CN112440012B

CN112440012B - 一种基于浮动吸盘的下料方法

Info

Publication number: CN112440012B
Application number: CN202011134399.4A
Authority: CN
Inventors: 余德山
Original assignee: Suzhou Chuangxuan Laser Technology Co ltd
Current assignee: Suzhou Chuangxuan Laser Technology Co ltd
Priority date: 2020-10-21
Filing date: 2020-10-21
Publication date: 2022-08-19
Anticipated expiration: 2040-10-21
Also published as: CN112440012A

Abstract

本发明提供一种基于浮动吸盘的下料方法，包括：导入自当前工件起的连续N个待下料工件的切割路径和切割参数，计算得到每个待下料工件的物理参数；基于每个吸盘组位置可调的浮动吸盘组件，结合自当前工件起的连续N个待下料工件的物理参数和加工工序，以吸盘组调整路径总长最短为约束条件，计算得到自当前工件起的连续N个待下料工件的下料顺序，以及对应的浮动吸盘组件的吸取位置和吸盘组的排布数据，使吸盘组只与待下料工件的平整面接触。本发明能够实现工件的安全下件和吸盘组的自动化调整，尤其适用于工件种类不一的不规则化生产过程，避免了人为参与的过程，极大地减轻了工作人员的工作量。

Description

一种基于浮动吸盘的下料方法

技术领域

本发明涉及激光切割下料领域，具体而言涉及一种基于浮动吸盘的下料方法。

背景技术

为了实现自动下料，现有激光切割机有时会采用带有吸盘组件的下料组件来辅助下料，例如，采用吸盘组件吸取工件，再移动吸盘组件，使工件离开下料台，放入运料小车。

但在实际生产过程中，由于不同工件的激光切割工艺、物料性状和最终切割图像各有差异，部分真空吸盘不可避免地着落在工件表面不平整处，如真空吸盘吸取位置为切割后的缝隙位置等。目前的解决方法有两种，第一，采用过大的真空度，以增强有效真空吸盘的吸力，第二，通过下料测试，由工作人员观察工件吸取是否牢固，如不牢固，由工作人员摸索调整吸盘组件的位置，以更换吸取位置。在实际工艺中，前述两种方法也可以同时采用。然而，实际效果并不好，一方面，过大的真空度带来了能源的浪费，另一方面，由工作人员人为观察，需要调整测试多次，尤其是对于性状极不规则或表面缝隙较多的工件，更是如此，其中还存在着较大的工件跌落风险，下料效率和下料安全性均极差。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于浮动吸盘的下料方法，能够根据工件的物理参数和加工工序，自动计算得到自当前工件起的连续N个待下料工件的下料顺序，以及对应的浮动吸盘组件的吸取位置和吸盘组的排布数据，使吸盘组只与待下料工件的平整面接触，实现工件的安全下件和吸盘组的自动化调整，尤其适用于工件种类不一的不规则化生产过程，避免了人为参与的过程，极大地减轻了工作人员的工作量。

为达成上述目的，结合图1，本发明提出一种基于浮动吸盘的下料方法，所述下料方法包括：

S1，导入自当前工件起的连续N个待下料工件的切割路径和切割参数，计算得到每个待下料工件的物理参数，所述物理参数包括每个待下料工件的形态数据、位置信息和表面数据；

S2，基于每个吸盘组位置可调的浮动吸盘组件，结合自当前工件起的连续N个待下料工件的物理参数和加工工序，以吸盘组调整路径总长最短为约束条件，计算得到自当前工件起的连续N个待下料工件的下料顺序，以及对应的浮动吸盘组件的吸取位置和吸盘组的排布数据，使吸盘组只与待下料工件的平整面接触；

