CN112718524A - 一种复合材料分拣方法 - Google Patents

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Abstract

一种复合材料分拣方法，首先通过工控机中料片分拣系统软件识别DXF路径文件，生成六轴机器人轨迹路径及机械臂取放策略；自动裁床上设置的软PLC在料片输送过程中读取料片信息保存在料片分拣DXF文件中；开始分拣时工控机控制六轴机器人的机械臂带动吸盘组移动至取放料位置，而后工控机根据料片分拣DXF文件信息提取出料片信息，并发送吸盘位置信息至控制吸盘组的阀道，促使对应的吸盘保持真空状态，而后将机械臂移动至料片存放位置，由吸盘吸取料片后放入对应的料箱内，从而实现料片分拣，有效实现多种复合材料料片的取放，同时解决在分拣过程中因料片取放不到位而引起的料片分拣失败的困扰，满足实现复合材料高效分拣要求。

Description

一种复合材料分拣方法
技术领域
本发明涉及材料分拣技术领域，尤其涉及一种复合材料分拣方法。
背景技术
随着科技的发展，复合材料应用领域越来越广。复合材料应用时，往往需要按实际需求将复合材料毛料裁剪成若干小料片，而复合材料具有重量轻、表面具有一定粗糙度等特点。通常采用人工分拣的方式进行复合材料分拣，这种分拣方式不仅效率低，同时人工分拣容易出错，且为解决工人识别料片，设计时往往需将两块相邻料片的间距增大，造成一定的材料浪费。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种复合材料分拣方法，以解决上述背景技术中的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种复合材料分拣方法，采用复合材料分拣装置实施分拣，具体步骤如下：
1）搭建复合材料分拣装置，复合材料分拣装置包括六轴机器人、自动裁床、待剪裁料片、导轨、料箱及电控柜，其中，所述待剪裁料片置于自动裁床一端，自动裁床安装在导轨上，同时在自动裁床上设置有软PLC，电控柜内安装有工控机，软PLC与工控机连接，安装有阵列式吸盘组的六轴机器人设置在自动裁床另一端，工控机与六轴机器人连接，料箱设置在六轴机器人的周围；
2）在工控机中导入待裁剪料片的DXF排版文件，由DXF文件解析软件解析后生成零件图形解析信息，而后则打开料片分拣系统软件准备料片分拣；
3）料片分拣系统软件识别DXF路径文件，生成六轴机器人轨迹路径及机械臂取放策略；
4）自动裁床在导轨上滑动，将已经剪裁的料片从自动裁床一端运送至位于自动裁床另一端，软PLC在料片输送过程中读取每片料片的最小重量尺寸、外形及编号信息，并对每片料片的读取信息进行封装后发送至工控机，保存在料片分拣DXF文件中；
5）开始分拣，工控机控制六轴机器人的机械臂带动阵列式吸盘组移动至取放料位置，而后工控机根据料片分拣DXF文件信息提取出每片料片的尺寸、外形积及编号信息，并通过Ethernet总线发送吸盘位置信息至控制阵列式吸盘组的阀道，阀道控制阵列式吸盘组中对应的电磁阀，促使对应的吸盘保持真空状态，而后将机械臂移动至料片存放位置，由吸盘吸取料片后放入对应的料箱内，从而实现料片分拣；若分拣装置出现故障，人工排除确认后续动作。
在本发明中，所述吸盘的吸取重量≥料片的最小重量，其次根据最小尺寸与最大尺寸及外形确定阵列式吸盘布局，一般最小料片应满足至少使用2个小吸盘，方可保证有效吸取。
在本发明中，为保证料片能够顺利下落至料箱，为此，吸盘为带破真空的吸盘，首先在气源处设置过滤减压阀，过滤的目的是将气源中的杂质去掉，减压的目的是将气源的气压降至适应吸盘工作的气压，且过滤减压阀的输出气压值可调，而后采用四位三通电磁阀连接真空发生器以实现真空吸及破真空放操作，当需要吸取料片时，将四位三通电磁阀打开，供给正压至真空发生器产生真空用于真空吸盘吸起料片，在料片到达指定位置后关闭信号，真空消除，同时打开对应吸盘破真空阀，料片即可正常落下。
有益效果：本发明中将真空吸盘设计为带破真空的吸盘组方式，有效实现多种复合材料料片的取放，同时解决在分拣过程中因料片取放不到位而引起的料片分拣失败的困扰，满足实现复合材料高效分拣要求。
附图说明
图1为本发明的较佳实施例中的带破真空吸盘结构示意图。
图2为本发明的较佳实施例的吸盘组结构示意图。
图3为本发明的较佳实施例中的阵列式吸盘组结构示意图。
图4为本发明的较佳实施例中的带破真空吸盘内部连接示意图。
图5为本发明的较佳实施例中的复合材料分拣装置结构示意图。
