CN111920133A - 安全帽顶带与帽箍环带自动压装系统 - Google Patents

Abstract

本发明特别涉及一种安全帽顶带与帽箍环带自动压装系统，包括顶带定位装置、顶带抓取装置和环带定位装置，顶带定位装置用于将输送单元上的安全帽顶带取出并进行定位，环带定位装置用于将帽箍环带进行定位，顶带抓取装置抓取定位的安全帽顶带至并移动至已定位帽箍环带上并将两者压紧，环带定位装置对帽箍环带进行姿态调整。安全帽顶带和环带都是较薄厚度的塑料件，不易抓取，分别通过顶带定位装置和环带定位装置对两者进行定位，再通过顶带抓取装置将顶带抓取至环带合适的位置处，然后压紧；同时，在压接过程中还通过环带定位装置对帽箍环带进行姿态调整，这样就能实现四个点的压紧，该系统结构简单，可以实现自动化，大幅降低人力成本。

Description

安全帽顶带与帽箍环带自动压装系统

技术领域

本发明涉及安全帽自动加工技术领域，特别涉及一种安全帽顶带与帽箍环带自动压装系统。

背景技术

安全帽是指对人头部受坠落物及其他特定因素引起的伤害起防护作用的帽子，一般由帽壳、帽衬和下颏带等三部分组成。帽壳：这是安全帽的主要部件，一般采用椭圆形或半球形薄壳结构，这种结构，在冲击压力下会产生一定的压力变形，由于材料的刚性性能吸收和分散受力，加上表面光滑与圆形曲线易使冲击物滑走，而减少冲击的时间，可以有效的保护使用者的头部安全。根据需要加强安全帽外壳的强度，外壳可制成光顶、顶筋、有沿和无沿等多种型式。帽衬：帽衬是帽壳内直接与佩戴者头顶部接触部件的总称，其由帽箍环带、安全帽顶带、吸汗带等组成；帽衬的材料可用棉织带、合成纤维带和塑料衬带制成。帽箍为环状带，在佩戴时紧紧围绕人的头部，带的前额部分衬有吸汗材料，具有一定的吸汗作用。帽箍环形带可分成固定带和可调节带两种。安全帽顶带是与人头顶部相接触的衬带，安全帽顶带与帽箍环带可用铆钉连接，或者两者采用凸块和插接口构成可拆卸式配合，安全帽顶带一般设置有多个，多个安全帽顶带交叉呈十字形或六条形。下颏带：足系在下颏上的带子，起固定安全帽的作用，下颏带由带和锁紧卡组成。

图1所示的是现有安全帽常用的安全帽顶带，其包括两个塑料件制成的卡扣，两个卡扣之间通过尼龙带连接；图2所示的是现有安全帽常用的安全帽帽箍环带，图中省略了很多细节，至保留了与本申请相关的部分，在安全帽生产环节上，目前都是通过人工手动将安全帽顶带卡接在帽箍环带上，为了提高生产效率和速度，现急需开发一种能够实现两者自动装配的系统，但有很多问题需要解决：其一，安全帽顶带和帽箍环带都是片状体，顶带的两个卡扣还是通过尼龙带连接的，两者较为柔软，不易定位；其二，在帽箍环带上，需要装配两个安全帽顶带，并且两个顶带呈交叉状，使得自动装配变得很难；其三，为了进行有效的保护，在帽箍环带展开时，帽箍环带上的同一个顶带的两个固定点的距离要大于顶带上实际固定点的距离，人工在装配时，同一个顶带固定以后，帽箍环带会发生形变，手工安装可以无视这些奇形异状，但自动装配就成了一个难点。基于以上诸多难点，目前还未见类似的自动化装配装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种安全帽顶带与帽箍环带自动压装系统，能够实现安全帽环带和顶带的自动装配。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种安全帽顶带与帽箍环带自动压装系统，包括顶带定位装置、顶带抓取装置和环带定位装置，所述的顶带定位装置用于将输送单元上的安全帽顶带取出并进行定位，环带定位装置用于将帽箍环带进行定位，顶带抓取装置抓取定位的安全帽顶带至并移动至已定位帽箍环带上并将两者压紧，环带定位装置还可以对帽箍环带进行姿态调整以实现两个安全帽顶带交叉地压装在帽箍环带上。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：由于安全帽顶带和环带都是较薄厚度的塑料件，不易抓取，因此先分别通过顶带定位装置和环带定位装置对两者进行定位，定位后再通过顶带抓取装置将顶带抓取至环带合适的位置处，然后压紧；同时，在压接过程中还通过环带定位装置对帽箍环带进行姿态调整，这样就能实现四个点的压紧，该系统结构简单，可以实现自动化，大幅降低人力成本。

附图说明

图1是安全帽顶带的结构示意图；

图2是安全帽帽箍环带的结构示意图；

图3是安全帽顶带定位及抓取装置结构示意图；

图4是定位单元结构示意图；

图5是转运单元结构示意图；

图6是卡接块和锁扣配合状态结构物示意图；

图7是卡接块与其他配件的另一个视角结构示意图；

图8是安全帽顶带抓取装置结构示意图；

图9是帽箍环带定位装置结构示意图；

图10是图9中隐藏部分零件后的结构示意图；

图11是夹头的结构示意图；

图12是左支架部分零件结构示意图；

图13是左支架部分零件另一个视角结构示意图；

图14是右支架的结构示意图；

图15是中轴体、第三座体、以及第四和第五驱动单元结构示意图；

图16是芯轴体结构示意图；

图17是外轴体结构示意图；

图18是安全帽顶带与帽箍环带自动压装系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图3至图18，对本发明做进一步详细叙述。

