CN111576888A - 通讯型无手持的钢筋捆扎机及钢筋捆扎自动化设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了通讯型无手持的钢筋捆扎机及钢筋捆扎自动化设备，其中，通讯型无手持的钢筋捆扎机，包括机壳、主控单元、电机、送丝机构、扭丝机构和切断机构；其中机壳为长条型且无手持部的形状，电机设置在机壳内部，送丝机构、扭丝机构和切断结构均从机壳内部沿着机壳长度方向进行设置，使得钢筋捆扎机仅仅在于长度方向上尺寸较长。本发明钢筋捆扎机结构体积小，适合在板面钢筋和立面钢筋相交的一些比较窄小的区域、存在有内层和外层钢筋网的钢筋组合场所进行钢筋捆扎工作，保证了这些特殊场所钢筋捆扎的质量。同时基于本发明钢筋捆扎机实现的钢筋捆扎自动化设备能够适用于各种钢筋组合的自动化绑扎，具有钢筋捆扎效率高以及质量高的优点。

Description

通讯型无手持的钢筋捆扎机及钢筋捆扎自动化设备

技术领域

本发明涉及钢筋捆扎领域，特别涉及一种通讯型无手持的钢筋捆扎机及钢筋捆扎自动化设备。

背景技术

装配式建筑是将部分或全部配件在工厂制造后运输到施工现场，并将配件通过可靠的装配方式组装而成。具备标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理、智能化应用等特点，是现代工业化生产的代表。

随着装配式建筑的普遍推广和逐渐深入，对于装配式建筑工厂的智能化有了进一步的要求，实现装配式建筑配件生产的自动化将迫在眉睫。

装配式建筑的配件主要是钢筋混凝土结构，其中钢筋绑扎实际生产中至关重要的一步，实现钢筋绑扎的自动化具有重要的意义。近年来，电动手持式钢筋捆扎机因其高效，极大降低劳动强度等优势，在逐步受到钢筋绑扎工的认可，钢筋捆扎机应用于钢筋绑扎的趋势不可逆转。

虽然电动手持式钢筋捆扎机用于绑扎钢筋十分有优势，但将其应用于自动化设备，仍存在许多问题。其中一项便是钢筋捆扎机的体积仍较大，整机结构布局不适用于自动化，在自动化绑扎中容易出现手持式钢筋捆扎机触碰钢筋，如在存在板面钢筋和立面钢筋的钢筋组合的绑扎中，手持式钢筋捆扎机因其体积，特别是手柄等突出结构，在板面钢筋和立面钢筋相交的区域，钢筋捆扎机在绑扎其中一面钢筋时容易触碰到另外一面的钢筋，容易造成意外，或者因钢筋捆扎机体积大导致局部钢筋节点无法绑扎等问题。同样，如在存在有内层和外层钢筋网的钢筋组合的绑扎中，自动化设备上的手持式钢筋捆扎机无法绑扎内层钢筋。

发明内容

本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种通讯型无手持的钢筋捆扎机，该捆扎机具有体积小巧以及灵活性大的优点，能够适用于各种钢筋组合的自动化绑扎。

本发明的第二目的在于提供一种钢筋捆扎自动化设备。

本发明的第三目的在于提供一种钢筋捆扎自动化设备的钢筋捆扎方法。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种通讯型无手持的钢筋捆扎机，包括机壳、主控单元、电机、送丝机构、扭丝机构和切断机构；

所述主控单元连接电机，用于驱动电机的转动；

所述电机连接送丝机构、扭丝机构和切断结构，控制送丝机构、扭丝机构和切断机构分别进行送丝、扭丝和切断工作；

所述机壳为长条型且无手持部的形状；

所述电机设置在机壳内部，用于驱动送丝机构、扭丝机构和切断机构的工作；

所述送丝机构沿着机壳长度方向进行设置并且出丝口伸出机壳头部，用于传送扎丝并且将扎丝卷绕在捆扎物上；

所述扭丝机构沿着机壳长度方向进行设置并且端部伸出机壳头部，用于扭转卷绕在捆扎物上的扎丝；

所述切断机构沿着机壳长度方向进行设置并且切断部位伸出机壳头部，用于在扎丝卷绕在捆扎物上后切断扎丝。

优选的，所述主控单元设置在机壳内部或者设置在外部；

当主控单元设置在机壳外部时，电机通过穿过机壳的线路连接到主控单元；

当主控单元设置在机壳内部时，送丝机构设置在电机与机壳顶部内壁之间，主控单元设置在电机与机壳底部内壁之间。

优选的，所述机壳上安装有通讯接口和/或机壳内设置有无线通信模块，所述主控单元通过通讯接口与外部控制设备进行有线连接，或者主控单元通过无线通信模块与外部控制设备进行无线连接。

更进一步的，机壳上的通讯接口设置在机壳尾部或侧面位置；

机壳尾部或者侧面外壁上设置有连接结构，通过连接结构安装在可运动设备上。

本发明的第二目的通过下述技术方案实现：一种钢筋捆扎自动化设备，包括上位机、机械手臂以及本发明第一目的所述的通讯型无手持的钢筋捆扎机；

所述上位机为机械手臂控制系统，或者所述上位机连接到机械手臂的控制系统，用于控制机械手臂的动作；

所述上位机连接钢筋捆扎机的主控单元，用于发送控制指令给主控单元，通过主控单元驱动钢筋捆扎机的工作，以及用于接收主控单元反馈的信息；

所述钢筋捆扎机安装在机械手臂上，通过机械手臂带动其进行运动。

优选的，还包括与上位机连接的视频扫描系统或传感系统；

所述视频扫描系统包括摄像机和数字信号处理器，摄像机连接数字信号处理器，数字信号处理器连接上位机；其中：

所述摄像机，安装在机械手臂前端或者安装在钢筋捆扎机的头部，用于拍摄钢筋捆扎区域的图像信息，并且将拍摄到的图像信息传送给数字信号处理器；

所述数字信号处理器，用于检测图像信息中的目标，即钢筋捆扎节点，并且将目标检测结果反馈给上位机；用于根据图像信息中所检测的目标，确定钢筋捆扎节点处钢筋尺寸信息，并且将钢筋尺寸信息发送给上位机；

所述上位机，用于根据数字信号处理器从图像信息中检测出目标时机械手臂所移动到的位置，确定出钢筋捆扎节点的水平位置；

所述传感系统包括定位传感器，所述定位传感器连接到上位机；定位传感器安装在机械手臂前端或者安装在钢筋捆扎机的头部，用于寻找钢筋捆扎节点以及确定钢筋捆扎节点的位置。

本发明的第三目的通过下述技术方案实现：一种基于本发明第二目的所述的钢筋捆扎自动化设备实现的钢筋捆扎方法，包括步骤：

上位机控制机械手臂运动，使得机械手臂上钢筋捆扎机移动到钢筋捆扎节点；

在钢筋捆扎机到达钢筋捆扎节点位置时，上位机发送控制指令到主控单元，由主控单元根据接收的控制指令控制钢筋捆扎机的捆扎工作。

优选的，还包括通过视频扫描系统确定钢筋捆扎节点位置和钢筋尺寸信息步骤，或者还包括通过传感系统寻找钢筋捆扎节点以及确定钢筋捆扎节点位置的步骤；

其中，通过视频扫描系统确定钢筋捆扎节点位置和钢筋尺寸信息的步骤，具体如下：

步骤Sa、视频扫描系统中摄像机实时拍摄钢筋捆扎区域的图像信息，并且将拍摄到的图像信息传送给数字信号处理器；

步骤Sb、数字信号处理器检测摄像机拍摄到的各图像信息中的目标，该目标为钢筋捆扎节点；并且将目标检测结果反馈给上位机，上位机根据上述目标检测结果控制机械手臂移动；上位机根据数字信号处理器从图像信息中检测出目标时机械手臂所移动到的位置，确定出钢筋捆扎节点的水平位置；

