CN113118392B - 制芯车间用智能化取芯控制方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种制芯车间用智能化取芯控制方法、装置及系统，其属于砂芯取芯技术领域，包括：构建三维空间坐标系，将取芯机器人的取示教产品的位置点定义为参考点并得到参考点的三维坐标信息；响应启动指令获取射芯机PLC控制模块发送的当前产品的产品信息；对产品名称和产品规格进行识别并得到识别结果并得出与当前产品相匹配的夹具信息；基于识别结果和夹具信息输出更换取芯机器人的夹具的更换指令；对产品外形尺寸数据进行解析并计算出取芯机器人取当前产品相较于取示教产品的坐标偏移值；基于坐标偏移值和参考点的三维坐标信息输出使取芯机器人移动至取当前产品的位置点的控制指令。本申请能够有效改善取芯机器人调试维护工作量大的问题。

Description

制芯车间用智能化取芯控制方法、装置及系统

技术领域

本申请涉及砂芯取芯技术领域，尤其是涉及一种制芯车间用智能化取芯控制方法、装置及系统。

背景技术

砂芯是铸造生产中用于制造型芯的材料，其由铸造砂、型砂粘结剂等组成，且由射芯机制成。射芯机的作用是利用压缩空气将型砂均匀地射入砂箱预紧实，然后再施加压力进行压实；砂型造好后合型脱箱，然后通过取芯机器人下芯，生产效率高。

但是，现有的生产为射芯机跟取芯机器人之间没有将产品信息实时传输，在射芯机更换生产任务后，工作人员需要根据更换的生产任务中的产品尺寸重新设置取芯机器人的取芯位置点，在产品种类多的情况下，取芯机器人调试维护工作量大。

发明内容

为了改善取芯机器人调试维护工作量大的问题，本申请提供一种制芯车间用智能化取芯控制方法、装置及系统。

第一方面，本申请提供一种制芯车间用智能化取芯控制方法，采用如下的技术方案：

一种制芯车间用智能化取芯控制方法，包括：

构建三维空间坐标系，将取芯机器人的取示教产品的位置点定义为参考点并得到参考点的三维坐标信息；

响应启动指令获取射芯机PLC控制模块发送的当前产品的产品信息，所述当前产品的产品信息包括产品名称、产品规格和产品外形尺寸数据；

根据所述产品信息，对所述产品名称和产品规格进行识别并得到识别结果，基于识别结果与预设的检测机制中映射关系表得出与当前产品相匹配的夹具信息；

基于夹具信息输出更换取芯机器人的夹具的更换指令；

根据所述产品信息，对所述产品外形尺寸数据进行解析并计算出取芯机器人取当前产品相较于取示教产品的坐标偏移值；

基于坐标偏移值和参考点的三维坐标信息输出使取芯机器人移动至取当前产品的位置点的控制指令。

通过采用上述技术方案，只需要将程序针对示教产品进行调试，即可便于根据当前产品的产品信息实现夹具的自动更换以及取芯机器人针对当前产品的自动偏移，大大缩减了取芯机器人调试和后期维护工作量。