参阅图3-图8，本发明提供了一种安全帽顶带定位及抓取装置，包括顶带定位装置200和顶带抓取装置300；所述的顶带定位装置200包括第一底座210、转运单元220、第一摄像头230以及定位单元240，第一摄像头230用于拍摄安全帽顶带的正反面信息，转运单元220根据第一摄像头230的输出信息将输送单元100上输送来的安全帽顶带转运至定位单元240不同工位上，定位单元240对安全帽顶带执行翻转和卡紧从而对安全帽顶带实施定位；所述的顶带抓取装置300包括第二动力单元310、第一座体320、抓取单元330以及压装单元340，抓取单元330用于抓取安全帽顶带，压装单元340用于将安全帽顶带压接到安全帽环带上，抓取单元330和压装单元340均固定在第一座体320上，第二动力单元310驱动第一座体320在取料工位和压装工位之间运动。通过设置第一摄像头230，可以方便的得知输送单元100上顶带的正反面，然后通过转运单元220将输送带上的顶带转移至定位单元240处进行精确定位，精确定位后再通过抓取单元330进行抓取就能实现顶带位置的任意调整，最后通过压装单元340将安全帽顶带与环带压装在一起，以上就可以方便的实现环带的精确定位和移动，整个操作非常的自动化。

参阅图4，进一步地，所述的定位单元240包括固定块241、翻转块242和滑动块243；固定块241固定安装在第一底座210上，固定块241的一侧铰接有翻转块242，固定块241的另一侧设置有可远离或靠近的滑动块243，滑动块243滑动时固定块241和滑动块243可实现安全帽顶带的卡紧和松开，翻转块242用于将反面的安全帽顶带翻转成正面并放置于固定块241和滑动块243之间。设置固定块241用于承接转运来的安全帽顶带，固定块241位置一直固定，可以保持定位精度；翻转块242的设置，是为了应对安全帽顶带反面朝上的情形，可以将其先翻转为正面朝上以后再精确定位；滑动块243和固定块241共同作用达到精确定位，同时滑动块243的位置可以移动，使得安全帽顶带能够方便的放入固定块241和滑动块243之间。

进一步地，所述的固定块241整体呈方形块状，固定块241的上端面设置有梯形凸起且该梯形凸起的两个腰边与安全帽顶带充分展开时两个卡扣内侧的斜边吻合；滑动块243设置在固定块241梯形凸起的上底一侧，滑动块243上端面设置有同样的梯形凸起，固定块241和滑动块243的两个梯形凸起将安全帽顶带夹持在中间并定位。采用这种方式对安全帽顶带进行精确定位，效果非常好，且这里未使用定位桩，可以方便后续流程操作。

进一步地，所述的翻转块242设置在固定块241梯形凸起的下底一侧，翻转块242上设置有容纳安全帽顶带的槽，翻转块242上的槽比较大，可以方便的放入顶带即可；第一底座210上设置有第一电机244，第一电机244通过拨杆245拨动翻转块242处于两个状态：状态一：翻转块242和固定块241相邻布置，状态二：翻转块242覆盖在固定块241上侧。设置第一电机244和拨杆245之后，当安全帽顶带是反面朝上的，只需要将其放在翻转块242的槽中，然后启动第一电机244，快速让翻转块242翻转到固定块241上方，这时翻转块242上的顶带就会翻至固定块241中，翻转以后，第一电机244需要驱动翻转块242复位以便接收下一个反面朝上的顶带。

进一步地，所述固定块241上设置的导杆和滑动块243的孔洞构成滑动配合，第一底座210上设置有第二气缸246用于推动滑动块243动作；这样滑动块243动作起来更为精准和方便。

参阅图3和图5，进一步地，转运单元220包括第一动力单元221、固定板222、第一气缸223以及吸嘴224，吸嘴224通过第一气缸223安装在固定板222上，吸嘴224用于吸取或放下安全帽顶带，第一气缸223用于驱动吸嘴224上下运动，第一动力单元221驱动固定板222在输送单元100和定位单元240两个工位间运动。由于吸嘴224中有负压，这样当吸嘴224靠近顶带的时候，就会将顶带吸附上来；由第一气缸223来控制吸嘴224的上下，控制起来更方便，两者都是气动部件，也方便提供气源和布置气路管路，并且气缸动作非常迅速。

参阅图6-图8，进一步地，所述的抓取单元330包括卡接块331、锁扣332以及第二电机333；卡接块331的底部设置有凸起且该凸起与安全帽顶带的卡扣上的两个腰型孔位置、大小均吻合，凸起的高度与顶带卡扣的厚度吻合，这样抓取单元330的卡接块331落在顶带上的时候，凸起正好卡入顶带的腰型孔中；凸起下方设置有两个锁扣332，锁扣332为与凸起形状吻合的腰形，锁扣332中部设置有转轴并延伸至卡接块331内部，卡接块331内设置有第二电机333和齿轮334用于驱动锁扣332转动，这样设置以后，只需要启动第二电机333，第二电机333通过齿轮334控制锁扣332旋转，旋转后的锁扣和凸起形成X型，牢牢的将顶带卡合在中间；所述的固定块241上设置有与锁扣332避让的槽，因为锁扣332需要在固定块241的槽中运动才能可靠的将顶带固定抓取到。