同时，数字信号处理器根据图像信息中目标的像素点，确定出钢筋捆扎节点处的钢筋尺寸，并且将钢筋尺寸信息发送给上位机；上位机根据接收到的钢筋尺寸信息调用相应的钢筋捆扎模式，其中相应的钢筋捆扎模式下对应送丝机构相应的出丝长度信息和扭丝机构相应的扭力信息；上位机发送给主控单元的控制指令中包括以下数据信息：钢筋尺寸信息、送丝机构出丝长度信息和扭丝机构扭力信息；

其中，通过传感系统寻找钢筋捆扎节点以及确定钢筋捆扎节点位置的步骤，具体包括：

步骤S1、在水平方向上，上位机控制机械手臂沿着X轴第一方向移动，在机械手臂移动过程中，当定位传感器发送给上位机的电平信号发生变化时，上位机控制机械手臂停止移动，确定该位置下的X坐标为当前寻找钢筋捆扎节点的X坐标；进入步骤S2；

步骤S2、上位机控制机械手臂沿着X轴第二方向移动，在机械手臂移动过程中，当定位传感器发送给上位机的电平信号发生变化时，上位机控制机械手臂停止移动，并且记录机械手臂沿着X轴第二方向移动的距离D；进入步骤S3；

步骤S3、上位机控制机械手臂沿着Y轴第一方向移动，在机械手臂移动过程中，当定位传感器发送给上位机的电平信号发生变化时，上位机控制机械手臂停止移动，进入步骤S4；

步骤S4、上位机控制机械手臂沿着X轴第一方向移动距离D后停止移动，确定该位置下的Y坐标为当前寻找钢筋捆扎节点的Y坐标，当前钢筋捆扎节点寻找结束，当要寻找下一钢筋捆扎节点时，返回到步骤S1；

其中，在寻找到当前钢筋捆扎节点后，上位机控制机械手臂在垂直方向上移动，使得钢筋捆扎机移动到钢筋捆扎节点位置；

上述水平方向指的是平行于钢筋捆扎区域的水平面所在方向，垂直方向指的是垂直于钢筋捆扎区域的方向。

更进一步的，视频扫描系统的数字信号处理器中包括扎丝判定模型；

数字信号处理器在检测出图像信息中的目标后，提取目标图像的特征，然后将目标图像的特征输入到扎丝判定模型中，通过扎丝判定模型确定出对应钢筋捆扎节点是否已经有扎丝；在未存在扎丝的情况下，上位机发生控制指令到主控单元，由主控单元控制对钢筋捆扎节点进行捆扎工作。

优选的，还包括如下步骤：

主控单元接收到上位机发送的控制指令后，解析其中的数据信息，在解析数据正确的情况下，反馈正确应答指令给上位机，在解析数据错误的情况下，反馈错误应答指令给上位机；

主控单元在完成钢筋捆扎机的捆扎工作控制后，发送完成指令给上位机；

主控单元在钢筋捆扎机的捆扎工作中出现故障时，发送故障指令给上位机，并且控制钢筋捆扎机停止捆扎工作；

上位机在接收到主控单元发送的错误应答时，则重复发送上一次的控制指令；

上位机在接收到主控单元发送的正确应答时，等待主控单元发送完成指令，在接收到主控单元发送的完成指令后，则控制机械手臂上钢筋捆扎机移动到下一个钢筋捆扎节点，继续执行下一个钢筋捆扎节点的捆扎工作；

上位机在接收到主控单元发送的正确应答后，若未接收到主控单元发送的完成指令，而接收到主控单元发送的故障指令，则通过主控单元控制钢筋捆扎机停止当前的捆扎工作。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明通讯型无手持的钢筋捆扎机，包括机壳、主控单元、电机、送丝机构、扭丝机构和切断机构；其中机壳为长条型且无手持部的形状，电机设置在机壳内部，送丝机构、扭丝机构和扎丝切断机构均从机壳内部沿着机壳长度方向进行设置，使得钢筋捆扎机仅仅在于长度方向上尺寸较长。由上述可知，本发明长条型无手持部的钢筋捆扎机结构，使体积比较小，仅在于长度方向上尺寸比较长，因此灵活性比较大，适合在板面钢筋和立面钢筋相交的一些比较窄小的区域、存在有内层和外层钢筋网的钢筋组合场所进行钢筋捆扎工作，保证了这些特殊场所钢筋捆扎的质量。

(2)本发明通讯型无手持的钢筋捆扎机，主控单元可以设置在钢筋捆扎机机壳内部或者外部，当设置在机壳内部时，主控单元设置在电机与机壳底部内壁之间，这种主控单元位置的设置，可以最大程度的保障主控单元工作的稳定性，且使得机壳的体积可以更小，避免现有技术中，将主控单元即对应主控板设置在电机和送丝机构送丝轨道之间，导致扎丝在送丝过程中，铁屑落在主控板上污染主控板，从而影响主控板性能的情况。

(3)本发明通讯型无手持的钢筋捆扎机，机壳上安装有通讯串口、通讯并口和/或无线通信模块，主控单元通过通讯串口、通讯并口和/或无线通信模块与外部控制设备进行通信，由外部控制设备通过通讯串口、通讯并口和/或无线通信模块发送相应控制信号到主控单元，从而使得主控单元实现钢筋捆扎机的捆扎工作控制，同时主控单元也可以将相应的信息例如故障信息等反馈给外部控制设备，使得外部控制设备知晓钢筋捆扎机的工作状态，从而实现通讯型无手持的钢筋捆扎机自动控制。

(4)本发明通讯型无手持的钢筋捆扎机，主控单元与外部控制设备连接的通讯串口、通讯并口可以设置在机壳尾部或侧面位置，当设置在机壳尾部时，只是使得机壳在长度方向上的尺寸变长，而不会增加其他方向上的尺寸，能够有效保障钢筋捆扎机在板面钢筋和立面钢筋相交的一些比较窄小的区域、存在有内层和外层钢筋网的钢筋组合场等地方的使用。另外机壳尾部或者侧面外壁上设置有连接结构，通过连接结构安装在可运动设备上，使得可运动设备例如机械手臂带动钢筋捆扎机的运动。当连接结构也设置在机壳尾部时，和通讯串口、通讯并口位置设置优点类似，不会增加除长度方向外的其他方向上的尺寸，保证钢筋捆扎机在一些特殊场所的使用。

(5)本发明钢筋捆扎自动化设备，包括上位机、机械手臂以及本发明的通讯型无手持的钢筋捆扎机；其中本发明无手持的钢筋捆扎机安装在机械手臂上，上位机控制机械手臂运动，从而带动钢筋捆扎机移动，使得钢筋捆扎机移动到钢筋捆扎节点位置，同时在钢筋捆扎机到达相应位置后，上位机发送控制指令到钢筋捆扎机的主控单元，通过主控单元控制钢筋捆扎机的捆扎工作。基于本发明中的上位机和机械手臂，能够使得钢筋捆扎机实现钢筋捆扎工作的全自动化，同时基于本发明钢筋捆扎机的结构，使得本发明设备能够自动控制钢筋捆扎机在板面钢筋和立面钢筋相交的一些比较窄小的区域、存在有内层和外层钢筋网的钢筋组合场所进行钢筋捆扎工作，使得钢筋捆扎自动化设备能够适用于各种钢筋组合的自动化绑扎，具有钢筋捆扎效率高以及质量高的优点。