其中，所述浮动吸盘组件包括M个吸盘组，所述M、N均为大于等于3的正整数。

进一步地，所述计算得到自当前工件起的连续N个待下料工件的下料顺序，以及对应的浮动吸盘组件的吸取位置和吸盘组的排布数据的过程包括以下步骤：

S21，获取自当前工件起的连续N个待下料工件的加工工序，根据其到达下料台的时间将其分为L个下料组，同组待下料工件的下料顺序可置换；

S22，将当前状态下的浮动吸盘组件映射至每个待下料工件表面，浮动吸盘组件的中心位置与待下料工件的质心重合；

S23，分析每个吸盘组当前位置与待下料工件的接触面特性，统计每个待下料工件对应的与平整表面接触的有效吸盘组的数量L_n，n＝1，2，...，N；

S24，判断是否存在有效吸盘组数量小于预设数量阈值的待下料工件，如果没有，维持浮动吸盘组件为当前状态，执行自当前工件起的连续N个待下料工件的下料程序；否则，根据预设的调整策略，调整部分吸盘组的位置信息，分批次执行下料程序，直至第N个待下料工件执行完毕；

S25，将第N+1个待下料工件设定为当前工件，返回步骤S21。

进一步地，步骤S24中，所述根据预设的调整策略，调整部分吸盘组的位置信息，分批次执行下料程序的过程包括以下步骤：

S241，以首个有效吸盘组数量小于预设数量阈值的待下料工件n₁为分隔点，将N个待下料工件划分成正常作业组和调整作业组；设正常作业组包含(N-K)个待下料工件，调整作业组包含K个待下料工件n_k，k＝1，2，...，K；

S242，筛选出同时对应于调整作业组中所有待下料工件的无效吸盘组的编号，计算其在自身行程范围内的移动路线，以避开调整作业组中尽可能多的待下料工件n_k的不平整表面；

S243，判断待下料工件n_k的有效吸盘组数量是否满足对应的工件需求，如果满足，维持浮动吸盘组件初始状态，执行自当前工件起的连续(N-K)个待下料工件的下料程序，按照步骤S242计算出的移动路线移动筛选出的无效吸盘组，执行剩余K个待下料工件，如果不满足，进入步骤S244；

S244，以映射后的浮动吸盘组件的中心为交汇点，将每个待下料工件n_k统一划分成若干个区域，分析得到每个待下料工件n_k的有效吸盘组的区域分布密度图；

S245，按照区域分布密度由高到低的顺序依次选择其中所包含的无效吸盘组，计算其在自身行程范围内的移动路线，以避开调整作业组中尽可能多的待下料工件n_k的不平整表面，直至所有待下料工件n_k的有效吸盘组的数量均满足对应的工件需求，维持浮动吸盘组件初始状态，执行自当前工件起的连续(N-K)个待下料工件的下料程序，依次按照步骤S242和步骤S245计算出的移动路线移动筛选出的吸盘组，执行剩余K个待下料工件。

进一步地，所述浮动吸盘组件的吸盘组均匀分布，每个吸盘组包含若干个均匀排列的真空吸盘。

进一步地，所述吸盘组的行程范围为5cm-10cm。

进一步地，所述吸盘组与对应的真空设备之间连接有气阀；所述下料方法还包括：

在下料过程中，无效吸盘组对应的气阀关闭。

以上本发明的技术方案，与现有相比，其显著的有益效果在于：

能够根据工件的物理参数和加工工序，自动计算得到自当前工件起的连续N个待下料工件的下料顺序，以及对应的浮动吸盘组件的吸取位置和吸盘组的排布数据，使吸盘组只与待下料工件的平整面接触，实现工件的安全下件和吸盘组的自动化调整，尤其适用于工件种类不一的不规则化生产过程，避免了人为参与的过程，极大地减轻了工作人员的工作量。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1是本发明的基于浮动吸盘的下料方法的流程图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定义在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