图6为本发明的较佳实施例中的料片重心计算示意图。
图7为本发明的较佳实施例中的料片分拣DXF文件提取信息流程示意图。
图8为本发明的较佳实施例中的料片分拣流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1～5的一种复合材料分拣方法，采用复合材料分拣装置实施分拣，具体步骤如下：
1）搭建复合材料分拣装置，复合材料分拣装置包括六轴机器人1、自动裁床2、料片3、安全围栏4、导轨5、料箱6及电控柜7，其中，所述待剪裁料片置于自动裁床2一端，自动裁床2安装在导轨5上，同时在自动裁床2上设置有软PLC，电控柜7内安装有工控机，软PLC与工控机连接，安装有阵列式吸盘组的六轴机器人1设置在自动裁床2另一端，工控机与六轴机器人1连接，料箱6设置在六轴机器人1的周围，并在自动裁床2外围设置有安全围栏4；
2）在工控机中导入待裁剪料片的DXF排版文件，由DXF文件解析软件解析后生成零件图形解析信息，依次判断解析是否成功，若解析成功，则打开料片分拣系统软件准备料片分拣，若解析不成功，则重新导入正确的DXF排版文件；
3）料片分拣系统软件识别DXF路径文件，生成六轴机器人1轨迹路径及机械臂取放策略；
4）自动裁床2在导轨5上滑动，将已经剪裁的料片3从自动裁床2一端运送至位于自动裁床2另一端，软PLC在料片输送过程中读取每片料片3的最小重量尺寸、外形及编号信息，并对每片料片3的读取信息进行封装后发送至工控机，保存在料片分拣DXF文件中；
5）开始分拣，工控机控制六轴机器人1的机械臂带动阵列式吸盘组移动至取放料位置，而后工控机根据料片分拣DXF文件信息提取出每片料片的尺寸、外形积及编号信息，并通过Ethernet总线发送吸盘位置信息至控制阵列式吸盘组的阀道，阀道控制阵列式吸盘组中对应的电磁阀，促使对应的吸盘保持真空状态，而后将机械臂移动至料片3存放位置，由吸盘吸取料片3后放入对应的料箱6内，从而实现料片分拣；若分拣装置出现故障，人工排除确认后续动作。
在本实施例中，根据待分拣料片的最小重量与尺寸，选定符合条件的小吸盘，选取规则为吸盘的吸取重量≥料片3的最小重量，其次根据最小尺寸与最大尺寸及外形确定阵列式吸盘布局，一般最小料片应满足至少使用2个小吸盘，方可保证有效吸取；同时可根据实际工况，将阵列式吸盘组安装在不同的机械手中以实现复合材料料片分拣目的。
在本实施例中，根据待分拣料片材料特性，决定小吸盘的吸嘴的材料及形状，为可靠的吸住，吸盘的吸嘴采用圆形，而吸盘吸嘴材料应根据复合材料特性来合理选择。
在本实施例中，根据复合材料普遍比较轻的特点，若单纯只采用真空吸盘方式，只可保证可靠地吸取料片3，而料片3的下落过程无法保证料片3能够顺利下落至料箱6，为此，设计一种带破真空吸盘以保证料片3顺利下落，带破真空的吸盘如图4所示，首先在气源处设置有过滤减压阀，过滤的目的是将气源中的杂质去掉，减压的目的是将气源的气压降至适应吸盘工作的气压，且过滤减压阀的输出气压值可调，在实际应用中可根据使用效果进行微调，而后采用四位三通电磁阀连接真空发生器以实现真空吸及破真空放操作，当需要吸取料片3时，将四位三通电磁阀打开，供给正压至真空发生器产生真空用于真空吸盘，吸起料片3，在料片3到达指定位置后关闭信号，真空消除，同时打开对应吸盘破真空阀，料片3即可正常落下，实现料片的取放只是第一步，还需要识别料片的形状、尺寸及重心才能完整地实现料片的取放过程，而在料片3分拣前，首先根据料片分拣DXF文件信息提取出每片料片3的尺寸、外形及编号信息，提取过程如图7所示。
实现提取料片的尺寸等相关信息后，若精确计算料片的重心信息，计算量庞大，且实际应用不需要精确计算重心，考虑到任何一个形状均可以采用多边形方法进行无限逼近，从而将所有料片3形状看作多边形，多边形示意图如图6所示，多边形几何重心计算公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
/2}
CX=sum{
Figure DEST_PATH_IMAGE004
*( Xi+ X(i+1))/(6*
Figure DEST_PATH_IMAGE006
)}
Cy=sum{
Figure 530712DEST_PATH_IMAGE004
*(Yi+Y(i+1))/(6*
Figure 854377DEST_PATH_IMAGE006
)}
根据料片3的尺寸信息，计算料片3的重心信息，结合材料特性，将阵列式吸盘组设计为图3所示的形状，最后根据图8所示分拣流程实现复合材料料片的分拣。