(6)本发明钢筋捆扎自动化设备，包括视频扫描系统，通过视频扫描系统可以扫描到钢筋捆扎节点的位置并且获取到钢筋捆扎节点处钢筋尺寸信息，使得上位机实现钢筋捆扎节点的准确定位。并且上位机根据钢筋的尺寸信息，可以进一步调用每次捆扎时的捆扎模式，因此本发明基于上位机和视频扫描系统，可以控制钢筋捆扎机实现不同的钢筋捆扎模式，使得同一个钢筋捆扎机能够适合用于不同尺寸的钢筋捆扎，能够使得钢筋捆扎机的捆扎效果达到最佳状态。

另外本发明钢筋捆扎自动化设备，也可以包括传感系统，通过该传感系统可以寻找钢筋捆扎节点，确定钢筋捆扎节点的位置，从而实现钢筋捆扎节点的准确定位。

(7)本发明钢筋捆扎自动化设备，上位机通过发送的控制指令能够使得主控单元控制钢筋捆扎机的工作，其中，主控单元针对于接收到的控制指令，首先进行数据解析，在数据解析错误的情况下，则上位机重复发送控制指令，保证主控单元能够从控制指令中得到正确的数据，从而控制钢筋捆扎机进行精确的钢筋捆扎工作。主控单元在控制完成钢筋捆扎工作后以及检测到有故障时，分别对应反馈完成指令和故障信号给上位机，上位机能够根据上述指令或信号确定是否执行下一个钢筋捆扎节点的捆扎工作，具有自动化程度高以及能够保障钢筋捆扎稳定性的优点。

附图说明

图1是本发明通讯型无手持的钢筋捆扎机的主视图。

图2是本发明通讯型无手持的钢筋捆扎机的俯视图。

图3a至3c是本发明通讯型无手持的钢筋捆扎机的机壳内部结构图。

图4a和4b是本发明通讯型无手持的钢筋捆扎机上通讯接口安装示意图。

图5a和5b是本发明通讯型无手持的钢筋捆扎机上连接结构安装示意图。

图6a至6b是本发明通讯型无手持的钢筋捆扎机的局部结构示意图。

图6c是本发明通讯型无手持的钢筋捆扎机切断扎丝时的示意图。

图6d至6h是本发明通讯型无手持的钢筋捆扎机中扭丝机构的结构示意图。

图6i是发明通讯型无手持的钢筋捆扎机中扭丝机构的爆炸图。

图6j至6m是本发明通讯型无手持的钢筋捆扎机中送丝结构的示意图。

图6n和6o是本发明通讯型无手持的钢筋捆扎机中动力输入齿轮、三个缓冲轮和输出轮安装示意图

图7a和7b是本发明钢筋捆扎自动化设备的结构原理图。

图8是本发明钢筋捆扎自动化设备的通信流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例公开了一种通讯型无手持的钢筋捆扎机，其体积小巧，能适用于各种钢筋组合的自动化绑扎，此外，本实施例无手持式的钢筋捆扎机解决了钢筋捆扎机应用于自动化设备连接固定和通讯问题，使钢筋捆扎机与自动化设备更好结合，并实现同步。

在本实施例中，如图1、2以及3a至3c所示，通讯型无手持的钢筋捆扎机包括机壳1、主控单元81、电机2、送丝机构3、扭丝机构6和切断机构4，其中：

主控单元连接电机，用于驱动电机的转动；

电机2通过传动系统5连接送丝机构3、扭丝机构6和切断结构4，控制送丝机构、扭丝机构和切断机构分别进行送丝、扭丝和切断工作。

在本实施例中，机壳为长条型且无手持部的形状。以图1中钢筋捆扎机的主视图视角，将钢筋捆扎机上、下、左、右、前、后分别称为：钢筋捆扎机顶部、底部、尾部、头部、前侧面部和后侧面部。

电机设置在机壳内部，用于驱动送丝机构、扭丝机构和切断机构的工作。

送丝机构沿着机壳长度方向进行设置并且出丝口伸出机壳头部，用于传送扎丝并且将扎丝卷绕在捆扎物上。在本实施例中，为送丝机构提供扎丝的丝盘可以设置在机壳外部。

扭丝机构沿着机壳长度方向进行设置并且端部伸出机壳头部，用于扭转卷绕在捆扎物上的扎丝。

切断机构沿着机壳长度方向进行设置并且切断部位伸出机壳头部，用于在扎丝卷绕在捆扎物上后切断扎丝。

在本实施例中，上述机壳为长条型，其长度方向为最大尺寸方向，即机壳的长度大于机壳的宽度和高度。如图3a至3c所示，扭丝机构、送丝机构和切断机构都是沿着机壳长度方向设置，机壳最大尺寸方向即长度方向在扭丝机构旋转轴大致相同的方向，即不限定机壳最大尺寸相对于与扭丝机构的旋转轴线绝对一致，只要机壳最大尺寸在位置配置大致在扭丝机构旋转轴线的方向上。而和扭丝机构旋转轴相交的机壳截面尺寸设计为非外形的最大尺寸，由此可避免钢筋捆扎机在应用时机壳和周边钢筋的触碰。本实施例长条型无手持部的钢筋捆扎机结构，使体积比较小，仅在于长度方向上尺寸比较长，因此灵活性比较大，适合在板面钢筋和立面钢筋相交的一些比较窄小的区域、存在有内层和外层钢筋网的钢筋组合场所进行钢筋捆扎工作，保证了这些特殊场所钢筋捆扎的质量。

本实施例中，上述主控单元设置在机壳内部或者设置在外部。

当主控单元设置在机壳外部时，电机通过穿过机壳的线路连接到主控单元，主控单元可以置于一个机壳外部的盒子中，以保护主控单元。

当主控单元设置在机壳内部时，送丝机构设置在电机与机壳顶部内壁之间，主控单元设置在电机与机壳底部内壁之间。

本实施例中，机壳上安装有通讯接口82和/或机壳内设置有无线通信模块，主控单元通过通讯接口或无线通信模块与外部控制设备进行通信。本实施例钢筋捆扎机可以由外部控制设备发送相应的控制指令到主控单元，驱动主控单元控制钢筋捆扎机的捆扎工作。其中：

上述通讯接口可以是通讯串口、通讯并口、CAN总线等，其中当主控单元通过机壳上通讯接口连接外部控制设备时，还可以通过通讯接口由外部电源对主控单元进行供电，上述通讯串口可以是RS485串口等。

当主控单元通过无线通信模块连接外部控制设备时，主控单元的电源线路可以穿过机壳连接到外部供电电源进行供电。无线通信模块可以是蓝牙模块、Wifi模块、2.4G频率通信模块、2G通信模块、3G通信模块、4G通信模块、5G通信模块、315频率通信模块、433频率通信模块、Zigbee通信模块等，无线通讯方式不限于以上所例举几种通讯方式，其他未例举的或以后新出来的无线通讯技术均可以应用本方案，也属于本发明保护范围之内。

在本实施例中，如图1、4a和4b所示，机壳上的通讯接口可以设置在机壳尾部、底部或侧面位置；当通讯接口设置在机壳尾部时，只是使得机壳在长度方向上的尺寸变长，而不会增加机壳其他方向上的尺寸，保证机壳在非最大尺寸方向上无特别突出的结构，能够有效保障钢筋捆扎机在板面钢筋和立面钢筋相交的一些比较窄小的区域、存在有内层和外层钢筋网的钢筋组合场等地方的使用。