可选的，所述射芯机PLC控制模块中当前产品的产品信息由上位机下发。

通过采用上述技术方案，便于实现生产任务的集中下发。

可选的，所述参考点的三维坐标信息为[(A_X,A_Y,A_Z),A_H]，其中，(A_X,A_Y,A_Z)为参考点的点坐标，A_H为示教产品的高度。

通过采用上述技术方案，便于将示教产品对应在参考点的数据进行记录，便于后续的坐标偏移值计算。

可选的，所述对所述产品外形尺寸数据进行解析并计算出取芯机器人取当前产品相较于取示教产品的坐标偏移值的步骤包括：

对所述产品外形尺寸数据进行解析得到当前产品的高度N_H，并根据当前产品的高度N_H计算出取芯机器人取当前产品相较于取示教产品的坐标偏移值P=N_H－A_H；

其中，取当前产品的位置点的点坐标为(N_X,N_Y,N_Z)，N_X=A_X，N_Y=A_Y，N_Z=A_Z+P。

通过采用上述技术方案，便于计算当前产品相对于示教产品在Z方向的偏移值，从而得出取当前产品的位置点的点坐标。

可选的，还包括：

根据当前产品的产品外形尺寸数据和预设托盘的外形数据计算托盘允许的最大码垛数量、垛型及每次码垛时N_X、N_Y、N_Z的偏移值，并且根据每次码垛N_X、N_Y、N_Z的偏移值逐一输出使取芯机器人移动至放当前产品的托盘处的移动指令。

通过采用上述技术方案，便于将产品逐一引导送到托盘上，从而实现产品的整个取芯过程。

可选的，所述响应启动指令获取射芯机PLC控制模块发送的当前产品的产品信息的步骤之前包括：

响应触发指令使取芯机器人以参考点为目标位置点进行试运行，在满足预设检测条件时输出启动指令。

通过采用上述技术方案，能够在生产任务进行之前对取芯机器人进行试运行，从而检测取芯机器人的性能，便于保证系统在正式生产时的稳定运行。

可选的，所述响应触发指令使取芯机器人以参考点为目标位置点进行试运行，在满足预设检测条件时输出启动指令的步骤包括：

响应触发指令使取芯机器人以参考点为目标位置点进行试运行达到指定次数，并记录每次试运行时取芯机器人的最终位置信息；

每次试运行时取芯机器人的最终位置均在指定位置范围内；

在上述两个条件均满足时，输出启动指令。

通过采用上述技术方案，能够有效保证取芯机器人每次都能运动到指定的位置范围内，保证取芯的效率和质量。

可选的，在试运行时，若取芯机器人的最终位置不在指定位置范围内，则输出报警指令。

通过采用上述技术方案，便于使工作人员及时了解取芯机器人工作异常的情况。

第二方面，本申请提供一种制芯车间用智能化取芯控制装置，采用如下的技术方案：

一种制芯车间用智能化取芯控制装置，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行如上述制芯车间用智能化取芯控制方法的计算机程序。

通过采用上述技术方案，存储器中存储有能够加载并执行上述方法的程序，有利于改善取芯机器人调试维护工作量大的问题。

第三方面，本申请提供一种制芯车间用智能化取芯控制系统，采用如下的技术方案：

一种制芯车间用智能化取芯控制系统，包括：

射芯机PLC控制模块，用于接收和转发产品信息、控制射芯机的运行及记录射芯机的生产数据；

与射芯机PLC控制模块连接的上位机，用于向射芯机PLC控制模块下发生产任务和产品信息、采集射芯机的生产数据及监测射芯机的运行状态；

如上述的制芯车间用智能化取芯控制装置，其输入端连接所述射芯机PLC控制模块。

通过采用上述技术方案，便于实现生产任务的集中下发，在射芯机PLC控制模块转发接收到的产品信息后，便于根据产品信息更换合适的取芯夹具，同时便于自动调整取芯位置点数据。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.根据射芯机PLC控制模块传递的生产信息，便于自动选择夹具及计算取芯的位置点，程序只需要在初始时根据示教产品调试即可，大大减少了调试及后期维护工作量；

2.通过上位机便于实时掌握各射芯机的工作状态，也便于实现生产任务的集中下发。

附图说明

图1是本申请实施例的制芯车间用智能化取芯控制系统的结构示意图；

图2是本申请实施例的智能化取芯控制装置的流程示意图；

图3是本申请实施例的制芯车间用智能化取芯控制方法的流程示意图；

图4是本申请实施例的托盘的结构示意图。

附图标记说明：100、上位机；200、射芯机PLC控制模块；300、智能化取芯控制装置；301、输入模块；302、主板。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或 B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

