CN112808646B - 一种多功能烟丝清扫系统及方法 - Google Patents

一种多功能烟丝清扫系统及方法 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种多功能烟丝清扫系统及方法，包括具有末端夹具且用于转运烟丝箱的机器人，围绕机器人布设有输送线、加去盖装置、箱盖存放架、清扫装置和图像识别装置；输送线用以输送烟丝箱，加去盖装置能够夹取烟丝箱的箱盖并固定，箱盖存放架用于存放多个箱盖，清扫装置能够在烟丝箱倒扣的情况下伸入烟丝箱内腔以完成清扫，图像识别装置能够完成烟丝箱内腔的拍照及图像识别，以判断清扫情况是否满足要求。

Description

一种多功能烟丝清扫系统及方法
技术领域
本公开属于卷烟生产设备技术领域，具体涉及一种多功能烟丝清扫系统及方法。
背景技术
这里的陈述仅提供与本公开相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
目前卷烟厂的烟丝储运系统普遍采用烟丝箱自动清扫的方法。翻箱倒料后的空烟丝箱直接送到清扫工位，由机器人夹抱空烟丝箱至毛刷清扫装置上方进行清扫，完成清扫后机器人将空烟丝箱放到空箱回库工位。一台机器人系统对应一台毛刷清扫装置。
发明人认为，现有的烟丝清扫机器人系统具有下述缺点：
(1)在烟丝箱清扫完成后，不能判断烟丝箱是否清扫干净。
(2)一台机器人系统只能完成清扫的功能，而相比较机器人的作业能力较强，从而造成清扫机器人的空闲时间较多，利用率不高。
发明内容
本公开的目的是提供一种多功能烟丝清扫系统及方法，能够在烟丝箱清扫完成后自动判断烟丝箱是否清扫干净；能够在实现空烟丝箱清扫功能的同时，完成空烟丝箱的堆叠、空烟丝箱的拆垛、实烟丝箱的堆叠、实烟丝箱的拆垛、机器人加去箱盖及箱盖缓存的功能。
为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供一种多功能烟丝清扫系统，包括具有末端夹具且用于转运烟丝箱的机器人，围绕机器人布设有输送线、加去盖装置、箱盖存放架、清扫装置和图像识别装置；
输送线用以输送烟丝箱，加去盖装置能够夹取烟丝箱的箱盖并固定，箱盖存放架用于存放多个箱盖，清扫装置能够在烟丝箱倒扣的情况下伸入烟丝箱内腔以完成清扫，图像识别装置能够完成烟丝箱内腔的拍照及图像识别，以判断清扫情况是否满足要求。
作为进一步的改进，所述输送线包括并排布置于机器人一侧，且通过第三输送线连接的第一输送线和第二输送线；机器人的另一侧设有与第三输送线连接的空箱回库站台。
作为进一步的改进，所述第一输送线的一端具有与第三输送线连接的出库站点，第二输送线的一端具有与第三输送线连接的入库站点，出库站点、入库站点、加去盖装置、图像识别装置、清扫装置及空箱回库站台围绕机器人依次布置。
作为进一步的改进，所述第一输送线中具有清扫工位和缓存工位，机器人及末端夹具能够带动烟丝箱在清扫工位、缓存工位、加去盖装置、毛刷清扫装置及空箱回库站台之间转运。
作为进一步的改进，所述毛刷清扫装置包括毛刷辊组，其中，L2+2D＞L1＞L2，12W2＜W1＜W2，L1为毛刷辊组的长度，L2为烟丝箱内腔的长度，W1为毛刷辊组的宽度，W2为烟丝箱内腔的宽度，D为毛刷辊组中毛刷丝的长度。