由于安全帽顶带有两个卡扣，故这里优选地，所述安全帽顶带的两个卡扣处各设置一个卡接块331，两个卡接块331通过倒T型的连接杆335固定在第一驱动单元336的滑块上，第一驱动单元336还包括设置在第一座体320内的丝杆和驱动丝杆转动的电机，第一驱动单元336通过连接杆335驱动两个卡接块331同步上下动作。通过第一驱动单元336，可以方便的操作卡接块331的上下运动，也就方便的进行顶带的抓取和放下。

进一步地，所述的压装单元340包括压装头341和第三动力单元342，两个卡接块331的外侧各设置有一个压装头341，压装头341的位置与安全帽顶带的卡扣上需要压接的孔洞位置上下对齐，压装头341的截面为圆形或方形，压装头341的下端部开设有腰型孔用于避让安全帽环带上的凸起；第三动力单元342包括设置在第一座体320内的丝杆、驱动丝杆转动的电机以及沿丝杆上下移动的滑块，压装头341的上端固定连接滑块。这里将压装单元340和抓取单元330设置在一起，可以方便的进行抓取后的压紧操作，并且两者可以同步运动，这样就无需对压装头341进行其他的定位操作了，简化了系统。

动力单元的结构有很多种，本发明中优选地，所述的第一动力单元221包括安装在第一底座210顶部侧边的方形框体、安装在方形框体之间的滑杆和丝杆以及驱动丝杆转动的电机；固定板222上设置有与第一动力单元221的滑杆配合的通孔、与第一动力单元221的丝杆配合的螺纹孔；这样设置的第一动力单元221便于安装和拆卸，同时还能提供可靠的动力，并且滑杆的设置，保证了转运单元220平稳的运动。第一摄像头230固定在固定板222上且位于吸嘴224吸取的卡扣上侧位置，这样就可以方便拍摄顶带的图像，顶带的正面和反面有着较为明显的区别，故可以通过相片快速的识别出来。

进一步地，所述的第二动力单元310包括方形框体、安装在方形框体之间的滑杆和丝杆以及驱动丝杆转动的电机，第二动力单元310的方形框体安装在第一动力单元221方形框体上方，第二动力单元310的丝杆与第一动力单元221的丝杆垂直且均位于水平面内；第一座体320上设置有与第二动力单元310的滑杆配合的通孔、与第二动力单元310的丝杆配合的螺纹孔。第二动力单元310和第一动力单元221结构类似，他们也起到了相同的效果。

参阅图9-图17，本发明还公开了一种安全帽帽箍环带定位装置，包括左支架410、右支架420、第二底座430以及第四动力单元400，所述的右支架420固定安装在第二底座430上，左支架410通过第四动力单元400固定在第二底座430上，第四动力单元400驱动左支架410远离或靠近右支架420；右支架420用于将帽箍环带撑为圆环形，左支架410用于承接圆环形的帽箍环带，左支架410上设置有夹头415用于夹紧帽箍环带并姿态调整至与安全帽顶带卡接的状态。通过将帽箍环带套设在右支架420上，这样就能保证帽箍环带的初步姿态，再将其推动至左支架410的夹头415中夹住，这样就可以实现精确的定位，并且夹头415的位置可以方便的进行控制，也就实现了帽箍环带姿态的调整，从而实现了薄片状的帽箍环带的精准定位和位置调整，为后续自动化的装配提供了方便。

参阅图11，进一步地，所述的夹头415包括长条状的本体和压板，夹头415的压板贴靠其本体设置，夹头415的本体上设置有垂直于本体板面的凸柱，凸柱远离夹头415本体的一端设置有堵板；压板上设置有与凸柱相吻合的通孔且压板可顺延凸柱的长度方向运动；凸柱外周套设有压簧，压簧的两端分别抵靠在压板和堵板之间；压板的端部向上弯曲便于帽箍环带插入，夹头415本体的端部设置有台阶限制帽箍环带插入的深入。这样的夹头415，无需额外的动力来控制其夹紧或松开，通过压簧的弹性作用力让其保持夹紧力，压板的端部完全便于引导插入，使用起来非常方便快捷。

参阅图10和图12，所述的左支架410包括第二座体411、第三电机412以及壳体413，第二座体411通过通过第四动力单元400固定在第二底座430上，第三电机412固定在第二座体411上且第三电机412的轴芯方向与第四动力单元400的运动方向平行，壳体413固定在第三电机412的输出轴上，第三电机412驱动壳体413绕其轴芯转动；夹头415通过第二驱动单元416固定在壳体413上，第二驱动单元416可驱动夹头415沿壳体413的径向方向运动。这样设置以后，夹头415的运动方式就非常多了，可以通过第四动力单元400驱动其直线运动，第三电机412可以驱动其转动，还能通过第二驱动单元416让其径向方向运动，这样一来，就可以通过夹头415实现帽箍环带的多种姿态调整。

