CN112056699A - 一种鞋面机器人喷胶装置及喷胶监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了鞋面机器人喷胶装置及喷胶监测方法，属于智能化制鞋生产设备技术领域。该装置在智能系统控制机器人的臂端安装喷胶工装，喷胶工装由定位胶枪和可调位激光对比度传感器组成；胶枪的喷头与气源之间具有并联的雾化回路和喷胶回路，雾化回路中装有串联的雾化调压阀和雾化通断电磁阀，喷胶回路中装有串联的喷胶调压阀、喷胶通断电磁阀、胶桶以及超声波流量计；激光对比度传感器、超声波流量计的信号输出端接智能系统的相应输入端，智能系统的喷胶监测输出端接报警器。本发结合超声波流量计、激光对比度传感器综合监测鞋面喷胶质量，提供了鞋面喷胶监测的可靠结果，从而为酌情进行后续调试、保证合格率奠定了基础。
Description
技术领域
本发明涉及一种鞋面机器人喷胶装置，同时还涉及鞋面机器人喷胶装置的喷胶监测方法，属于智能化制鞋生产设备技术领域。
背景技术
通过鞋面喷胶完成鞋面与鞋底（俗称大底）的粘合是制鞋过程中关键的工艺环节之一，喷胶质量的合理控制是粘合牢固的必要保证，直接影响鞋子质量的优劣。现有自动化制鞋生产中，虽然实现了使用机器人把控胶枪沿鞋面预定轨迹自动喷胶，但由于喷胶质量受胶水性质、喷胶轨迹、胶管弯折等诸多因素影响，因此单借助机器人实现胶枪的把控是不够的。例如，当由于胶管弯折引起胶枪头堵塞时，如果没有鞋面喷胶监测，将导致鞋面喷胶覆盖不均匀，无法保证制鞋质量。
检索可知，申请号为CN201510479498.9的专利文献公开了在胶液中混合荧光液、借助摄像采集将荧光轨迹完整显现出来，再将整条轨迹与预定标准轨迹比对判断的监测方法；此外，申请号为CN201910976744.X的专利文献公开了借助3D视觉拍摄上胶鞋底，再对其进行长度、宽度和厚度的轨迹测量，生成喷胶后胶量与均匀程度的数据图，最后将数据图进行上胶鞋底质量与平整度校对的监测方法。申请人经过反复试验，得出结论：这两种方法虽可用于大底喷胶的监测，但均不适用于鞋面喷胶的监测。分析可知，由于大底通常为单色、尤其是白色，而鞋面颜色多变，因此无法通过摄像采集荧光轨迹进行喷胶监测；并且大底为平面结构，易于定位，而立体的鞋面难以通过建立统一的3D模型对鞋面喷胶与未喷胶进行图像处理、分析与比对，因此3D视觉拍照的方法也不适合鞋面喷胶的监测。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供妥善解决鞋面喷胶监测问题的鞋面机器人喷胶装置，同时给出鞋面机器人自动监控的喷胶监测方法，从而给出鞋面喷胶的科学检验手段、为后续调试提供了准确的依据，确保鞋面高效生产时的质量。
为达到上述目的，本发明鞋面机器人喷胶装置的基本技术方案是：
在智能系统控制机器人的臂端安装喷胶工装，所述喷胶工装由定位胶枪和可调位激光对比度传感器组成；
所述胶枪的喷头与气源之间具有并联的雾化回路和喷胶回路，所述雾化回路中装有串联的雾化调压阀和雾化通断电磁阀，所述喷胶回路中装有串联的喷胶调压阀、喷胶通断电磁阀、胶桶以及超声波流量计；
所述激光对比度传感器、超声波流量计的信号输出端接智能系统的相应输入端，所述智能系统的喷胶监测输出端接报警器；
所述智能系统含有：