本公开的一个或多个实施例提供一种空烟丝箱的拆垛、清扫及堆叠方法，包括以下步骤：
步骤1，当堆叠的空烟丝箱输送至清扫工位后，末端夹具位移至清扫工位并夹持上层空烟丝箱，移动至加去盖装置的下方，将烟丝箱盖取下暂存；
步骤2，将不带盖的空烟丝箱移动到毛刷清扫装置上方并进行翻转，将箱口朝下套在毛刷清扫装置上，毛刷清扫装置完成空烟丝箱内壁的清扫；
步骤3，清扫后的空烟丝箱的箱口翻转并移至图像识别装置处拍照，通过图像识别判断每箱残余烟丝量是否低于设定数值，若结果不满足，重复步骤2；
步骤4，清扫后的空烟丝箱位移至加去盖装置，加去盖装置将暂存的烟丝箱盖放置于空烟丝箱顶部；
步骤5，将上层的空烟丝箱放置于空箱回库工位并等待；
步骤6，机器人的末端夹具移至清扫工位，重复步骤2-4，完成下一层空烟丝箱的清洁。
本公开的一个或多个实施例提供一种烟丝箱的拆垛及烟丝箱盖的缓存方法，包括以下步骤：
步骤1，堆叠的烟丝箱进行出库，输送至缓存工位；
步骤2，末端夹具移至缓存工位并夹持上层烟丝箱，将其移至清扫工位，完成烟丝箱的拆垛；
步骤3，末端夹具移至缓存工位并夹住烟丝箱盖，末端夹具移动将上层烟丝箱的箱盖放置于箱盖存放装置缓存，然后不带盖的上层烟丝箱输送至设定站台，由叉车搬运并进行后续操作；
步骤4，末端夹具移至清扫工位并夹住下层烟丝箱的箱盖，移动将其放置于箱盖存放装置缓存，然后不带盖的上层烟丝箱输送至设定站台，由叉车搬运并进行后续操作。
本公开的一个或多个实施例提供一种实烟丝箱的加盖方法，包括以下步骤:
步骤1，烟丝箱入库时，不带盖的实烟丝箱由叉车搬运到人工处理站台，进行称重，并将信息写入RFID；
步骤2，不带盖的实烟丝箱输送至缓存工位；
步骤3，末端夹具移至箱盖存放架，夹持住缓存的一个烟丝箱的箱盖，然后移动将箱盖放置于不带盖的实烟丝箱的上方，完成加盖；
步骤4，带盖的实烟丝箱反向输送完成入库。
以上一个或多个技术方案的有益效果：
采用多功能烟丝清扫机器人系统，能够利用一台机器人完成空烟丝箱清扫功能的同时，实现空烟丝箱的堆叠、空烟丝箱的拆垛、实烟丝箱的拆垛、空烟丝箱清扫后的检测、机器人取放箱盖及箱盖缓存等多种功能。
采用图像识别装置，可以对清扫后的烟丝箱内部进行拍照检测，同时将检测结果反馈给机器人，提高了清扫的精度。
采用机器人末端夹具，不仅可以对空烟丝箱、实烟丝箱进行夹抱、堆叠和拆垛，同时可以夹取箱盖进行存放。末端夹具随着机械手的动作，可以在堆叠的实烟丝箱出库抽检时，实现自动拆垛，在回收烟丝入库时，实现自动加盖和双箱堆叠，提高了机器人的利用率，简化了设备布局，节省了人工成本。
采用箱盖存放架，可存放多个箱盖，满足多组空烟丝箱出库时缓存的要求。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的限定。
图1是本公开一个或多个实施例中整体结构轴测图；
图2是本公开一个或多个实施例中整体结构俯视图；
图3是本公开一个或多个实施例中毛刷清扫装置的示意图；
图4是本公开一个或多个实施例中图像识别装置的示意图；
图5是本公开一个或多个实施例中加去盖装置的主视图；
图6是本公开一个或多个实施中末端夹具的结构示意图