以下结合说明书附图对本申请制芯车间用智能化取芯控制系统的实施例作进一步详细描述。

本申请一实施例公开一种制芯车间用智能化取芯控制系统。参照图1，制芯车间用智能化取芯控制系统包括上位机100、若干射芯机PLC控制模块200和若干智能化取芯控制装置300。上位机100与各射芯机PLC控制模块200连接，用于实时交换数据，交换的数据包含射芯机PLC控制模块200所对应的射芯机各部件运行状态以及生产数据，其中，射芯机各部件运行状态例如是小车伺服电机所处的状态、伺服编码器实时值等，生产数据包括射砂时间的设定值和实际值、射砂排气时间的设定值和实际值、射砂压力的设定值和实际值、吹气时间的设定值和实际值、吹气排气时间的设定值和实际值、吹气压力的设定值和实际值、工作台位置的设定值和实际值、上芯盒位置的设定值和实际值、当前所生产产品的产品名称和编号。另外，上位机100由于可以连接多台射芯机的射芯机PLC控制模块200，从而便于实现向各射芯机PLC控制模块200集中下发生产任务和产品信息，生产任务中包含需要生产的产品的数量以及该产品对应在上述生产数据中各参数的设定值，产品信息包括产品名称、产品规格和产品外形尺寸数据。

智能化取芯控制装置300与射芯机一一对应，且智能化取芯控制装置300的输入端连接对应射芯机的射芯机PLC控制模块200，射芯机PLC控制模块200用于接收和转发产品信息、控制对应射芯机的运行以及记录对应射芯机的生产数据。结合图2，智能化取芯控制装置300包括输入模块301和主板302，主板302上集成有存储器和处理器；输入模块301用于获取相应射芯机PLC控制模块200转发的产品信息以供处理器进行处理，存储器用于存储产品信息处理程序，处理器在运行产品信息处理程序时执行以下制芯车间用智能化取芯控制方法的步骤。这里所指的输入模块301获取射芯机PLC控制模块200转发的产品信息可以有多种实现方式，例如将射芯机PLC控制模块200跟制芯车间用智能化取芯控制装置300之间通过有线以太网或无线以太网进行通信连接。其中。有线以太网在互联设备之间以10-100Mbps的速率传送信息包，一般采用双绞线电缆10 Base T以太网；直扩的无线以太网采用通用的软件协议进行通信，速率可达到11Mbps。

下面结合制芯车间用智能化取芯控制系统对制芯车间用智能化取芯控制方法的实施进行详细说明：

参照图3，本申请另一实施例提供一种制芯车间用智能化取芯控制方法，包括：

S10、响应触发指令使取芯机器人以参考点为目标位置点进行试运行，在满足预设检测条件时输出启动指令。

这里的触发指令由对应的射芯机PLC控制模块200在接收到生产任务时发出；参考点的获得方式为：在将射芯机以及取芯机器人投入生产车间建立联动系统后，先进行示教产品的试生产；具体的，先构建三维空间坐标系，然后将取芯机器人的取示教产品的位置点定义为参考点并得到参考点的三维坐标信息，其中，参考点的三维坐标信息为[(A_X,A_Y,A_Z),A_H]，(A_X,A_Y,A_Z)为参考点的点坐标，A_H为示教产品的高度。

本方案中检测条件为预先设置在计算机程序内部，检测条件包括：响应触发指令使取芯机器人以参考点为目标位置点进行试运行达到指定次数，并记录每次试运行时取芯机器人的最终位置信息；每次试运行时取芯机器人的最终位置均在指定位置范围内。在上述两个条件均满足时，系统发出启动指令，开始获取产品信息并检测。在试运行时，若试运行达到指定次数后某次取芯机器人的最终位置不在指定位置范围内，则发出报警指令，或者，当某次取芯机器人的最终位置不在指定位置范围内时立即发出报警指令。其中，取芯机器人的最终位置不在指定位置范围内，则说明设备出现故障，取芯机器人取芯可能会出现问题，需要对设备进行维护。