进一步地，所述的第二驱动单元416包括设置在壳体413内的平行布置的滑杆和丝杆以及驱动丝杆转动的电机，滑杆设置有两根且丝杆夹持在两根滑杆之间，第二驱动单元416的丝杆沿壳体413的径向布置且该丝杆有两段转向相反的螺纹；夹头415上开设有与第二驱动单元416的滑杆构成滑移配合的通孔、与第二驱动单元416的丝杆构成螺纹配合的螺纹孔，夹头415设置有两个且两个夹头415的压板朝向相反方向分别布置在第二驱动单元416转向相反的螺纹段。所述的夹头415设置有四个，四个夹头415沿圆周方向均匀间隔布置；第二驱动单元416设置有两组，每组第二驱动单元416分别驱动两个夹头415，两组第二驱动单元416的滑杆和丝杆沿壳体413的轴芯方向间隔交错布置。这样设置的第二驱动单元416和夹头415的结构非常简单，并且动作时不会发生干涉。

参阅图14-图17，进一步地，所述的右支架420包括中轴体422、外轴体423以及第三座体424；中轴体422通过第三座体424固定在第二底座430上，中轴体422的外径与帽箍环带卡紧时的尺寸相吻合；外轴体423套设在中轴体422外侧，第三座体424上设置有第四驱动单元425用于驱动外轴体423沿中轴体422轴芯方向动作，外轴体423伸出时挤压套设在中轴体422上的帽箍环带至左支架410的夹头415中。通过设置第三座体424，可以方便的对中轴体422实施固定，外轴体423可以方便的将帽箍环带推至左支架410的夹头415中。

考虑到在装配时，需要压紧顶带和环带，故这里优选地，所述的右支架420包括芯轴体421和第五驱动单元426；中轴体422的截面为内方外圆，外轴体423为圆筒状，芯轴体421为方形，第五驱动单元426驱动芯轴体421沿中轴体422轴芯方向动作，芯轴体421伸出时延伸至四个夹头415的本体之间用于托撑夹头415。通过设置芯轴体421，可以在执行压紧动作时提供支撑，提高压紧的可靠性。

为了避免帽箍环带变形过多造成脱落或与其他部件干涉，这里优选地，所述的左支架410包括推杆417和第三驱动单元418；推杆417包括长条状本体，本体的一端设置有直杆；第三驱动单元418与第二驱动单元416采用相同的结构；推杆417的本体上开设有与第三驱动单元418的滑杆构成滑移配合的通孔、与第三驱动单元418的丝杆构成螺纹配合的螺纹孔；推杆417设置有四个，四个推杆417沿圆周方向均匀间隔布置，第三驱动单元418设置有两组，每组第三驱动单元418分别驱动两个推杆417；第三驱动单元418的滑杆和丝杆沿壳体413的轴芯方向间隔交错布置。推杆417的设置与夹头415类似，其主要起到拨动帽箍环带本体的作用。

参阅图13，进一步地，所述的壳体413截面为正八边形的筒状，壳体413两个相对平行的板面固定一组第二驱动单元416或第三驱动单元418的滑杆和丝杆；壳体413远离右支架420的一端设置有法兰固定连接第三电机412，壳体413朝向右支架420的一端设置有端盖414，端盖414上设置多个条形孔用于避让夹头415和推杆417。采用正八边形正好适合夹头415和推杆417的使用，在正八边形的侧边上打上通孔，然后在筒内装入销轴等，直接用螺丝固定住即可，这种结构的壳体413方便其他零件的装置和拆卸。

进一步地，所述的第四驱动单元425和第五驱动单元426均由丝杆、驱动丝杆转动的电机、以及沿丝杆滑动的滑块构成；芯轴体421的尾端固定在第五驱动单元426的滑块上，外轴体423的尾段设置有贯穿第三座体424的导杆且导杆的尾端固定在第四驱动单元425的滑块上；第四动力单元400包括安装在第二底座430上的直线导轨和丝杠、驱动丝杠转动的电机、以及沿丝杠滑动的滑块，第二座体411的下端固定在直线导轨的滑块以及第四动力单元400的滑块上，这样可以保证 第二座体411稳定的滑动；第三座体424通过支架431固定在第二底座430上，第二底座430上位于中轴体422下方设置有第二摄像头450用于拍摄套设在中轴体422上帽箍环带的角度，这样可以通过拍摄到的角度，去调节壳体413的夹角，保证让夹头415可以准确的夹取帽箍环带需要卡接的地方。

参阅图3-图18，一种安全帽顶带与帽箍环带自动压装系统，包括顶带定位装置200、顶带抓取装置300和环带定位装置400，所述的顶带定位装置200用于将输送单元100上的安全帽顶带取出并进行定位，环带定位装置400用于将帽箍环带进行定位，顶带抓取装置300抓取定位的安全帽顶带至并移动至已定位帽箍环带上并将两者压紧，环带定位装置400还可以对帽箍环带进行姿态调整以实现两个安全帽顶带交叉地压装在帽箍环带上。由于安全帽顶带和环带都是较薄厚度的塑料件，不易抓取，因此先分别通过顶带定位装置200和环带定位装置400对两者进行定位，定位后再通过顶带抓取装置300将顶带抓取至环带合适的位置处，然后压紧；同时，在压接过程中还通过环带定位装置400对帽箍环带进行姿态调整，这样就能实现四个点的压紧，该系统结构简单，可以实现自动化，大幅降低人力成本。