图7是本公开一个或多个实施例中箱盖存放架的结构示意图；
图8是本公开一个或多个实施例中成垛带盖烟丝箱的结构示意图；
图9是本公开一个或多个实施例中单个带盖烟丝箱的结构示意图；
图10是本公开一个或多个实施例中单个不带盖烟丝箱的结构示意图。
图中：1、毛刷清扫装置；2、图像识别装置；3、加去盖装置；4、机器人；5、夹具；6、箱盖存放架；7、堆叠的空烟丝箱；8、堆叠的实烟丝箱；9、空箱回库站台；10、清扫工位；11、缓存工位；12、第一输送线；13、第二输送线；14、第三输送线；15、第四输送线；101、毛刷；102、电机；103、料斗；104、收集箱；201、光源；202、相机；301、夹紧气缸；302、夹紧爪；501、夹抱气缸；502、夹臂；503、夹持气缸；504、夹爪；601、支撑杆；602、支撑架；701、箱盖；702、箱体。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例1
如图1-图10所示，本实施例提供一种多功能烟丝清扫系统，包括具有末端夹具且用于转运烟丝箱的机器人，围绕机器人布设有输送线、加去盖装置、箱盖存放架、清扫装置和图像识别装置；输送线用以输送烟丝箱，加去盖装置能够夹取烟丝箱的箱盖并固定，箱盖存放架用于存放多个箱盖，清扫装置能够在烟丝箱倒扣的情况下伸入烟丝箱内腔以完成清扫，图像识别装置能够完成烟丝箱内腔的拍照及图像识别，以判断清扫情况是否满足要求。被夹持的烟丝箱包括箱盖和箱体。
具体的在本实施例中，所述毛刷清扫装置装有多个毛排刷，多个毛排刷沿相互垂直的两个方向阵列形成毛刷辊组，例如在本实施例中，毛排刷可以为两排14个，在其他实施方式中，毛排刷的数量可以由本领域技术人员自行设置，此处不再赘述。
毛排刷由一个电机同步驱动，实现同步旋转清扫。清扫下来的烟丝余料落到下方料斗后进入烟丝收集箱，由人工定期进行回收处理；其中，L2+2D＞L1＞L2，
Figure BDA0002934746760000061
Figure BDA0002934746760000062
L1为毛刷辊组的长度，L2为烟丝箱内腔的长度，W1为毛刷辊组的宽度，W2为烟丝箱内腔的宽度，D为毛刷辊组中毛刷丝的长度。
具体的，所述图像识别装置包含光源和相机，能够对清扫后烟丝箱内部进行拍照检测，同时将检测结果反馈给机器人。
所述加去盖装置能够在烟丝箱清扫前将烟丝箱盖取下暂存，清扫完成后再加上箱盖。
所述机器人本体采用六自由度关节机械手，配合末端夹具完成不带盖空烟丝箱的夹抱、翻转和移动，带盖空烟丝箱的夹抱、翻转和移动，带盖的实烟丝箱的夹抱、翻转和移动，烟丝箱盖的夹取和移动；所述末端夹具安装在机器人上，可随机器人一起动作。
具体的，在本实施例中，末端夹具包括基体，基体的两端分别转动安装有一个夹臂，两个夹臂之间形成夹持空间。夹臂能够沿自身与基体的转动轴线转动，在实施例中，采用夹抱气缸来驱动夹臂与基体之间的转动。可以理解的是，在本实施例中利用夹臂完成烟丝箱的夹抱，夹臂的宽度较大，不便于实现烟丝箱盖的夹持。因此，在每个夹臂靠近夹持空间的内侧面设置一个夹爪，两个夹爪相对设置，夹爪与夹持气缸的活塞杆固定连接以实现支撑，夹持气缸的缸体与夹臂固定连接，以实现支撑。