此处需要说明的是，钢筋捆扎机的通讯接口不拘于形状和通讯型式限制，其中，其布置在机壳的最大尺寸方向上，不增加用钢筋捆扎机的扭丝机构旋转轴线交叉截面上的外形尺寸为最优。

如图5a和5b所示，机壳尾部或者侧面外壁上设置有连接结构83，通过连接结构83安装在可运动设备上，使得可运动设备例如机械手臂带动钢筋捆扎机的运动。当连接结构也设置在机壳尾部时，不会增加除长度方向外的其他方向上的尺寸，保证机壳在非最大尺寸方向上无特别突出的结构，保证钢筋捆扎机在一些特殊场所的使用。在本实施例中，连接结构83可以是设置在机壳外壁上的螺纹孔等。

在本实施例中钢筋捆扎机的送丝机构、扭丝机构、切断机构的结构可以分别如下：

如图6a至6i所示，扭丝机构6包括驱动扭丝机构6将铁丝扭紧的转动杆7、夹头8、防脱机构9、套筒10以及弹簧11，转动杆7上具有螺纹段12，夹头8包括夹头本体13以及扭丝爪子14，夹头本体13一端具沉孔，另一端与扭丝爪子14相铰接，弹簧11套装在转动杆7前端，转动杆7前端伸进夹头本体13的沉孔中并通过所述防脱机构9连接在沉孔中与弹簧11相连接。其中图6f为扭丝结构的剖视图。

套筒10外表面上具有传动齿带，传动齿带包括一个长齿16和7个短齿17，套筒10内表面上具有与转动杆7上的螺纹段12相配合连接的螺牙18，转动杆7和夹头本体13分别连接在套筒10中，扭丝爪子14还铰接在套筒10的末端口处。

如图6g所示，机壳1对应传动齿带的位置处设置有下棘爪式宽限位片19和上棘爪式窄限位片20。

当扭丝爪子14抱紧过程中，上棘爪式窄限位片20限制长齿16由下往上转动，并且在转动杆7的螺纹段12推送下长齿16沿上棘爪式窄限位片20向外滑动；如图6e所示为扭丝机构的扭丝爪子抱紧状态示意图。

当扭丝爪子14由抱紧到打开过程中，下棘爪式宽限位片19限制长齿16或短齿17由上往下转动，并且在转动杆7的螺纹段12抽拉下长齿16或短齿17沿下棘爪式宽限位片19向内滑动；如图6d所示为扭丝机构的扭丝爪子张开状态示意图。当扭丝爪子14处于打开状态时，下棘爪式宽限位片19限制长齿16由上往下转动。

为降低套筒10的制造难度同时降低制造成本，如图6f和6i所示，套筒10包括内筒21和外筒22，内筒21固定套在外筒22中并通过在径向连接螺栓将内筒21和外筒22相固定在一起，内筒21壁面对应转动杆7的螺纹段12位置处开设有嵌镶孔23，所述螺牙18为螺牙块，螺牙块嵌入嵌镶孔23中，传动齿带设置在外筒22的外表面上。

如图6a至6c所示，切断机构63包括开设有送丝槽62的刀体61、开设在刀体61上且位于送丝槽62出丝口处的切刀滑槽64、设置在切刀滑槽64中可沿切刀滑槽64滑动的滑块切刀65以及与可相对滑块切刀65运动的传动部75；

滑块切刀65在切刀滑槽64中具有切断扎丝63的第一位置(对应于图6c中滑块切刀65所处的位置)和使滑块切刀65复位的第二位置(对应于图6a中滑块切刀65所处的位置)，传动部75用于向滑块切刀65施加驱动力，滑块切刀65接收到所述驱动力后在第一位置和第二位置之间切换。在本实施例中，传动部75可上行和下移，传动部75下移驱动滑块切刀65移动到所述第一位置，滑块切刀65的下移将从送丝槽62送出的扎丝63切断。扎丝63被切断后，传动部75上行驱动滑块切刀65迅速上行，从而使驱动滑块切刀65上行到所述第二位置。

如图6a和图6c所示，包括内筒21上具有凸轮25以及弹簧68，杠杆66中部铰接起来，杠杆66一端为所述传动部75，另一端为触发端69，弹簧68一端抵接在触发端69上部，弹簧68一端被固定，触发端69下部与凸轮25外轮廓相接触，如图6f所示，凸轮25的凸起端在最高位处与凸轮基圆形成垂直落差26。如图6c所示，凸轮25转动，凸轮25的凸起端与触发端69接触时，触发端69被逐渐抬起，弹簧68收缩，而杠杆66另一端的传动部75弧形下移，滑块切刀65切断扎丝。当触发端69与凸轮25的凸起端最高端接触后，由于存在垂直落差26，同时在弹簧68的顶推下，杠杆66的触发端69被下压，与此同时，杠杆另一端的传动部75迅速上行。

如图6i所示，扭丝机构中的防脱机构9包括防脱嵌块27，在夹头本体13上开设有防脱嵌孔28，在转动杆7末端处凸出有防脱凸环29，防脱嵌块27嵌镶在防脱嵌孔28后卡在防脱凸环29的后部处，以防止转动杆7从夹头本体13的沉孔中松脱出来。

如图6j至6m所示，送丝机构3包括送丝传动机构，送丝传动机构包括两送丝轮40、单向轴承44以及送丝动力输入齿轮36，两送丝轮40相啮合，两送丝轮40的齿面对应设有送丝槽41，送丝动力输入齿轮36通过单向轴承44与其中一个送丝轮40相连接，送丝动力输入齿轮36为锥形齿轮，电机2与动力输入齿轮31连接，输出轮33与锥形齿轮连接，送丝机构3还包括使所述两送丝轮40分开或啮合的离合装置以及送丝架。离合装置包括离合驱动架50、驱动架复位弹簧51、连接轴52以及固定块53，离合驱动架50包括上驱动片54、下驱动片55以及连接上驱动片54和下驱动片55的连接片56，上驱动片54和下驱动片55上对应开设有连接槽57，连接轴52穿过所述两连接槽57，连接轴52两端分别伸出于上驱动片54和下驱动片55，连接轴52的中部连接于上驱动片54和下驱动片55之间，与单向轴承44连接的送丝轮40连接在连接轴52的中部，另一个送丝轮40则连接在上驱动片54和下驱动片55之间，连接轴52上端转动连接在所述送丝架上，下端连接在所述单向轴承44中，所述固定块53伸进连接槽57中，且与驱动架复位弹簧51的一端连接，驱动架复位弹簧51另一端连接在连接片56上，所述固定块53固定在送丝架上，机壳1上设置有驱动按块58，驱动按块58与连接片56相连接。

当装入新的铁丝开始送丝时，按压驱动按块58，驱动按块58驱动连接于上驱动片54和下驱动片55之间的送丝轮40移动，使之与连接在连接轴52上的送丝轮40分离开来，而驱动架复位弹簧51收缩，两送丝轮40间形成较大的送丝间隙，从而使新装进的铁丝能顺利通过，当铁丝通过送丝间隙后，即可停止对驱动按块58的按压，此时在驱动架复位弹簧51的作用下，离合驱动架50复位，两送丝轮40相啮合将铁丝定位在送丝槽41中进行送丝。所述送丝机构3还包括下收丝嘴46以及C型头47，下收丝嘴46铰接于C型头47下部。