喷胶监控模块——用以根据存储的喷胶轨迹控制机器人带动胶枪喷胶后，启动监测，实时接收超声波流量的监测信号和以预定时间间隔接收计激光对比度传感器的监测信号，并获取预定喷胶量范围和预定灰度值范围；
循环判断模块——用以根据喷胶轨迹是否完成判断一只鞋面喷胶是否完成；如是则启动监测运算模块，如否则启动喷胶监控模块；
监测运算模块——用以根据预定时间间隔接收到的激光对比度传感器信号，得出一只鞋面的平均灰度值；并根据接收到的实时超声波流量计信号，计算出一只鞋面喷胶的实际喷胶量；启动监测判定模块；
监测判定步骤——用以判断实际喷胶量是否落在预定喷胶量范围，判断平均灰度值是否落在预定灰度值范围；当两判断结果之一为否时判定不合格，输出报警信号；否则判定合格，酌情进行下一喷胶循环或结束。
本发明进一步的完善是，所述智能系统由DNC（Distributed Numerical Control分布式数控）单元和与之通讯连接的PLC构成；所述DNC单元存储预定喷胶量范围和预定灰度值范围；所述激光对比度传感器、超声波流量计的信号输出端接PLC的相应输入端，所述PLC的喷胶监测输出端接报警器。
本发明再进一步的完善是，所述激光对比度传感器通过可调位转臂支架与固定在垂臂支架前端的胶枪固连。工作时，激光对比度传感器跟随胶枪监测鞋面已喷胶位置的反光强度，由于胶水为半透明状，因此不仅鞋面未喷胶与喷胶处反射到传感器的光强不同，而且不同喷胶量处的反光强度也有差异，因此借助激光对比度传感器可以准确测得预定位置的反光强度，并以灰度值判定的数字信号传递给PLC。本发明的激光对比度传感器通过喷胶前后鞋面反光灰度值的变化监测鞋面喷胶状态，可以有效排除鞋面颜色变化的干扰，并且无需建立统一的3D模型，因此妥善解决了鞋面喷胶监测的难题，可以通过监测得到鞋面喷胶量及胶线的均匀度，进而判断合格与否。
本发明更进一步的完善是，所述超声波流量计由对胶管内发射导波器件和接收导波器件构成，本发明借助超声波流量计监测得到每只鞋面的喷胶量，不仅可以及时发现胶枪是否堵塞，而且与激光对比度传感器的监测相结合，通过综合分析判断鞋面喷胶是否合格，可以有效将喷胶量不均匀、喷胶胶线不均匀、喷胶量过多或过少等各种因素导致的喷胶不合格都反映出来，实现对鞋面喷胶质量的全面监测，从而为后续调试、保证合格率提供准确依据。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明鞋面机器人喷胶装置立体结构示意图。
图2是图1中的喷胶工装立体结构示意图。
图3是图2中的胶枪管路示意图。
图4是图1中的智能系统构成框图。
图5是图4中智能系统的控制过程流程图。
具体实施方式
本实施例的鞋面机器人喷胶装置如图1所示，在智能系统控制六轴机器人（ABB公司 IRB-2600型）8的臂端安装喷胶工装7，该喷胶工装7如图2所示，由固定在垂臂支架7-1前端的胶枪（扎拓贸易有限公司 C34510型）6和安装在可调位转臂支架10端部的激光对比度传感器9组成。具体而言，转臂支架10含有一端固定在垂臂支架7-1上的横架10-1，横架10-1的另一端铰装可锁定的撑杆10-2一端，撑杆10-2的另一端安装可锁定的斜架10-3上端，斜架10-3的下端固定激光对比度传感器9。激光对比度传感器9发射激光束并接收发射光。由于鞋面与胶水不仅颜色不同，而且胶水呈半透明状，因此喷胶与未喷胶以及喷胶少与喷胶多的鞋面的反射光强度各部相同。结果，激光对比度传感器9在跟随胶枪6运动过程中，可测得鞋面设定部位的喷胶情况。