具体的，在本实施例中，加去盖装置包括一个架体，架体上设置多个夹紧爪，夹紧爪之间形成夹紧空间，夹紧爪通过夹紧气缸驱动，夹紧气缸通过架体固定以实现支撑。在夹紧气缸中活塞杆的驱动下，夹紧爪能够开闭以完成烟丝箱箱盖的夹持。
所述机器人的外侧设有箱盖存放架，所述箱盖存放架能够对出库的空烟丝箱的箱盖、实烟丝箱的箱盖进行暂存，暂存的箱盖放置在箱盖存放架上。
具体的，在本实施例中，箱盖存放架包括支撑架，支撑架的一侧连接有多层支撑杆，每一层支撑杆能够完成一个烟丝箱箱盖的储存。
所述输送线包括并排布置于机器人一侧，且通过第三输送线连接的第一输送线和第二输送线；机器人的另一侧设有与第三输送线连接的空箱回库站台。所述第一输送线的一端具有与第三输送线连接的出库站点，第二输送线的一端具有与第三输送线连接的入库站点，出库站点、入库站点、加去盖装置、图像识别装置、清扫装置及空箱回库站台围绕机器人依次布置。所述第一输送线中具有清扫工位和缓存工位，机器人及末端夹具能够带动烟丝箱在清扫工位、缓存工位、加去盖装置、毛刷清扫装置及空箱回库站台之间转运。本实施例还包括第三输送线，第三输送线用于连通多功能烟丝清扫系统中的第一输送线、第二输送线和空箱回库站台。
具体的，在本实施例中，利用第四输送线连接不同的多功能烟丝清扫系统。
实施例2
本实施例提供一种空烟丝箱的拆垛、清扫及堆叠方法，包括以下步骤：
步骤1，当堆叠的空烟丝箱7输送至清扫工位10后，由机器人本体4带动末端夹具5由等待位移至清扫工位10，夹抱气缸501驱动夹臂502抱住上层带盖的空烟丝箱，并移至加去盖装置3的下方，将烟丝箱盖601取下暂存；
步骤2，将不带盖的空烟丝箱移动到毛刷清扫装置1上方并进行翻转，将箱口朝下套在毛刷清扫装置1上，机器人4和机器人末端夹具5带动空烟丝箱自上往下移动，完成内壁的半边清扫，然后空烟丝箱再横向移动到另一半，然后自下往上移动，完成内壁的另外半边清扫，清扫下来的烟丝余料落到下方料斗后进入烟丝收集箱104，由人工定期进行回收处理；
步骤3，将清扫后的空烟丝箱箱口翻转并移至图像识别装置2的检测工位拍照检测，保证烟丝清扫干净且每箱残余烟丝量不超过0.01kg。若检测不满足，重复步骤2；
步骤4，将清扫后的空烟丝箱放置于加、去盖工位，加去盖装置3将暂存的烟丝箱盖601放置于空烟丝箱顶部；
步骤5，将上层带盖的空烟丝箱放置于空箱回库工位9并等待；
步骤6，由机器人4带动机器人末端夹具5移至清扫工位10，夹抱气缸501驱动夹臂502抱住下层带盖的空烟丝箱，并移至加去盖装置3的下方，将烟丝箱盖601取下暂存；
步骤7，重复步骤2-步骤4；
步骤8，将下层带盖的空烟丝箱放置于步骤5上层带盖的空烟丝箱的上方，完成两个空烟丝箱的堆叠；
步骤9；堆叠的空烟丝箱7进行回库。
实施例3
本实施例提供一种烟丝箱的拆垛及烟丝箱盖的缓存方法，包括以下步骤：
步骤1，堆叠的烟丝箱进行出库，输送至缓存工位。
步骤2，末端夹具移至缓存工位并夹持上层烟丝箱，将其移至清扫工位，完成烟丝箱的拆垛。
步骤3，末端夹具移至缓存工位并夹住烟丝箱盖，末端夹具移动将上层烟丝箱的箱盖放置于箱盖存放装置缓存，然后不带盖的上层烟丝箱输送至设定站台，由叉车搬运并进行后续操作。
