。

通过第一检测装置6，检测位于检测平面上的管体是否偏移检测中心，并根据检测结果调整平移装置5，保证管体穿过检测中心。

通过平移装置5和第一检测装置6保持基盘3沿管体行进，同时通过基盘转动装置4，调整基盘3的角度，直至基盘3上第二检测装置8测得的距前方管体最小距离等于M值；

同时通过每对的两个第一检测装置6测得长轴或短轴的长度，因此可以得知穿过检测平面的管体相对检测平面法线所呈角度，记录取得该M值时穿过检测平面的管体相对检测平面法线的偏移角度并记录。

当便宜角度再次归零时，取得最小距离，此时基盘3已经经过狭窄路段，继续行进基盘3上第二检测装置8测得的距前方管体最小距离从M值逐渐增大，因此重新确定当前管体模型及房当前行进方向。

以下结合实例进行说明：

如图2所示：

演示本发明中所提及装置及方法下，基盘3如何沿小曲率弯管前进。

基盘3在初始状态沿直线段AB行进，当前管体模型为直线管体模型，行进过程中，通过第一检测装置6保持管体经过检测中心；

当基盘3行进至B点时，设置在基盘3前侧的第二检测装置8，能够检测到距HF段管体的距离与M值相等，此时判定当先管体模型为小曲率管体模型，此时基盘3继续行进，行进的同时，转动装置驱动基盘3转动，使基盘3前侧第二检测装置8与HF段的最小距离保持在M值，当基盘3在BC段行进时，穿过检测平面的管体相对检测平面法线的偏移角度不断增大，当基盘3在CD段行进时，穿过检测平面的管体相对检测平面法线的偏移角度不断减小，并最终减小至零；

当基盘3行进至D点时，穿过检测平面的管体相对检测平面法线的偏移角度为零，此时判定当先管体模型为曲线管体模型，此时，继续行进基盘3，并利用第一检测装置6和基盘转动装置4，使检测穿过检测平面的管体相对检测平面法线的偏移角度保持为零，此时基盘3行进时能够保持与管体垂直，且在基盘3行进方向上距管体的最小距离大于M；

当基盘3行进至E点时，设置在基盘3后侧的第二检测装置8，能够检测到距AC段管体的距离与M值相等，此时判定当先管体模型为小曲率管体模型，此时基盘3继续行进，行进的同时，转动装置驱动基盘3转动，使基盘3后侧第二检测装置8与AC段的最小距离保持在M值，当基盘3在EF段行进时，穿过检测平面的管体相对检测平面法线的偏移角度不断增大，当基盘3在FG段行进时，穿过检测平面的管体相对检测平面法线的偏移角度不断减小，并最终减小至零；

当基盘3行进至G点时，穿过检测平面的管体相对检测平面法线的偏移角度为零，此时判定当前管体模型为直线管体模型，继续行进基盘3沿GH段直线行进。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种不规则管体行进装置，包括：

管体夹持装置(1)，用于夹持管件；

管夹转动装置(2)，与管体夹持装置(1)连接，用于驱动管体夹持装置(1)转动；

基盘(3)；

基盘转动装置(4)，与基盘(3)连接，用于驱动基盘(3)转动；

平移装置(5)，用于驱动管夹转动装置(2)相对于基盘转动装置(4)平移。

第一检测装置(6)，为至少四个，绕检测中心均布在基盘(3)上，用于检测距位于检测平面上的管体的最小位置；

转动设置在基盘(3)上的旋转架(7)，绕检测中心转动；

第二检测装置(8)，设置在旋转架(7)上，用于在垂直于检测平面的方向上检测距管体的最小距离。

2.根据权利要求1所述的一种不规则管体行进装置，其特征在于，还包括校准装置(9)，设置在基盘(3)上，用于为第二检测装置(8)提供校准。

3.根据权利要求1或2所述的一种不规则管体行进装置，其特征在于，第二检测装置(8)为两个，分别位于旋转架(7)两侧，用于分别对旋转架(7)两侧的管体进行检测。

4.根据权利要求1所述的一种不规则管体行进装置，其特征在于，基盘(3)的转动轴穿过第二检测装置(8)旋转所在平面。

5.一种沿不规则管体前进的方法，应用于如权利要求3所述的行进装置，其特征在于：

建立多种管体模型，及与多种规则模型一一对应的行进方法；

通过第一检测装置(6)与第二检测装置(8)确定当前管体变化状态；

将当前管体变化状态与一种管体模型对应，并采用相对应的行进方法。

6.根据权利要求5所述的一种沿不规则管体前进的方法，其特征在于，

管体模型包括：直线管体模型和曲线管体模型；

直线管体模型对应行进方法为，管夹转动装置(2)及基盘转动装置(4)将管体与基盘(3)调整至互相垂直后，利用平移装置(5)，使管体沿基盘中心行进；

曲线管体模型对应行进方法为，调整管夹转动装置(2)及基盘转动装置(4)，保持穿过检测平面的管体与检测平面垂直，调整平移装置(5)使管体穿过基盘中心。

7.根据权利要求7所述的一种沿不规则管体前进的方法，其特征在于：

还包括，提前设定M值；

管体模型还包括小曲率管体模型；

当第二检测装置(8)在垂直于检测平面的方向上检测距管体的最小距离等于大于M时，当前管体变化状态与小曲率管体模型对应；

曲线管体模型对应行进方法为，调整平移装置(4)使管体穿过基盘中心，调整管夹转动装置(2)及基盘转动装置(4)，保持第二检测装置(8)在垂直于检测平面的方向上检测距管体的最小距离为M，同时通过平移装置(4)，使基盘(3)沿垂直于检测平面的方向前进。

8.一种不规则管体缠绕装置，包括权利要求1～5所述的一种不规则管体行进装置，其特征在于，还包括缠绕盘(10)，所述缠绕转动设置在基盘(3)上。

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