进一步地，所述的顶带定位装置200包括第一底座210、转运单元220、第一摄像头230以及定位单元240，第一摄像头230用于拍摄安全帽顶带的正反面信息，转运单元220根据第一摄像头230的输出信息将输送单元100上输送来的安全帽顶带转运至定位单元240不同工位上，定位单元240对安全帽顶带执行翻转后卡紧或直接卡紧；环带定位装置400包括左支架410、右支架420、第二底座430以及第四动力单元400，所述的右支架420固定安装在第二底座430上，左支架410通过第四动力单元400固定在第二底座430上，第四动力单元400驱动左支架410远离或靠近右支架420，右支架420用于将帽箍环带撑为圆环形，左支架410用于承接圆环形的帽箍环带，左支架410上设置有夹头415用于夹紧帽箍环带并姿态调整至与安全帽顶带卡接的状态；顶带抓取装置300包括第二动力单元310、第一座体320、抓取单元330以及压装单元340，抓取单元330和压装单元340均固定在第一座体320上，第二动力单元310驱动第一座体320动作，抓取单元330用于抓取定位单元240上卡紧的安全帽顶带或将其释放，压装单元340用于将安全帽顶带压接到安全帽环带上。

进一步地，所述的定位单元240包括固定块241、翻转块242和滑动块243；固定块241固定安装在第一底座210上，其整体呈方形块状，固定块241的上端面设置有梯形凸起且该梯形凸起的两个腰边与安全帽顶带充分展开时两个卡扣内侧的斜边吻合；滑动块243设置在固定块241梯形凸起的上底一侧，滑动块243上端面设置有同样的梯形凸起，固定块241和滑动块243的两个梯形凸起将安全帽顶带夹持在中间并定位，滑动块243上设置有孔洞与固定块241上设置的导杆构成滑动配合，第一底座210上设置有第二气缸246用于推动滑动块243动作；翻转块242设置在固定块241梯形凸起的下底一侧，翻转块242上设置有容纳安全帽顶带的槽，第一底座210上设置有第一电机244，第一电机244通过拨杆245拨动翻转块242与固定块241相邻布置或覆盖在固定块241上侧。

进一步地，所述的转运单元220包括第一动力单元221、固定板222、第一气缸223以及吸嘴224，吸嘴224通过第一气缸223安装在固定板222上，吸嘴224用于吸取或放下安全帽顶带，第一气缸223用于驱动吸嘴224上下运动，第一动力单元221包括安装在第一底座210顶部侧边的方形框体、安装在方形框体之间的滑杆和丝杆以及驱动丝杆转动的电机；固定板222上设置有与第一动力单元221的滑杆配合的通孔、与第一动力单元221的丝杆配合的螺纹孔，第一摄像头230固定在固定板222上且位于吸嘴224吸取的卡扣上侧位置。

进一步地，所述的抓取单元330包括卡接块331、锁扣332以及第二电机333；卡接块331的底部设置有凸起且该凸起与安全帽顶带的卡扣上的两个腰型孔位置、大小均吻合，凸起的高度与顶带卡扣的厚度吻合；凸起下方设置有两个锁扣332，锁扣332为与凸起形状吻合的腰形，锁扣332中部设置有转轴并延伸至卡接块331内部，卡接块331内设置有第二电机333和齿轮334用于驱动锁扣332转动，固定块241上设置有与锁扣332避让的槽；安全帽顶带的两个卡扣处各设置一个卡接块331，两个卡接块331通过倒T型的连接杆335固定在第一驱动单元336的滑块上，第一驱动单元336还包括设置在第一座体320内的丝杆和驱动丝杆转动的电机，第一驱动单元336通过连接杆335驱动两个卡接块331同步上下动作。

进一步地，所述的压装单元340包括压装头341和第三动力单元342，两个卡接块331的外侧各设置有一个压装头341，压装头341的位置与安全帽顶带的卡扣上需要压接的孔洞位置上下对齐，压装头341的截面为圆形或方形，压装头341的下端部开设有腰型孔用于避让安全帽环带上的凸起；第三动力单元342包括设置在第一座体320内的丝杆、驱动丝杆转动的电机以及沿丝杆上下移动的滑块，压装头341的上端固定连接滑块。

进一步地，所述的左支架410包括第二座体411、第三电机412、壳体413、端盖414、推杆417、第二驱动单元416和第三驱动单元418；第二座体411通过通过第四动力单元400固定在第二底座430上，第三电机412固定在第二座体411上且第三电机412的轴芯方向与第四动力单元400的运动方向平行，壳体413固定在第三电机412的输出轴上，第三电机412驱动壳体413绕其轴芯转动；所述的夹头415包括长条状的本体和压板，夹头415的压板贴靠其本体设置，夹头415的本体上设置有垂直于本体板面的凸柱，凸柱远离夹头415本体的一端设置有堵板，压板上设置有与凸柱相吻合的通孔且压板可顺延凸柱的长度方向运动，凸柱外周套设有压簧，压簧的两端分别抵靠在压板和堵板之间，压板的端部向上弯曲便于帽箍环带插入，夹头415本体的端部设置有台阶限制帽箍环带插入的深入；夹头415通过第二驱动单元416固定在壳体413上，第二驱动单元416可驱动夹头415沿壳体413的径向方向运动；推杆417包括长条状本体，本体的一端设置有直杆；推杆417通过第三驱动单元418固定在壳体413上，第三驱动单元418可驱动推杆417沿壳体413的径向方向运动。