Claims (9)

1.一种复合材料分拣方法，其特征在于，采用复合材料分拣装置实施分拣，具体步骤如下：
1)搭建复合材料分拣装置，复合材料分拣装置包括六轴机器人、自动裁床、待剪裁料片、导轨、料箱及电控柜，其中，所述待剪裁料片置于自动裁床一端，自动裁床安装在导轨上，同时在自动裁床上设置有软PLC，电控柜内安装有工控机，软PLC与工控机连接，安装有吸盘组的六轴机器人设置在自动裁床另一端，且吸盘组中的吸盘为带破真空吸盘，工控机与六轴机器人连接，料箱设置在六轴机器人的周围；
2)在工控机中导入待裁剪料片的DXF排版文件，由DXF文件解析软件解析后生成零件图形解析信息，而后则打开料片分拣系统软件准备料片分拣；
3)料片分拣系统软件识别DXF路径文件，生成六轴机器人轨迹路径及机械臂取放策略；
4)自动裁床在导轨上滑动，将已经剪裁的料片从自动裁床一端运送至位于自动裁床另一端，软PLC在料片输送过程中读取每片料片的最小重量尺寸、外形及编号信息，并对每片料片的读取信息进行封装后发送至工控机，保存在料片分拣DXF文件中；
5)开始分拣，工控机控制六轴机器人的机械臂带动吸盘组移动至取放料位置，而后工控机根据料片分拣DXF文件信息提取出每片料片的尺寸、外形积及编号信息，并发送吸盘位置信息至控制吸盘组的阀道，阀道控制吸盘组中的电磁阀，促使对应的吸盘保持真空状态，而后将机械臂移动至料片存放位置，由吸盘吸取料片后放入对应的料箱内，从而实现料片分拣。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料分拣方法，其特征在于，所述自动裁床外围设置有安全围栏。
3.根据权利要求1所述的一种复合材料分拣方法，其特征在于，所述工控机通过Ethernet总线发送吸盘位置信息至控制吸盘组的阀道。
4.根据权利要求1所述的一种复合材料分拣方法，其特征在于，所述吸盘的吸取重量≥料片的最小重量。
5.根据权利要求1所述的一种复合材料分拣方法，其特征在于，所述吸盘组与气源连接，并在气源处设置有过滤减压阀。
6.根据权利要求1所述的一种复合材料分拣方法，其特征在于，所述电磁阀为四位三通电磁阀。
7.根据权利要求6所述的一种复合材料分拣方法，其特征在于，所述四位三通电磁阀连接真空发生器，以实现真空吸及破真空放操作。
8.根据权利要求7所述的一种复合材料分拣方法，其特征在于，当需要吸取料片时，四位三通电磁阀打开，供给正压至真空发生器产生真空用于真空吸盘吸起料片，在料片到达指定位置后关闭信号，真空消除，同时打开对应吸盘破真空阀，料片即可正常落下。
9.根据权利要求1所述的一种复合材料分拣方法，其特征在于，所述吸盘组为阵列式吸盘组。
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