步骤4，末端夹具移至清扫工位并夹住下层烟丝箱的箱盖，移动将其放置于箱盖存放装置缓存，然后不带盖的上层烟丝箱输送至设定站台，由叉车搬运并进行后续操作。
具体的，在本实施例中提供一种空烟丝箱的拆垛及烟丝箱盖的缓存方法，包括以下步骤：
步骤1，当回收烟丝装箱需要空烟丝箱时，堆叠的空烟丝箱7进行出库，输送至清扫缓存工位11。
步骤2，由机器人本体4带动末端夹具5移至清扫缓存工位11，夹抱气缸501驱动夹臂502抱住上层带盖的空烟丝箱，将其放置清扫工位10，完成空烟丝箱的拆垛。
步骤12，由机器人4带动机器人末端夹具5移至清扫缓存工位11，夹持气缸503驱动夹爪504夹住烟丝箱盖601，然后移动将上层箱盖601放置于箱盖存放架602缓存。然后不带盖的空烟丝箱输送到空箱供给站台，由叉车搬运并供给回收烟丝使用。
步骤3，由机器人4带动机器人末端夹具5移至清扫工位10，夹持气缸503驱动夹爪504夹住另一个烟丝箱盖601，然后移动将另一个箱盖601放置于箱盖存放架602缓存。然后另一个不带盖的空烟丝箱输送到空箱供给站台，由叉车搬运并供给回收烟丝使用。
在本实施例中提供一种实烟丝箱的拆垛及烟丝箱盖的缓存方法，包括以下步骤：
步骤1，当烟丝需要进行抽检时，堆叠的实烟丝箱8进行出库，输送至清扫缓存工位11；
步骤2，由机器人4带动机器人末端夹具5移至清扫缓存工位11，夹抱气缸501驱动夹臂502抱住上层带盖的实烟丝箱，将其放置清扫工位10，完成实烟丝箱的拆垛；
步骤3，由机器人4带动机器人末端夹具5移至清扫缓存工位11，夹持气缸503驱动夹爪504夹住烟丝箱盖601，然后移动将上层箱盖601放置于箱盖存放架602缓存。然后不带盖的空烟丝箱输送到抽检站台，由叉车搬运并进行抽检核对。
步骤4，由机器人4带动机器人末端夹具5移至清扫工位10，夹持气缸503驱动夹爪504夹住另一个烟丝箱盖601，然后移动将另一个箱盖601放置于箱盖存放架602缓存。然后另一个不带盖的实烟丝箱输送到抽检站台，由叉车搬运并进行抽检核对。
实施例4
本实施例提供一种实烟丝箱的加盖方法，包括以下步骤:
步骤1，烟丝箱入库时，不带盖的实烟丝箱由叉车搬运到人工处理站台，进行称重，并将信息写入RFID；
步骤2，不带盖的实烟丝箱输送至缓存工位；
步骤3，末端夹具移至箱盖存放架，夹持住缓存的一个烟丝箱的箱盖，然后移动将箱盖放置于不带盖的实烟丝箱的上方，完成加盖；
步骤4，带盖的实烟丝箱反向输送完成入库。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种多功能烟丝清扫系统，其特征在于，包括具有末端夹具且用于转运烟丝箱的机器人，围绕机器人布设有输送线、加去盖装置、清扫装置和图像识别装置；
所述输送线包括并排布置于机器人一侧，且通过第三输送线连接的第一输送线和第二输送线；机器人的另一侧设有与第三输送线连接的空箱回库站台，所述第一输送线的一端具有与第三输送线连接的出库站点，第二输送线的一端具有与第三输送线连接的入库站点，出库站点、入库站点、加去盖装置、图像识别装置、清扫装置及空箱回库站台围绕机器人依次布置；输送线用以输送烟丝箱，加去盖装置能够夹取烟丝箱的箱盖并固定，清扫装置能够在烟丝箱倒扣的情况下伸入烟丝箱内腔以完成清扫，图像识别装置能够完成烟丝箱内腔的拍照及图像识别，以判断清扫情况是否满足要求；