图6n和6o所示，为达到钢筋捆扎机一个电机2同时驱动扭丝机构6和送丝机构3，在完成送丝后马上开始扭丝使整个工作过程连续准确进行，且相互间工作时不受影响，钢筋捆扎机中传动系统5包括缓冲机构30以及动力输入齿轮31，动力输入齿轮31的一侧面上具有呈弧形的第一缓冲滑槽32，缓冲机构30包括输出轮33以及缓冲轮37，第一缓冲滑槽通过缓冲轮带动第一传动块，具体的，输出轮33一侧面上凸出有第一传动块34，缓冲轮37一侧面凸出有第二传动块38，另一侧面上具有呈弧形的第二缓冲滑槽39，第二传动块38连接到第一缓冲滑槽32中，第一传动块34连接到第二缓冲滑槽39中；第一缓冲滑槽32和第二缓冲滑槽39的弧度之和等于或大于转动杆7使扭丝爪子14由抱紧到打开所需转动的角度；转动杆7与动力输入齿轮31传动连接，转动杆7还通过轴承35连接在缓冲轮37和输出轮33的中心孔中。

为增加缓冲量以适应更高的要求，缓冲轮可以为三个，三个缓冲轮相叠置在一起，其中后一级的缓冲轮的第二传动块连接到前一级的第二缓冲滑槽中，第一缓冲滑槽和三个第二缓冲滑槽的弧度之和等于或大于转动杆7使扭丝爪子14由抱紧到打开所需转动的角度。

本实施上述无手持钢筋捆扎机实现送丝、扭丝以及切断的过程具体如下：

吐丝过程:

当电机正方向转动时，带动动力输入齿轮转动，由于此时缓冲轮处于触发状态即第二传动块处于第一缓冲滑槽的终端处，后一级的缓冲轮的第二传动块处于前一级的第二缓冲滑槽的终端处，第一传动块处于第二缓冲滑槽的终端处，因此，动力输入齿轮的动力被直接传送到输出轮，输出轮驱动送丝机构实现吐丝；而此时的扭丝机构的扭丝爪子处于打开状态，因此下棘爪式宽限位片限制长齿由上往下转动，扭丝机构不产生转动和滑动，具体的，转动杆虽然也与动力输入齿轮连接并随之转动，但其转向与螺纹转向相反即螺纹段的入口端与螺牙间打滑，而螺纹段并不能与螺牙相配合起来，因此扭丝机构不产生转动和轴向滑动。

扭丝过程:

当吐丝到设定长度后，电机停止正转，开始反转进行扭丝动作，电机反转时，带动动力输入齿轮反向转动，此时缓冲轮处于缓冲状态即第一缓冲滑槽转动，第一级的缓冲轮的第二传动块在第一缓冲滑槽中滑动返回至第一缓冲滑槽的始端时，第一级的缓冲轮的第二传动块被第一缓冲滑槽的始端所带动，此时，第一级缓冲轮被带动转动，第二级的缓冲轮的第二传动块在第一级的缓冲轮的第二缓冲滑槽中滑动，第二级的缓冲轮的第二传动块返回至第一级缓冲轮的第二缓冲滑槽的始端时，第二级的缓冲轮被带动，第三级的缓冲轮的第二传动块在第二级的缓冲轮的第二缓冲滑槽中滑动，第三级的缓冲轮的第二传动块返回至第二级缓冲轮的第二缓冲滑槽的始端时，第三级的缓冲轮被带动，第一传动块在第三级的缓冲轮的第二缓冲滑槽中滑动，第一传动块返回至第三级缓冲轮的第二缓冲滑槽的始端时，动力输送到输出轮处；在缓冲轮处于缓冲状态的同时，转动杆被反向带动即扭丝爪子进行抱紧，上棘爪式窄限位片限制长齿由下往上转动，同时在转动杆的螺纹段推送下长齿沿上棘爪式窄限位片向外滑动；具体的，转动杆的螺纹段与螺牙相配合起来，由于上棘爪式窄限位片限制长齿由下往上转动，因此转动杆的螺纹段只能通过螺牙推送套筒向前移动，而夹头与转动杆位置不动，从而使扭丝爪子抱住铁丝，当扭丝爪子抱住铁丝的同时长齿脱离上棘爪式窄限位片，扭丝机构产生转动，进行扭丝，由于扭丝的圈数是根据实际情况而定的，即扭的圈数不确定，因此，在送丝机构的送丝传动机构上设置有单向轴承，因此即使此时缓冲轮的缓冲状态已经结束，动力从输出轮传动到送丝动力输入齿轮时，单向轴承打滑使两送丝轮不产生转动，因此当扭丝机构在扭丝时，送丝机构不送丝；达到一电机同时驱动扭丝机构和送丝机构，且相互间互不影响。

在扭丝机构产生转动进行扭丝时，套筒上的凸轮也随之转动，杠杆的触发端沿凸轮滑动至最高处，杠杆的传动部带动滑动切刀下移，当触发端至最高处时完成切断；凸轮继续转动，由于最高处具有垂直落差面造成杠杆的触发端到达最高处时，在压力弹簧的作用下所述杠杆的触发端突然快速下落，从而使滑块切刀迅速抬升复位，避免再次送丝时滑块切刀堵塞出丝口。

复位过程:

当扭丝完成后电机会立即从反转又进入正方向转动状态，此时，扭丝爪子由抱紧到打开，下棘爪式宽限位片限制长齿或短齿由上往下转动，同时在转动杆的螺纹段抽拉下长齿或短齿沿下棘爪式宽限位片向内滑动；具体的，电机正方向转动，转动杆的螺纹段即从螺牙中旋转出来，从而使扭丝爪子打开，由于下棘爪式宽限位片限制长齿或短齿由上往下转动，因此在转动杆的螺纹段抽拉下长齿或短齿沿下棘爪式宽限位片向内滑动，此时，若是短齿沿下棘爪式宽限位片向内滑动，由于螺纹段的抽拉行程大于短齿沿下棘爪式宽限位片向内滑动的行程而短于长齿沿下棘爪式宽限位片向内滑动的行程，因此在短齿向内滑动到末端时，短齿会脱离开下棘爪式宽限位片，此时，扭丝机构产生转动，直至长齿和下棘爪式宽限位片相接触，这样的好处在于可以保证打开的两扭丝爪子处于一个设定的位置上，使扭丝爪子每一次都能准确顺利的抱紧铁丝和实现扭紧。

直至螺纹段完全旋出螺牙时，长齿卡在下棘爪式宽限位片上，套筒停止向内滑动，此时，转动杆虽然也与动力输入齿轮连接并随之转动，但其转向与螺纹转向相反即螺纹段的入口端与螺牙间打滑，而螺纹段并不能与螺牙相配合起来，因此扭丝机构不产生转动和轴向滑动。而此时，杠杆的触发端处于垂直落差面的前方，切刀的刃口处于出丝口的上方，保证送丝过程顺畅不被堵塞。

在扭丝爪子由抱紧到打开的同时，缓冲轮则由缓冲状态向触发状态复位，此过程与缓冲状态工作过程相反，在此不再描述。需要说明的是第一缓冲滑槽和三个第二缓冲滑槽的弧度之和等于或大于转动杆使扭丝爪子由抱紧到打开所转动的角度，这样可以保证扭丝爪子完全打开后，送丝机构再进行送丝，保证扭丝时都能稳定和连续，避免造成损坏，当完成一次捆扎后随即可进行下一次的捆扎。

以上为本实施例中通讯型无手持钢筋捆扎机的送丝结构、扭丝结构和切断机构等部件的其中一种结构和构造，但是本实施例中送丝机构、扭丝机构和切断机构的结构不限于上述结构，在本实施例中，也可以将现有技术中钢筋捆扎机实现对应送丝、扭丝和切断功能的机构作为本实施例通讯型无手持钢筋捆扎机的送丝机构、扭丝机构和切断机构。