结合图1，本发明提出一种基于浮动吸盘的下料方法，所述下料方法包括：

S1，导入自当前工件起的连续N个待下料工件的切割路径和切割参数，计算得到每个待下料工件的物理参数，所述物理参数包括每个待下料工件的形态数据、位置信息和表面数据。

S2，基于每个吸盘组位置可调的浮动吸盘组件，结合自当前工件起的连续N个待下料工件的物理参数和加工工序，以吸盘组调整路径总长最短为约束条件，计算得到自当前工件起的连续N个待下料工件的下料顺序，以及对应的浮动吸盘组件的吸取位置和吸盘组的排布数据，使吸盘组只与待下料工件的平整面接触。

其中，所述浮动吸盘组件包括M个吸盘组，所述M、N均为大于等于3的正整数。优选的，所述浮动吸盘组件的吸盘组均匀分布，每个吸盘组包含若干个均匀排列的真空吸盘。

步骤S1中，计算得到每个待下料工件的物理参数是指，根据切割路径和切割参数，获取待下料工件的边缘位置信息和缝隙信息，结合原工件的表面形态，可以得到每个待下料工件的形态数据、位置信息和表面数据。这部分数据是后续吸盘组位置调整的数据基础。

作为其中的一种优选例，所述计算得到自当前工件起的连续N个待下料工件的下料顺序，以及对应的浮动吸盘组件的吸取位置和吸盘组的排布数据的过程包括以下步骤：

S21，获取自当前工件起的连续N个待下料工件的加工工序，根据其到达下料台的时间将其分为L个下料组，同组待下料工件的下料顺序可置换。

S22，将当前状态下的浮动吸盘组件映射至每个待下料工件表面，浮动吸盘组件的中心位置与待下料工件的质心重合。

S23，分析每个吸盘组当前位置与待下料工件的接触面特性，统计每个待下料工件对应的与平整表面接触的有效吸盘组的数量L_n，n＝1，2，…，N。

S24，判断是否存在有效吸盘组数量小于预设数量阈值的待下料工件，如果没有，维持浮动吸盘组件为当前状态，执行自当前工件起的连续N个待下料工件的下料程序；否则，根据预设的调整策略，调整部分吸盘组的位置信息，分批次执行下料程序，直至第N个待下料工件执行完毕。

S25，将第N+1个待下料工件设定为当前工件，返回步骤S21。

对于每个待下料工件来说，其所对应的最低有效吸盘组的数量均不同，为了简化计算过程，在本发明中，设定了一个较大的数量阈值来综合考虑所有待下料工件，如80％*M等。优选的，为了获取更精确的吸取效果，还可以采用如下设计：以N个待下料工件为一组，选择其中取值最大的最低有效吸盘组数量设定有效吸盘组的数量阈值。更加优选的，考虑到有效吸盘组的分布需求，还可以分区域设定有效吸盘组数量阈值或者在总数量阈值上乘以分布系数，以避免有效吸盘组过度集中导致的吸力分布过于不均。

在一些例子中，步骤S24中，所述根据预设的调整策略，调整部分吸盘组的位置信息，分批次执行下料程序的过程包括以下步骤：

S241，以首个有效吸盘组数量小于预设数量阈值的待下料工件n₁为分隔点，将N个待下料工件划分成正常作业组和调整作业组；设正常作业组包含(N-K)个待下料工件，调整作业组包含K个待下料工件n_k，k＝1，2，...，K。

S242，筛选出同时对应于调整作业组中所有待下料工件的无效吸盘组的编号，计算其在自身行程范围内的移动路线，以避开调整作业组中尽可能多的待下料工件n_k的不平整表面。优选的，吸盘组的行程范围和工件面积、吸盘组数量有关，以工件长度为4-8米，吸盘组数量为10组为例，所述吸盘组的行程范围为5cm-10cm。

S243，判断待下料工件n_k的有效吸盘组数量是否满足对应的工件需求，如果满足，维持浮动吸盘组件初始状态，执行自当前工件起的连续(N-K)个待下料工件的下料程序，按照步骤S242计算出的移动路线移动筛选出的无效吸盘组，执行剩余K个待下料工件，如果不满足，进入步骤S244。