进一步地，所述的壳体413截面为正八边形的筒状，壳体413两个相对平行的板面固定一组第二驱动单元416或第三驱动单元418的滑杆和丝杆；壳体413远离右支架420的一端设置有法兰固定连接第三电机412，壳体413朝向右支架420的一端设置有端盖414，端盖414上设置多个条形孔用于避让夹头415和推杆417；所述的夹头415和推杆417各设置有四个，四个夹头415和四个推杆417沿圆周方向均匀间隔布置，第二驱动单元416以及第三驱动单元418的滑杆和丝杆沿壳体413的轴芯方向间隔交错布置。

进一步地，所述的右支架420包括芯轴体421、中轴体422、外轴体423以及第三座体424；中轴体422通过第三座体424固定在第二底座430上，中轴体422的外径与帽箍环带卡紧时的尺寸相吻合；外轴体423为圆筒状并套设在中轴体422外侧，中轴体422的截面为内方外圆，芯轴体421为方形；第三座体424上设置有第四驱动单元425、第五驱动单元426分别驱动外轴体423、芯轴体421沿中轴体422轴芯方向动作，外轴体423伸出时挤压套设在中轴体422上的帽箍环带至左支架410的夹头415中；芯轴体421伸出时延伸至四个夹头415的本体之间用于托撑夹头415。

进一步地，所述的第四驱动单元425和第五驱动单元426均由丝杆、驱动丝杆转动的电机、以及沿丝杆滑动的滑块构成；芯轴体421的尾端固定在第五驱动单元426的滑块上，外轴体423的尾段设置有贯穿第三座体424的导杆且导杆的尾端固定在第四驱动单元425的滑块上；第四动力单元400包括安装在第二底座430上的直线导轨和丝杠、驱动丝杠转动的电机、以及沿丝杠滑动的滑块，第二座体411的下端固定在直线导轨的滑块以及第四动力单元400的滑块上；第三座体424通过支架431固定在第二底座430上，第二底座430上位于中轴体422下方设置有第二摄像头450用于拍摄套设在中轴体422上帽箍环带的角度。

本发明还公开了一种安全帽帽箍环带角度定位方法，包括左支架410、右支架420、第二摄像头450以及第二底座430，所述的第二摄像头450固定在第二底座430上位于右支架420下方用于拍摄套设在右支架420上帽箍环带的图像，控制单元对图像进行处理得到帽箍环带的角度，左支架410驱动夹头415转动至相应角度来承接帽箍环带，其中控制单元按如下步骤进行处理：S100、获取圆环状的帽箍环带的平面展开图，该图的横向方向与帽箍环带的圆环中心线平行，该图的纵向方向为帽箍环带的中心线；S200、任意绘制一条横线作为0度，并在整幅图中等距绘制多个横线，每条横线对应一个角度；S300、以横线和帽箍环带中心线的交点为原点裁剪出指定长宽的模板图片，将横线对应的角度作为该模板图片对应角度；S400、拍摄实际状态下帽箍环带的底部视图，以图像横向中心线和帽箍环带中心线为交点裁剪出与步骤S300中一样大小的待检测图片；S500、将待检测图片与所有的模板图片进行匹配并输出所匹配到的那个模板图片对应的角度。这里先通过获取圆环状帽箍环带的平面展开图，来获得已知角度对应的模板图片，再将拍摄到的图片与模板图片进行匹配，就可以方便的获知待检测图片所对应的角度，在获取到对应的角度后，左支架410驱动夹头415转动相应角度，这样就能保证夹头415和帽箍环带上的卡接处对应上，方便后续的压接，该角度识别方法非常可靠，且识别速度快。

根据模板图片匹配得到角度的方案有很多，这里提供了两种较为优选的方案供参考。

方案一，所述的步骤S500中，按如下步骤进行匹配：S501、计算待检测图片与所有模板图片的相似度；S502、取相似度大于90%的模板图片所对应的角度；S503、计算所有角度的平均值得到帽箍环带的角度。这里直接通过计算两个图片的相似度来判断当前是否是该模板图片对应的位置上。

方案二，所述的步骤S500中，按如下步骤进行匹配：S511、重复步骤S100-S300获取多幅模板图片；S512、提取模板图片中的特征作为样本特征，以模板图片对应的角度作为样本分类结果；S513、将样本按一定比例划分为训练集和测试集；S514、将训练集的特征和分类结果代入随机森林算法中建立图片角度识别模型；S515、利用测试集测试图片角度识别模型的识别精度，若精度大于等于90%，则进入下一步，否则返回步骤S511；S516、提取待测试图片的特征并将其输入图片角度识别模型中即可输出帽箍环带的角度。这里通过构建识别模型来进行角度的识别，这种方案在实际应用时识别比较快，因为不需要对着每个模板图片进行相似度计算。这些特征可以是图片中孔的个数、孔的大小、特殊形状的有无、环带本体的宽度等等。

进一步地，所述的步骤S100中，平面展开图按如下步骤获取：S101、将帽箍环带套设在右支架420上；S102、第二摄像头450拍摄帽箍环带的图像；S103、手动拨动帽箍环带转动一定角度，继续拍摄图像；S104、重复执行步骤S103直至帽箍环带周向图像都拍摄完毕；S105、对所拍摄到的图像进行拼接后剪裁即得到平面展开图。采用这种方式可以方便的得到平面展开图。