在本实施例中，钢筋捆扎机的主控单元可以是MCU。

实施例2

本实施例公开一种钢筋捆扎自动化设备，包括上位机、机械手臂以及实施例1所述的通讯型无手持的钢筋捆扎机。

本实施例中，上位机为机械手臂控制系统，或者上位机连接机械手臂的控制系统，用于控制机械手臂的动作。在本实施例中，上位机可以直接是机械手臂中作为控制系统的设备，也可以是机械手臂外部的设备，在后面一种情况下，上位机连接机械手臂的控制系统，机械手臂的控制系统根据从上位机接收到的信号控制机械手臂的动作。

上位机连接钢筋捆扎机的主控单元，用于发送控制指令给主控单元，通过主控单元驱动钢筋捆扎机的工作，以及用于接收主控单元反馈的信息；在本实施例中，如图7a和7b所示，上位机通过有线或无线的方式连接主控单元，当采用有线方式时，上位机通过钢筋捆扎机上的通信接口通过线缆的方式连接到上位机。当采用无线方式时，主控单元和上位机均连接有无线通信模块，两者通过无线通信模块实现无线连接。

钢筋捆扎机安装在机械手臂上，通过机械手臂带动其进行运动。

在本实施例中，上位机还连接有视频扫描系统或传感系统。

视频扫描系统包括摄像机和数字信号处理器DSP，摄像机连接数字信号处理器，数字信号处理器连接上位机；其中：

摄像机，安装在机械手臂前端或者安装在钢筋捆扎机的头部，用于拍摄钢筋捆扎区域的图像信息，并且将拍摄到的图像信息传送给数字信号处理器；在本实施例中摄像机可以是数字工业相机。

数字信号处理器，用于处理摄像机传来的图像，检测图像信息中的目标，即钢筋捆扎节点，并且将目标检测结果反馈给上位机；用于根据图像信息中所检测的目标，确定钢筋捆扎节点处钢筋尺寸信息，并且将钢筋尺寸信息发送给上位机；

上位机，用于根据数字信号处理器从图像信息中检测出目标时，机械手臂所移动到的位置确定出钢筋捆扎节点的水平位置；同时，上位机能够根据数字信号处理器反馈的钢筋尺寸信息，调用对应的钢筋捆扎模式，从而发送对应的控制指令给钢筋捆扎机的主控单元，使得钢筋捆扎机的主控单元控制送丝机构的出丝长度和扭力等，从而实现对应钢筋捆扎节点的钢筋捆扎工作。

传感系统包括定位传感器，定位传感器连接到上位机；定位传感器安装在机械手臂前端或者安装在钢筋捆扎机的头部，用于寻找钢筋捆扎节点以及确定钢筋捆扎节点位置。在本实施例中，定位传感器可以是红外传感器、金属感应传感器等，当定位传感器为红外传感器时，钢筋捆扎区域下方设置反光物体；其中，红外传感器为反射式传感器，利用反光源配合反射红外信号给传感器，红外传感器输出引脚有两种状态，一种状态为高电平，另一种状态为低电平，即如有反光物体反射红外光回传感器，传感器输出引脚电平会从高电平变为低电平，或者从低电平变化为高电平。

本实施例中，上位机可以是PLC，主控单元可以是MCU。

在本实施例中，考虑到自动化设备使用的连续性，钢筋捆扎机使用的扎丝将会是大卷的铁丝卷，因此无手持部的钢筋捆扎机为无丝圈仓结构，即将铁丝卷设置在机壳外部。

实施例3

本实施例公开了实施例2所示的钢筋捆扎自动化设备实现的钢筋捆扎方法，包括步骤：

1)、上位机控制机械手臂运动，使得机械手臂上钢筋捆扎机移动到钢筋捆扎节点；

2)、在钢筋捆扎机到达钢筋捆扎节点位置时，上位机发送控制指令到主控单元，由主控单元根据接收的控制指令控制钢筋捆扎机的捆扎工作。在本实施例中，主控单元在接收到上位机发送的控制指令后，控制电机工作，以控制送丝机构、切断机构和扭丝机构等分别进行工作，实现送丝、切断和扭丝的过程，从而实现钢筋捆扎。

在实施例中，当钢筋捆扎自动化设备包括视频扫描系统或传感系统时，还包括通过视频扫描系统确定钢筋捆扎节点位置和钢筋尺寸信息步骤，或者还包括通过传感系统寻找钢筋捆扎节点以及确定钢筋捆扎节点位置的步骤；

其中，通过视频扫描系统确定钢筋捆扎节点位置和钢筋尺寸信息的步骤，具体如下：

步骤Sa、视频扫描系统中摄像机实时拍摄钢筋捆扎区域的图像信息，并且将拍摄到的图像信息传送给数字信号处理器；

步骤Sb、数字信号处理器检测摄像机拍摄到的各图像信息中的目标，该目标为钢筋捆扎节点；并且将目标检测结果反馈给上位机，上位机根据上述目标检测结果控制机械手臂移动；具体如下：

当图像信息中没有检测到目标时，数字信号处理器反馈信号至上位机，由上位机控制机械手臂在水平方向上移动到下一位置，直到数字信号处理器从摄像机拍摄到的图像信息中检测出目标时，上位机控制机械手臂停止水平移动，并且确定该位置为钢筋捆扎节点的水平位置，然后上位机控制机械手臂在垂直方向上移动，使得钢筋捆扎机移动到钢筋捆扎节点位置；其中在本实施例中，机械手臂在水平移动过程中，其上摄像机距离钢筋捆扎区域的距离是一定的，因此，每次确定出钢筋捆扎节点的水平位置后，上位机控制机械手臂向下移动固定的距离即可。

因此，上位机根据数字信号处理器从图像信息中检测出目标时机械手臂所移动到的位置，确定出钢筋捆扎节点的水平位置，即当数字信号处理器从摄像机当前获取到的图像中检测出目标时，此时上位机控制机械手臂停止移动，将当前机械手臂所在的位置确定为钢筋捆扎节点的水平位置。

Sc、数字信号处理器根据图像信息中目标的像素点，确定出钢筋捆扎节点处的钢筋尺寸，并且将钢筋尺寸信息发送给上位机。在本实施例中，可以根据摄像机拍摄图像时，其与钢筋捆扎区域之间的垂直距离，确定出摄像机所拍摄到的图像中各像素的实际长宽度。在检测出图像信息中的目标后，根据目标所占像素点的个数，可以确定出钢筋捆扎节点处的钢筋尺寸。上位机接收到钢筋尺寸信息后，可以根据接收到的钢筋尺寸信息调用相应的钢筋捆扎模式，其中相应的钢筋捆扎模式下对应送丝机构相应的出丝长度信息和扭丝机构相应的扭力信息。

在本实施例中，视频扫描系统的数字信号处理器中可以设置有扎丝判定模型。在上述步骤中，数字信号处理器在检测出图像信息中的目标后，提取目标图像的特征，然后将目标图像的特征输入到扎丝判定模型中，通过扎丝判定模型确定出对应钢筋捆扎节点是否已经有扎丝；在未存在扎丝的情况下，上位机发生控制指令到主控单元，由主控单元控制对钢筋捆扎节点进行捆扎工作。