当堆叠的空烟丝箱输送至清扫工位后，末端夹具位移至清扫工位并夹持上层空烟丝箱，移动至加去盖装置的下方，将烟丝箱盖取下暂存，然后不带盖的上层烟丝箱输送至设定站台，由叉车搬运并进行后续操作。
2.根据权利要求1所述的多功能烟丝清扫系统，其特征在于，所述第一输送线中具有清扫工位和缓存工位，机器人的末端夹具能够带动烟丝箱在清扫工位、缓存工位、加去盖装置、清扫装置及空箱回库站台之间转运。
3.根据权利要求1所述的多功能烟丝清扫系统，其特征在于，所述机器人的外侧设有箱盖存放架，用以储存烟丝箱的箱盖。
4.根据权利要求2所述的多功能烟丝清扫系统，其特征在于，所述清扫装置包括毛刷辊组，其中，L2+2D＞L1＞L2，
Figure FDA0003459802940000011
L1为毛刷辊组的长度，L2为烟丝箱内腔的长度，W1为毛刷辊组的宽度，W2为烟丝箱内腔的宽度，D为毛刷辊组中毛刷丝的长度。
5.一种空烟丝箱的拆垛、清扫及堆叠方法，采用如权利要求1-4任一项所述的多功能烟丝清扫系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，当堆叠的空烟丝箱输送至清扫工位后，末端夹具位移至清扫工位并夹持上层空烟丝箱，移动至加去盖装置的下方，将烟丝箱盖取下暂存；
步骤2，将不带盖的空烟丝箱移动到清扫装置上方并进行翻转，将箱口朝下套在清扫装置上，清扫装置完成空烟丝箱内壁的清扫；
步骤3，清扫后的空烟丝箱的箱口翻转并移至图像识别装置处拍照，通过图像识别判断每箱残余烟丝量是否低于设定数值，若结果不满足，重复步骤2；
步骤4，清扫后的空烟丝箱位移至加去盖装置，加去盖装置将暂存的烟丝箱盖放置于空烟丝箱顶部；
步骤5，将上层的空烟丝箱放置于空箱回库工位并等待；
步骤6，机器人的末端夹具移至清扫工位，重复步骤2-4，完成下一层空烟丝箱的清洁。
6.一种烟丝箱的拆垛及烟丝箱盖的缓存方法，采用如权利要求2或4所述的多功能烟丝清扫系统，其特征在于，包括以下步骤：
堆叠的烟丝箱进行出库，输送至缓存工位；
末端夹具移至缓存工位并夹持上层烟丝箱，将其移至清扫工位，完成烟丝箱的拆垛；
末端夹具移至缓存工位并夹住烟丝箱盖，末端夹具移动将上层烟丝箱的箱盖放置于箱盖存放架缓存，然后不带盖的上层烟丝箱输送至设定站台，由叉车搬运并进行后续操作；
末端夹具移至清扫工位并夹住下层烟丝箱的箱盖，移动将其放置于箱盖存放架缓存，然后不带盖的上层烟丝箱输送至设定站台，由叉车搬运并进行后续操作。
7.一种实烟丝箱的加盖方法，采用如权利要求1-4任一项所述的多功能烟丝清扫系统，其特征在于，包括以下步骤:
烟丝箱入库时，不带盖的实烟丝箱由叉车搬运到人工处理站台，进行称重，并将信息写入RFID；
不带盖的实烟丝箱输送至缓存工位；
末端夹具移至箱盖存放架，夹持住缓存的一个烟丝箱的箱盖，然后移动将箱盖放置于不带盖的实烟丝箱的上方，完成加盖；
带盖的实烟丝箱反向输送完成入库。
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