进一步地，所述的步骤S200中，在整幅图中绘制360个横线，分别对应｛0°，1°，2°，…，359°｝，，这样的话，以后角度的识别精度就可以达到1°，如果不需要这么高的精度，可以绘制较少数量的横线。步骤S300中，模板图片的宽度大于帽箍环带最窄的宽度且小于帽箍环带最宽的宽度，模板图片的长度小于等于2cm。这样可以让匹配效果更佳。

进一步地，左支架410和右支架420可采用之前优选的方案进行设置，这里就不再详细赘述。

Claims (10)

1.一种安全帽顶带与帽箍环带自动压装系统，其特征在于：包括顶带定位装置（200）、顶带抓取装置（300）和环带定位装置（400），所述的顶带定位装置（200）用于将输送单元（100）上的安全帽顶带取出并进行定位，环带定位装置（400）用于将帽箍环带进行定位，顶带抓取装置（300）抓取定位的安全帽顶带至并移动至已定位帽箍环带上并将两者压紧，环带定位装置（400）还可以对帽箍环带进行姿态调整以实现两个安全帽顶带交叉地压装在帽箍环带上。

2.如权利要求1所述的安全帽顶带与帽箍环带自动压装系统，其特征在于：所述的顶带定位装置（200）包括第一底座（210）、转运单元（220）、第一摄像头（230）以及定位单元（240），第一摄像头（230）用于拍摄安全帽顶带的正反面信息，转运单元（220）根据第一摄像头（230）的输出信息将输送单元（100）上输送来的安全帽顶带转运至定位单元（240）不同工位上，定位单元（240）对安全帽顶带执行翻转后卡紧或直接卡紧；环带定位装置（400）包括左支架（410）、右支架（420）、第二底座（430）以及第四动力单元（400），所述的右支架（420）固定安装在第二底座（430）上，左支架（410）通过第四动力单元（400）固定在第二底座（430）上，第四动力单元（400）驱动左支架（410）远离或靠近右支架（420），右支架（420）用于将帽箍环带撑为圆环形，左支架（410）用于承接圆环形的帽箍环带，左支架（410）上设置有夹头（415）用于夹紧帽箍环带并姿态调整至与安全帽顶带卡接的状态；顶带抓取装置（300）包括第二动力单元（310）、第一座体（320）、抓取单元（330）以及压装单元（340），抓取单元（330）和压装单元（340）均固定在第一座体（320）上，第二动力单元（310）驱动第一座体（320）动作，抓取单元（330）用于抓取定位单元（240）上卡紧的安全帽顶带或将其释放，压装单元（340）用于将安全帽顶带压接到安全帽环带上。

3.如权利要求2所述的安全帽顶带与帽箍环带自动压装系统，其特征在于：所述的定位单元（240）包括固定块（241）、翻转块（242）和滑动块（243）；固定块（241）固定安装在第一底座（210）上，其整体呈方形块状，固定块（241）的上端面设置有梯形凸起且该梯形凸起的两个腰边与安全帽顶带充分展开时两个卡扣内侧的斜边吻合；滑动块（243）设置在固定块（241）梯形凸起的上底一侧，滑动块（243）上端面设置有同样的梯形凸起，固定块（241）和滑动块（243）的两个梯形凸起将安全帽顶带夹持在中间并定位，滑动块（243）上设置有孔洞与固定块（241）上设置的导杆构成滑动配合，第一底座（210）上设置有第二气缸（246）用于推动滑动块（243）动作；翻转块（242）设置在固定块（241）梯形凸起的下底一侧，翻转块（242）上设置有容纳安全帽顶带的槽，第一底座（210）上设置有第一电机（244），第一电机（244）通过拨杆（245）拨动翻转块（242）与固定块（241）相邻布置或覆盖在固定块（241）上侧。

4.如权利要求3所述的安全帽顶带与帽箍环带自动压装系统，其特征在于：所述的转运单元（220）包括第一动力单元（221）、固定板（222）、第一气缸（223）以及吸嘴（224），吸嘴（224）通过第一气缸（223）安装在固定板（222）上，吸嘴（224）用于吸取或放下安全帽顶带，第一气缸（223）用于驱动吸嘴（224）上下运动，第一动力单元（221）包括安装在第一底座（210）顶部侧边的方形框体、安装在方形框体之间的滑杆和丝杆以及驱动丝杆转动的电机；固定板（222）上设置有与第一动力单元（221）的滑杆配合的通孔、与第一动力单元（221）的丝杆配合的螺纹孔，第一摄像头（230）固定在固定板（222）上且位于吸嘴（224）吸取的卡扣上侧位置。

5.如权利要求4所述的安全帽顶带与帽箍环带自动压装系统，其特征在于：所述的抓取单元（330）包括卡接块（331）、锁扣（332）以及第二电机（333）；卡接块（331）的底部设置有凸起且该凸起与安全帽顶带的卡扣上的两个腰型孔位置、大小均吻合，凸起的高度与顶带卡扣的厚度吻合；凸起下方设置有两个锁扣（332），锁扣（332）为与凸起形状吻合的腰形，锁扣（332）中部设置有转轴并延伸至卡接块（331）内部，卡接块（331）内设置有第二电机（333）和齿轮（334）用于驱动锁扣（332）转动，固定块（241）上设置有与锁扣（332）避让的槽；安全帽顶带的两个卡扣处各设置一个卡接块（331），两个卡接块（331）通过倒T型的连接杆（335）固定在第一驱动单元（336）的滑块上，第一驱动单元（336）还包括设置在第一座体（320）内的丝杆和驱动丝杆转动的电机，第一驱动单元（336）通过连接杆（335）驱动两个卡接块（331）同步上下动作。