S20、响应启动指令获取射芯机PLC控制模块200发送的当前产品的产品信息。这里的当前产品的产品信息包括产品名称、产品规格和产品外形尺寸数据，射芯机PLC控制模块200中当前产品的产品信息由上位机100下发。

S30、根据获取的产品信息获取与当前产品相匹配的夹具信息、取芯机器人取当前产品相较于取示教产品的坐标偏移值和预设托盘允许的最大码垛数量、垛型及每次码垛时的坐标偏移值。

获取与当前产品相匹配的夹具信息具体为：对产品名称和产品规格进行识别并得到识别结果，基于识别结果与预设的检测机制中映射关系表得出与当前产品相匹配的夹具信息。需要说明的是，在映射关系表中，即使产品名称相同，不同规格的产品所对应的夹具也是不同。

获取取芯机器人取当前产品相较于取示教产品的坐标偏移值具体为：先根据产品信息对产品外形尺寸数据进行解析得到当前产品的高度N_H，并根据当前产品的高度N_H计算出取芯机器人取当前产品相较于取示教产品的坐标偏移值P=N_H－A_H，取当前产品的位置点的点坐标为(N_X,N_Y,N_Z)，其中，N_X=A_X，N_Y=A_Y，N_Z=A_Z+P。需要说明的是，本方案中生产的产品均为圆柱形，且射芯机生产的不同产品的中心始终在同一条竖直线上，所以取芯机器人在产品取放点只需要考虑当前产品相较于示教产品在Z方向的坐标偏移值即可。

结合图4，获取预设托盘允许的最大码垛数量、垛型及每次码垛时的坐标偏移值具体为：根据预设定的产品堆叠高度阈值计算当前产品码垛的层数=产品堆叠高度阈值/当前产品的高度N_H后取整数，产品码垛的层数即为垛型；根据当前产品的产品外形尺寸数据中的产品直径R、预设托盘的外形数据中的长L和宽W、产品之间在预设托盘长度方向上的设定间距SL、产品之间在预设托盘宽度方向上的设定间距SW以及计算出的垛型来计算最大码垛数量，最终摆放原则为按照层数依次将每层的产品放置好，每层产品在放置时均先按托盘上标定的长度方向D1进行依次摆放，然后按照托盘上标定的宽度方向D2进行依次摆放，例如第一层有W1、W2、W3、W4四个产品时，先依次摆放产品W1、W2，再依次摆放W3、W4；确定好当前产品的最大码垛数量以及垛型后，即可根据每次码垛时当前产品的目标位置计算出当前产品的N_X、N_Y、N_Z的偏移值。

S40、基于夹具信息输出更换取芯机器人的夹具的更换指令；在夹具更换完成后，射芯机每生产好一个产品即会发出一个本轮产品夹取指令，其中，取芯机器人采用XYZ三轴坐标机器人，XYZ三轴坐标机器人自动更换夹具以及在X、Y、Z三个方向上移动并通过夹具实现产品的夹取属现有技术，在此不再赘述。

S50、响应本轮产品夹取指令基于坐标偏移值和参考点的三维坐标信息输出使取芯机器人移动至取当前产品的位置点的控制指令；在接收到取芯机器人已经夹取当前产品的信号后，发出本轮产品码垛指令。

S60、响应本轮产品码垛指令根据当前产品的位置点的点坐标(N_X,N_Y,N_Z)以及本次码垛N_X、N_Y、N_Z的偏移值输出使取芯机器人移动至预设托盘上放当前产品的位置点的移动指令；其中，S50中的本轮产品夹取和S60中的本轮产品码垛的结合即为本轮产品取芯。

S70、重复多轮产品取芯，直到本次生产任务结束。

基于上述同一发明构思，本申请实施例还公开一种计算机可读存储介质，包括能够被处理器加载执行时实现制芯车间用智能化取芯控制方法流程中所述的各个步骤的计算机程序。

所述的计算机可读存储介质例如包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简活，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的项能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本中请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例加，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本中请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