胶枪6的管路如图3所示，胶枪6的喷头6-1与气源1之间具有并联的雾化回路和喷胶回路，雾化回路中装有串联的雾化调压阀2-1和雾化通断电磁阀3-1，喷胶回路中装有串联的喷胶调压阀2-2、喷胶通断电磁阀3-2、胶桶4、超声波流量计5以及总控电磁阀3-3。超声波流量计5由对胶管内发射导波器件和接收导波器件构成，可以通过发射、接收导波，实时监测喷胶流量。
本实施例的智能系统如图4所示，实际上由DNC单元和与之通讯连接的PLC（西门子S7-1500 CPU 1511-1 PN）构成；DNC单元存储预定喷胶量范围和预定灰度值范围；激光对比度传感器、超声波流量计的信号输出端接PLC的相应输入端，PLC的喷胶监测输出端接报警器（图中未示）。
喷胶作业时，智能系统的DNC通过PLC经如下步骤实现喷胶监测（参见图5）：
第一步、喷胶监控步骤——PLC根据DNC存储的喷胶轨迹控制机器人带动胶枪喷胶后，启动监测，实时接收超声波流量的监测信号和以预定时间间隔接收计激光对比度传感器的监测信号，并从DNC获取预定喷胶量范围和预定灰度值范围；
第二步、循环判断步骤——根据喷胶轨迹是否完成判断一只鞋面喷胶是否完成；如是则进行以下步骤，如否则返回上一步；
第三步、监测运算步骤——根据预定时间间隔接收到的激光对比度传感器信号（通常一只鞋面接收40次反光强度对应的灰度值信号），得出一只鞋面的平均灰度值；根据接收到的实时超声波流量计信号对时间积分，得出一只鞋面喷胶的实际喷胶量；进行下一步；
第四步、监测判定步骤——判断实际喷胶量是否落在预定喷胶量范围、即实际喷胶量与预定喷胶量之差比预定喷胶量应在±5%范围内，判断平均灰度值是否落在预定灰度值范围、即平均灰度值与预定灰度值之差比预定灰度值应在±8%范围内；当两判断结果之一为否时判定不合格，输出报警信号；否则判定合格，酌情进行下一喷胶循环或结束。
本实施例的鞋面机器人喷胶装置通过PLC控制结合超声波流量计、激光对比度传感器综合监测鞋面喷胶质量，实现了鞋面喷胶的自动监测，提供了鞋面喷胶监测的可靠结果，从而为酌情进行后续调试、保证合格率奠定了基础。同时，DNC实时监控PLC控制系统，方便了实时查看，更有利于生产管理。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (8)
1.鞋面机器人喷胶装置，在智能系统控制机器人的臂端安装喷胶工装，其特征在于：所述喷胶工装由定位胶枪和可调位激光对比度传感器组成；
所述胶枪的喷头与气源之间具有并联的雾化回路和喷胶回路，所述雾化回路中装有串联的雾化调压阀和雾化通断电磁阀，所述喷胶回路中装有串联的喷胶调压阀、喷胶通断电磁阀、胶桶以及超声波流量计；
所述激光对比度传感器、超声波流量计的信号输出端接智能系统的相应输入端，所述智能系统的喷胶监测输出端接报警器；
所述智能系统含有：
喷胶监控模块——用以根据存储的喷胶轨迹控制机器人带动胶枪喷胶后，启动监测，实时接收超声波流量的监测信号和以预定时间间隔接收计激光对比度传感器的监测信号，并获取预定喷胶量范围和预定灰度值范围；
循环判断模块——用以根据喷胶轨迹是否完成判断一只鞋面喷胶是否完成；如是则启动监测运算模块，如否则启动喷胶监控模块；