其中扎丝判定模型的获取过程可以如下：

获取多个不存在扎丝捆扎的钢筋捆扎节点图像信息、多个存在扎丝捆扎的钢筋捆扎节点图像信息，作为训练样本；

检测出各训练样本的目标，并且提取目标的特征；

构建神经网络，将上述提取出的训练样本的目标特征作为神经网络的输入，对神经网络进行训练，得到扎丝判定模型。

其中，通过传感系统寻找钢筋捆扎节点以及确定钢筋捆扎节点位置的步骤，具体包括：

步骤S1、在水平方向上，上位机控制机械手臂沿着X轴第一方向移动，在机械手臂移动过程中，当定位传感器发送给上位机的电平信号发生变化时，上位机控制机械手臂停止移动，确定该位置下的X坐标为当前寻找钢筋捆扎节点的X坐标；进入步骤S2。

步骤S2、上位机控制机械手臂沿着X轴第二方向移动，在机械手臂移动过程中，当定位传感器发送给上位机的电平信号发生变化时，上位机控制机械手臂停止移动，并且记录机械手臂沿着X轴第二方向移动的距离D；进入步骤S3。

在本步骤中，上位机可以控制机械手臂沿着X轴第二方向移动10～20cm的距离，保证定位传感器从检测到钢筋变为检测不到钢筋。

步骤S3、上位机控制机械手臂沿着Y轴第一方向移动，在机械手臂移动过程中，当定位传感器发送给上位机的电平信号发生变化时，上位机控制机械手臂停止移动，进入步骤S4。

步骤S4、上位机控制机械手臂沿着X轴第一方向移动距离D后停止移动，确定该位置下的Y坐标为当前寻找钢筋捆扎节点的Y坐标，当前钢筋捆扎节点寻找结束，当要寻找下一钢筋捆扎节点时，返回到步骤S1。

其中，在寻找到当前钢筋捆扎节点后，上位机控制机械手臂在垂直方向上移动，使得钢筋捆扎机移动到钢筋捆扎节点位置。

本实施例中，上述水平方向指的是平行于钢筋捆扎区域的水平面所在方向，垂直方向指的是垂直于钢筋捆扎区域的方向。上述X轴可以是水平面的横轴或纵轴，对应上述Y轴可以是水平面的纵轴或横轴。

在本实施例中，基于视频扫描系统，上位机发送给主控单元的控制指令中包括以下数据信息：钢筋尺寸信息、送丝机构出丝长度信息和扭丝机构扭力信息，对应数据包如表1所示，其中数据包的包头为8位，例如可以是：0xFA；钢筋尺寸信息为8位；丝长和扭力信息为8位，其中高4位为丝长信息，低4位为扭力信息，其中高4位数据的大小反映的是丝长级别，低4位数据的大小反映的是扭力级别；数据包的最后为8位校验码。

表1

包头	钢筋尺寸信息	高位丝长+低位扭力	异或校验码
				0xFA	0x00-0xFF	0x00-0xFF	0x00-0xFF

本实施例中，视频扫描系统扫描钢筋捆扎节点，可以获取到钢筋捆扎节点的图像信息，并且根据钢筋捆扎节点的图像信息确定出钢筋尺寸信息；视频扫描系统将获取的钢筋捆扎节点位置信息和钢筋尺寸信息发送给上位机；上位机根据接收到的钢筋尺寸信息调用相应的钢筋捆扎模式，其中不同的钢筋捆扎模式下对应有不同的出丝长度信息和扭力信息，上位机在发送控制指令时，将钢筋尺寸信息以及所调用钢筋捆扎模式下的出丝长度信息、扭力信息通过上述表1数据包的形式发送给钢筋捆扎机的主控单元，主控单元根据上述信息控制送丝机构出丝长度以及扭力机构的扭力。

在本实施例中，上位机控制钢筋捆扎机主控单元实现钢筋捆扎控制时，两者的通信过程具体如图8所示：

(1)、上位机发送控制指令到主控单元，用于启动主控单元的捆扎控制，其中控制指令数据包如下表2所示：

表2

包头	钢筋尺寸信息	高位丝长+低位扭力	异或校验码
				0xFA	0x01	0x12	0xE9

(2)、主控单元接收到上位机发送的控制指令后，解析其中的数据信息。

在解析数据正确的情况下，反馈正确应答指令给上位机，同时根据控制指令控制钢筋捆扎机的捆扎工作，在完成捆扎工作后，发送完成指令给上位机。

在解析数据错误的情况下，反馈错误应答指令给上位机。其中主控单元可以根据控制指令数据包中

在本实施例中，主控单元反馈给上位机的正确应答指令可以如表3所示：

表3

包头	正确信息	异或校验码
			0xAF	0x00	0xAF

在本实施例中，主控单元反馈给上位机的错误应答指令可以如表4所示：

表4

包头	错误信息	异或校验码
			0xAF	0x01	0xAE

在本实施例中，主控单元发送的完成指令可以如表5所示：

表5

包头	完成信号	异或校验码
			0xFB	0x00	0xFB

(3)、当上位机在接收到主控单元发送的错误应答时，则重复发送上一次的控制指令，返回执行步骤(2)；

上位机接收到主控单元发送的正确应答指令后，等待主控单元发送完成指令；上位机在接收到主控单元发送的完成指令后，则控制机械手臂上钢筋捆扎机移动到下一个钢筋捆扎节点，继续执行下一个钢筋捆扎节点的捆扎工作。

上位机在接收到主控单元发送的正确应答后，若未接收到主控单元发送的完成指令，而接收到主控单元发送的故障指令，则通过主控单元控制钢筋捆扎机停止当前的捆扎工作。

本实施例中，主控单元发送的故障指令可以如下：

包头	故障信号	异或校验码
			0xFB	0x01	0xFA

本实施例中，主控单元采集钢筋捆扎机中电机的电流值，根据采集到的电流值可以确定是否出现故障，例如，针对于钢筋捆扎机中所使用的相应型号的电机，当主控单元检测到电机电流持续15ms超过6A时，可以确定电机出现故障，发送故障指令给上位机。

一般无刷电机内部有3个霍尔元件，主控单元根据霍尔元件发送的高低电平信号可以确定电机的转动圈数和转动速度，在本实施例中，主控单元可以根据霍尔元件发送的信号确定电机转动是否正常，当检测到霍尔元件发送的电平信号变化过慢时，可以判定电机转动存在异常，从而确定电机出现故障，此时发送故障指令给上位机。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种通讯型无手持的钢筋捆扎机，其特征在于，包括机壳、主控单元、电机、送丝机构、扭丝机构和切断机构；

所述主控单元连接电机，用于驱动电机的转动；

所述电机连接送丝机构、扭丝机构和切断结构，控制送丝机构、扭丝机构和切断机构分别进行送丝、扭丝和切断工作；

所述机壳为长条型且无手持部的形状；

所述电机设置在机壳内部，用于驱动送丝机构、扭丝机构和切断机构的工作；

所述送丝机构沿着机壳长度方向进行设置并且出丝口伸出机壳头部，用于传送扎丝并且将扎丝卷绕在捆扎物上；

所述扭丝机构沿着机壳长度方向进行设置并且端部伸出机壳头部，用于扭转卷绕在捆扎物上的扎丝；

所述切断机构沿着机壳长度方向进行设置并且切断部位伸出机壳头部，用于在扎丝卷绕在捆扎物上后切断扎丝。

2.根据权利要求1所述的通讯型无手持的钢筋捆扎机，其特征在于，所述主控单元设置在机壳内部或者设置在外部；

当主控单元设置在机壳外部时，电机通过穿过机壳的线路连接到主控单元；

当主控单元设置在机壳内部时，送丝机构设置在电机与机壳顶部内壁之间，主控单元设置在电机与机壳底部内壁之间。

3.根据权利要求1所述的通讯型无手持的钢筋捆扎机，其特征在于，

所述机壳上安装有通讯接口和/或机壳内设置有无线通信模块，所述主控单元通过通讯接口与外部控制设备进行有线连接，或者主控单元通过无线通信模块与外部控制设备进行无线连接。