6.如权利要求5所述的安全帽顶带与帽箍环带自动压装系统，其特征在于：述的压装单元（340）包括压装头（341）和第三动力单元（342），两个卡接块（331）的外侧各设置有一个压装头（341），压装头（341）的位置与安全帽顶带的卡扣上需要压接的孔洞位置上下对齐，压装头（341）的截面为圆形或方形，压装头（341）的下端部开设有腰型孔用于避让安全帽环带上的凸起；第三动力单元（342）包括设置在第一座体（320）内的丝杆、驱动丝杆转动的电机以及沿丝杆上下移动的滑块，压装头（341）的上端固定连接滑块。

7.如权利要求6所述的安全帽顶带与帽箍环带自动压装系统，其特征在于：所述的左支架（410）包括第二座体（411）、第三电机（412）、壳体（413）、端盖（414）、推杆（417）、第二驱动单元（416）和第三驱动单元（418）；第二座体（411）通过通过第四动力单元（400）固定在第二底座（430）上，第三电机（412）固定在第二座体（411）上且第三电机（412）的轴芯方向与第四动力单元（400）的运动方向平行，壳体（413）固定在第三电机（412）的输出轴上，第三电机（412）驱动壳体（413）绕其轴芯转动；

所述的夹头（415）包括长条状的本体和压板，夹头（415）的压板贴靠其本体设置，夹头（415）的本体上设置有垂直于本体板面的凸柱，凸柱远离夹头（415）本体的一端设置有堵板，压板上设置有与凸柱相吻合的通孔且压板可顺延凸柱的长度方向运动，凸柱外周套设有压簧，压簧的两端分别抵靠在压板和堵板之间，压板的端部向上弯曲便于帽箍环带插入，夹头（415）本体的端部设置有台阶限制帽箍环带插入的深入；夹头（415）通过第二驱动单元（416）固定在壳体（413）上，第二驱动单元（416）可驱动夹头（415）沿壳体（413）的径向方向运动；

推杆（417）包括长条状本体，本体的一端设置有直杆；推杆（417）通过第三驱动单元（418）固定在壳体（413）上，第三驱动单元（418）可驱动推杆（417）沿壳体（413）的径向方向运动。

8.如权利要求7所述的安全帽顶带与帽箍环带自动压装系统，其特征在于：所述的壳体（413）截面为正八边形的筒状，壳体（413）两个相对平行的板面固定一组第二驱动单元（416）或第三驱动单元（418）的滑杆和丝杆；壳体（413）远离右支架（420）的一端设置有法兰固定连接第三电机（412），壳体（413）朝向右支架（420）的一端设置有端盖（414），端盖（414）上设置多个条形孔用于避让夹头（415）和推杆（417）；所述的夹头（415）和推杆（417）各设置有四个，四个夹头（415）和四个推杆（417）沿圆周方向均匀间隔布置，第二驱动单元（416）以及第三驱动单元（418）的滑杆和丝杆沿壳体（413）的轴芯方向间隔交错布置。

9.如权利要求8所述的安全帽顶带与帽箍环带自动压装系统，其特征在于：所述的右支架（420）包括芯轴体（421）、中轴体（422）、外轴体（423）以及第三座体（424）；中轴体（422）通过第三座体（424）固定在第二底座（430）上，中轴体（422）的外径与帽箍环带卡紧时的尺寸相吻合；外轴体（423）为圆筒状并套设在中轴体（422）外侧，中轴体（422）的截面为内方外圆，芯轴体（421）为方形；第三座体（424）上设置有第四驱动单元（425）、第五驱动单元（426）分别驱动外轴体（423）、芯轴体（421）沿中轴体（422）轴芯方向动作，外轴体（423）伸出时挤压套设在中轴体（422）上的帽箍环带至左支架（410）的夹头（415）中；芯轴体（421）伸出时延伸至四个夹头（415）的本体之间用于托撑夹头（415）。

10.如权利要求9所述的安全帽顶带与帽箍环带自动压装系统，其特征在于：所述的第四驱动单元（425）和第五驱动单元（426）均由丝杆、驱动丝杆转动的电机、以及沿丝杆滑动的滑块构成；芯轴体（421）的尾端固定在第五驱动单元（426）的滑块上，外轴体（423）的尾段设置有贯穿第三座体（424）的导杆且导杆的尾端固定在第四驱动单元（425）的滑块上；第四动力单元（400）包括安装在第二底座（430）上的直线导轨和丝杠、驱动丝杠转动的电机、以及沿丝杠滑动的滑块，第二座体（411）的下端固定在直线导轨的滑块以及第四动力单元（400）的滑块上；第三座体（424）通过支架（431）固定在第二底座（430）上，第二底座（430）上位于中轴体（422）下方设置有第二摄像头（450）用于拍摄套设在中轴体（422）上帽箍环带的角度。

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