S244，以映射后的浮动吸盘组件的中心为交汇点，将每个待下料工件n_k统一划分成若干个区域，分析得到每个待下料工件n_k的有效吸盘组的区域分布密度图。

例如，以首个有效吸盘组数量小于预设数量阈值的待下料工件n₁为分隔点，将N个待下料工件划分成正常作业组

和调整作业组n_k，i＝1，2，...，(N-K)，k＝1，2，...，K。由于正常作业组

能够适配于当前浮动吸盘组件的布局，因此可以维持当前浮动吸盘组件的排布对其进行下料操作。而对于调整作业组n_k，首先调整其对应的所有无效吸盘组，此处的无效吸盘组对应正常作业组

有可能是有效吸盘组，因此先执行正常作业组

的下料过程，以尽可能减少调整对象，如果调整后的浮动吸盘组件能够满足下料需求，执行下料流程，将调整后的浮动吸盘组件的排布状态作为当前状态继续执行接下来的N个待下料工件的下料流程。如果调整后的浮动吸盘组件仍然不能满足下料需求，则需要调整其他吸盘组，这部分吸盘组对于其中部分待下料工件为无效吸盘组，对于另外部分待下料工件为有效吸盘组，在本发明中，优先选择对于后者来说有效吸盘组分布较为密集的此类吸盘组，进行调整，以尽可能避免吸盘组移动导致吸取状态变化带来的工件受力分布变化。优选的，也可以引入工件表面形态分布进行筛选，但此种方法在实践过程中比较容易因工件受力分布变化不可控带来的吸取状态不稳定的问题。

优选的，在第一次调整之后，还可以继续执行分组，继续减少调整对象数量后再进行共同无效吸盘组筛选或区域分布密度计算，通过迭代的思想逐步减少调整对象数量，以尽可能地减少下料过程中的不可控性。

在另一些例子中，所述吸盘组与对应的真空设备之间连接有气阀；在此基础上，所述下料方法还包括：在下料过程中，无效吸盘组对应的气阀关闭，以尽可能增强其他吸盘组的吸力。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种基于浮动吸盘的下料方法，其特征在于，所述下料方法包括：

其中，所述浮动吸盘组件包括M个吸盘组，所述M、N均为大于等于3的正整数；

所述计算得到自当前工件起的连续N个待下料工件的下料顺序，以及对应的浮动吸盘组件的吸取位置和吸盘组的排布数据的过程包括以下步骤：

S23，分析每个吸盘组当前位置与待下料工件的接触面特性，统计每个待下料工件对应的与平整表面接触的有效吸盘组的数量L_n，n＝1,2,…,N；

S25，将第N+1个待下料工件设定为当前工件，返回步骤S21；

步骤S24中，所述根据预设的调整策略，调整部分吸盘组的位置信息，分批次执行下料程序的过程包括以下步骤：

S241，以首个有效吸盘组数量小于预设数量阈值的待下料工件n₁为分隔点，将N个待下料工件划分成正常作业组和调整作业组；设正常作业组包含(N-K)个待下料工件，调整作业组包含K个待下料工件n_k，k＝1,2,…,K；

2.根据权利要求1所述的基于浮动吸盘的下料方法，其特征在于，所述浮动吸盘组件的吸盘组均匀分布，每个吸盘组包含若干个均匀排列的真空吸盘。

3.根据权利要求1所述的基于浮动吸盘的下料方法，其特征在于，所述吸盘组的行程范围为5cm-10cm。

4.根据权利要求1所述的基于浮动吸盘的下料方法，其特征在于，所述吸盘组与对应的真空设备之间连接有气阀；所述下料方法还包括：

在下料过程中，无效吸盘组对应的气阀关闭。