4.根据权利要求3所述的通讯型无手持的钢筋捆扎机，其特征在于，机壳上的通讯接口设置在机壳尾部或侧面位置；

机壳尾部或者侧面外壁上设置有连接结构，通过连接结构安装在可运动设备上。

5.一种钢筋捆扎自动化设备，其特征在于，包括上位机、机械手臂以及权利要求1～4中任一项所述的通讯型无手持的钢筋捆扎机；

所述上位机为机械手臂控制系统，或者所述上位机连接到机械手臂的控制系统，用于控制机械手臂的动作；

所述上位机连接钢筋捆扎机的主控单元，用于发送控制指令给主控单元，通过主控单元驱动钢筋捆扎机的工作，以及用于接收主控单元反馈的信息；

所述钢筋捆扎机安装在机械手臂上，通过机械手臂带动其进行运动。

6.根据权利要求5所述的钢筋捆扎自动化设备，其特征在于，还包括与上位机连接的视频扫描系统或传感系统；

所述视频扫描系统包括摄像机和数字信号处理器，摄像机连接数字信号处理器，数字信号处理器连接上位机；其中：

所述摄像机，安装在机械手臂前端或者安装在钢筋捆扎机的头部，用于拍摄钢筋捆扎区域的图像信息，并且将拍摄到的图像信息传送给数字信号处理器；

所述数字信号处理器，用于检测图像信息中的目标，即钢筋捆扎节点，并且将目标检测结果反馈给上位机；用于根据图像信息中所检测的目标，确定钢筋捆扎节点处钢筋尺寸信息，并且将钢筋尺寸信息发送给上位机；

所述上位机，用于根据数字信号处理器从图像信息中检测出目标时机械手臂所移动到的位置，确定出钢筋捆扎节点的水平位置；

所述传感系统包括定位传感器，所述定位传感器连接到上位机；定位传感器安装在机械手臂前端或者安装在钢筋捆扎机的头部，用于寻找钢筋捆扎节点以及确定钢筋捆扎节点的位置。

7.一种基于权利要求5或6所述的钢筋捆扎自动化设备实现的钢筋捆扎方法，其特征在于，包括步骤：

上位机控制机械手臂运动，使得机械手臂上钢筋捆扎机移动到钢筋捆扎节点；

在钢筋捆扎机到达钢筋捆扎节点位置时，上位机发送控制指令到主控单元，由主控单元根据接收的控制指令控制钢筋捆扎机的捆扎工作。

8.根据权利要求7所述的钢筋捆扎自动化设备实现的钢筋捆扎方法，其特征在于，还包括通过视频扫描系统确定钢筋捆扎节点位置和钢筋尺寸信息步骤，或者还包括通过传感系统寻找钢筋捆扎节点以及确定钢筋捆扎节点位置的步骤；

其中，通过视频扫描系统确定钢筋捆扎节点位置和钢筋尺寸信息的步骤，具体如下：

步骤Sa、视频扫描系统中摄像机实时拍摄钢筋捆扎区域的图像信息，并且将拍摄到的图像信息传送给数字信号处理器；

步骤Sb、数字信号处理器检测摄像机拍摄到的各图像信息中的目标，该目标为钢筋捆扎节点；并且将目标检测结果反馈给上位机，上位机根据上述目标检测结果控制机械手臂移动；上位机根据数字信号处理器从图像信息中检测出目标时机械手臂所移动到的位置，确定出钢筋捆扎节点的水平位置；

同时，数字信号处理器根据图像信息中目标的像素点，确定出钢筋捆扎节点处的钢筋尺寸，并且将钢筋尺寸信息发送给上位机；上位机根据接收到的钢筋尺寸信息调用相应的钢筋捆扎模式，其中相应的钢筋捆扎模式下对应送丝机构相应的出丝长度信息和扭丝机构相应的扭力信息；上位机发送给主控单元的控制指令中包括以下数据信息：送丝机构出丝长度信息和扭丝机构扭力信息；

其中，通过传感系统寻找钢筋捆扎节点以及确定钢筋捆扎节点位置的步骤，具体包括：

步骤S1、在水平方向上，上位机控制机械手臂沿着X轴第一方向移动，在机械手臂移动过程中，当定位传感器发送给上位机的电平信号发生变化时，上位机控制机械手臂停止移动，确定该位置下的X坐标为当前寻找钢筋捆扎节点的X坐标；进入步骤S2；

步骤S2、上位机控制机械手臂沿着X轴第二方向移动，在机械手臂移动过程中，当定位传感器发送给上位机的电平信号发生变化时，上位机控制机械手臂停止移动，并且记录机械手臂沿着X轴第二方向移动的距离D；进入步骤S3；

步骤S3、上位机控制机械手臂沿着Y轴第一方向移动，在机械手臂移动过程中，当定位传感器发送给上位机的电平信号发生变化时，上位机控制机械手臂停止移动，进入步骤S4；

步骤S4、上位机控制机械手臂沿着X轴第一方向移动距离D后停止移动，确定该位置下的Y坐标为当前寻找钢筋捆扎节点的Y坐标，当前钢筋捆扎节点寻找结束，当要寻找下一钢筋捆扎节点时，返回到步骤S1；

其中，在寻找到当前钢筋捆扎节点后，上位机控制机械手臂在垂直方向上移动，使得钢筋捆扎机移动到钢筋捆扎节点位置；

上述水平方向指的是平行于钢筋捆扎区域的水平面所在方向，垂直方向指的是垂直于钢筋捆扎区域的方向。

9.根据权利要求8所述的钢筋捆扎自动化设备实现的钢筋捆扎方法，其特征在于，视频扫描系统的数字信号处理器中包括扎丝判定模型；

数字信号处理器在检测出图像信息中的目标后，提取目标图像的特征，然后将目标图像的特征输入到扎丝判定模型中，通过扎丝判定模型确定出对应钢筋捆扎节点是否已经有扎丝；在未存在扎丝的情况下，上位机发生控制指令到主控单元，由主控单元控制对钢筋捆扎节点进行捆扎工作。

10.根据权利要求7所述的钢筋捆扎自动化设备实现的钢筋捆扎方法，其特征在于，还包括如下步骤：

主控单元接收到上位机发送的控制指令后，解析其中的数据信息，在解析数据正确的情况下，反馈正确应答指令给上位机，在解析数据错误的情况下，反馈错误应答指令给上位机；

主控单元在完成钢筋捆扎机的捆扎工作控制后，发送完成指令给上位机；

主控单元在钢筋捆扎机的捆扎工作中出现故障时，发送故障指令给上位机，并且控制钢筋捆扎机停止捆扎工作；

上位机在接收到主控单元发送的错误应答时，则重复发送上一次的控制指令；

上位机在接收到主控单元发送的正确应答时，等待主控单元发送完成指令，在接收到主控单元发送的完成指令后，则控制机械手臂上钢筋捆扎机移动到下一个钢筋捆扎节点，继续执行下一个钢筋捆扎节点的捆扎工作；

上位机在接收到主控单元发送的正确应答后，若未接收到主控单元发送的完成指令，而接收到主控单元发送的故障指令，则通过主控单元控制钢筋捆扎机停止当前的捆扎工作。

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