监测运算模块——用以根据预定时间间隔接收到的激光对比度传感器信号，得出一只鞋面的平均灰度值；并根据接收到的实时超声波流量计信号，计算出一只鞋面喷胶的实际喷胶量；启动监测判定模块；
监测判定步骤——用以判断实际喷胶量是否落在预定喷胶量范围，判断平均灰度值是否落在预定灰度值范围；当两判断结果之一为否时判定不合格，输出报警信号；否则判定合格，酌情进行下一喷胶循环或结束。
2.根据权利要求1所述的鞋面机器人喷胶装置，其特征在于：所述智能系统由DNC单元和与之通讯连接的PLC构成；所述DNC单元存储预定喷胶量范围和预定灰度值范围；所述激光对比度传感器、超声波流量计的信号输出端接PLC的相应输入端，所述PLC的喷胶监测输出端接报警器。
3.根据权利要求2所述的鞋面机器人喷胶装置，其特征在于：所述激光对比度传感器通过可调位转臂支架与固定在垂臂支架前端的胶枪固连。
4.根据权利要求3所述的鞋面机器人喷胶装置，其特征在于：所述超声波流量计由对胶管内发射导波器件和接收导波器件构成。
5.根据权利要求4所述的鞋面机器人喷胶装置，其特征在于：所述转臂支架含有一端固定在垂臂支架上的横架，所述横架的另一端铰装可锁定的撑杆一端，所述撑杆的另一端安装可锁定的斜架上端，所述斜架的下端固定激光对比度传感器。
6.一种鞋面机器人喷胶装置的喷胶监测方法，在智能系统控制机器人的臂端安装喷胶工装，其特征在于：所述喷胶工装由定位胶枪和可调位激光对比度传感器组成；所述胶枪的喷头与气源之间具有并联的雾化回路和喷胶回路，所述雾化回路中装有串联的雾化调压阀和雾化通断电磁阀，所述喷胶回路中装有串联的喷胶调压阀、喷胶通断电磁阀、胶桶以及超声波流量计；
所述智能系统由DNC单元和与之通讯连接的PLC构成；所述DNC单元存储预定喷胶量范围和预定灰度值范围；所述激光对比度传感器、超声波流量计的信号输出端接PLC的相应输入端，所述PLC的喷胶监测输出端接报警器；
所述智能系统的DNC通过PLC经如下步骤实现喷胶监测：
第一步、喷胶监控步骤——PLC根据DNC存储的喷胶轨迹控制机器人带动胶枪喷胶后，启动监测，实时接收超声波流量的监测信号和以预定时间间隔接收计激光对比度传感器的监测信号，并从DNC获取预定喷胶量范围和预定灰度值范围；
第二步、循环判断步骤——根据喷胶轨迹是否完成判断一只鞋面喷胶是否完成；如是则进行以下步骤，如否则返回上一步；
第三步、监测运算步骤——根据预定时间间隔接收到的激光对比度传感器信号，得出一只鞋面的平均灰度值；根据接收到的实时超声波流量计信号，计算出一只鞋面喷胶的实际喷胶量；进行下一步；
第四步、监测判定步骤——判断实际喷胶量是否落在预定喷胶量范围，判断平均灰度值是否落在预定灰度值范围；当两判断结果之一为否时判定不合格，输出报警信号；否则判定合格，酌情进行下一喷胶循环或结束。
7.根据权利要求6鞋面机器人喷胶装置的喷胶监测方法，其特征在于：所述第三步中，根据接收到的实时超声波流量计信号对时间积分，得出一只鞋面喷胶的实际喷胶量。
8.根据权利要求7鞋面机器人喷胶装置的喷胶监测方法，其特征在于：所述第四步中，所述判断实际喷胶量是否落在预定喷胶量范围为判断实际喷胶量与预定喷胶量之差比预定喷胶量是否在±5%范围内，判断平均灰度值是否落在预定灰度值范围为判断平均灰度值与预定灰度值之差比预定灰度值是否在±8%范围内。
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