以上所述，以上实施例仅用以对本电请的技术方案进行了详细介绍，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想，不应理解为对本申请的限制。本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种制芯车间用智能化取芯控制方法，其特征在于，包括：

构建三维空间坐标系，将取芯机器人的取示教产品的位置点定义为参考点并得到参考点的三维坐标信息；

响应启动指令获取射芯机PLC控制模块发送的当前产品的产品信息，所述当前产品的产品信息包括产品名称、产品规格和产品外形尺寸数据；

根据所述产品信息，对所述产品名称和产品规格进行识别并得到识别结果，基于识别结果与预设的检测机制中映射关系表得出与当前产品相匹配的夹具信息；

基于夹具信息输出更换取芯机器人的夹具的更换指令；

根据所述产品信息，对所述产品外形尺寸数据进行解析并计算出取芯机器人取当前产品相较于取示教产品的坐标偏移值；

基于坐标偏移值和参考点的三维坐标信息输出使取芯机器人移动至取当前产品的位置点的控制指令；

所述参考点的三维坐标信息为[(A_X,A_Y,A_Z),A_H]，其中，(A_X,A_Y,A_Z)为参考点的点坐标，A_H为示教产品的高度；

所述对所述产品外形尺寸数据进行解析并计算出取芯机器人取当前产品相较于取示教产品的坐标偏移值的步骤包括：

对所述产品外形尺寸数据进行解析得到当前产品的高度N_H，并根据当前产品的高度N_H计算出取芯机器人取当前产品相较于取示教产品的坐标偏移值P=N_H－A_H；

其中，取当前产品的位置点的点坐标为(N_X,N_Y,N_Z)，N_X=A_X，N_Y=A_Y，N_Z=A_Z+P；

还包括：

根据当前产品的产品外形尺寸数据和预设托盘的外形数据计算托盘允许的最大码垛数量、垛型及每次码垛时N_X、N_Y、N_Z的偏移值，并且根据每次码垛N_X、N_Y、N_Z的偏移值逐一输出使取芯机器人移动至放当前产品的托盘处的移动指令。

2.根据权利要求1所述的制芯车间用智能化取芯控制方法，其特征在于，所述射芯机PLC控制模块中当前产品的产品信息由上位机下发。

3.根据权利要求1所述的制芯车间用智能化取芯控制方法，其特征在于，所述响应启动指令获取射芯机PLC控制模块发送的当前产品的产品信息的步骤之前包括：

响应触发指令使取芯机器人以参考点为目标位置点进行试运行，在满足预设检测条件时输出启动指令。

4.根据权利要求3所述的制芯车间用智能化取芯控制方法，其特征在于，所述响应触发指令使取芯机器人以参考点为目标位置点进行试运行，在满足预设检测条件时输出启动指令的步骤包括：

响应触发指令使取芯机器人以参考点为目标位置点进行试运行达到指定次数，并记录每次试运行时取芯机器人的最终位置信息；

每次试运行时取芯机器人的最终位置均在指定位置范围内；

在上述两个条件均满足时，输出启动指令。

5.根据权利要求4所述的制芯车间用智能化取芯控制方法，其特征在于，在试运行时，若取芯机器人的最终位置不在指定位置范围内，则输出报警指令。

6.一种制芯车间用智能化取芯控制装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至5中任一种方法的计算机程序。

7.一种制芯车间用智能化取芯控制系统，其特征在于，包括：

射芯机PLC控制模块，用于接收和转发产品信息、控制射芯机的运行及记录射芯机的生产数据；

与射芯机PLC控制模块连接的上位机，用于向射芯机PLC控制模块下发生产任务和产品信息、采集射芯机的生产数据及监测射芯机的运行状态；

如权利要求6所述的制芯车间用智能化取芯控制装置，其输入端连接所述射芯机PLC控制模块。

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