CN113414623A - 自动压板装置及压料取料方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动压板装置及压料取料方法，该自动压板装置包括立柱、安装板、气缸、压板、X轴驱动组件、Z轴滑动组件和X轴滑动组件。本装置由气缸驱动横梁及压板升降，由第一电机驱动横梁和压板横向移动。在下料完成后，结合识别视觉技术获取废料的形状和位置信息，本装置由PLC控制X轴驱动组件运动，使压板运动到废料的上方。同时控制气缸收缩使压板下压，实现对废料的自动固定。以便取料机械手将工件提升码垛，可解决废料被带起干预分拣的问题。

Description

自动压板装置及压料取料方法

技术领域

本发明涉及自动压料领域，特别涉及一种自动压板装置及压料取料方法。

背景技术

在现代重工业生产中，一般会涉及对板材进行切割下料处理，具体采用激光或者火焰切割工艺，在切割完毕后会通过桁架对工件进行自动分拣。具体可利用视觉定位识别技术确定工件位置，然后通过夹爪或电磁吸盘进行抓取码垛。切割完后，由于工件与废料的间隙很小，抓取工件的过程中工件受重力或者其他外力变形，导致工件与废料之间抵触，存在一定的摩擦力，在抓取工件时容易将废料带起，待二者分开后，废料重新落回，可能造成以下问题：

废料重新落回后位置与之前有偏差，在不进行视觉重新定位的情况下影响下一个工件的抓取。废料被带起落在其他的工件上，导致后续工件无法抓取，出现上述情况则需停止分拣系统并对异常进行人为干预，影响生产效率，造成人力的浪费。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种自动压板装置及压料取料，该自动压板装置包括：

立柱；

Z轴滑动组件，包括设置在所述立柱上的第一滑轨，以及与所述第一滑轨适配的第一滑块；

安装板，设置在所述第一滑块上；

气缸，用于驱动所述安装板滑动；

X轴滑动组件，包括设置在所述安装板上的第二滑块，以及与所述第二滑块适配的第二滑轨；

压板，与所述第二滑轨连接；

X轴驱动组件，设置在所述安装板上，用于驱动所述压板滑动；

所述自动压板装置还包括PLC、视觉识别模块以及与所述气缸连通的电磁阀，所述PLC分别与X轴驱动组件、视觉识别模块以及电磁阀电连接，所述视觉识别模块用于识别工件和废料。

优选地，所述自动压板装置还包括设置在所述第二滑轨上的横梁，所述压板设置在所述横梁的下侧。

优选地，所述X轴驱动组件包括：

安装座，设置在所述安装板上并位于所述横梁上方；

第一电机，设置在所述安装座上；

第一齿条，设置在所述横梁的上侧；

第一齿轮，设置在所述第一电机的转轴上，并与所述第一齿条适配。

优选地，所述自动压板装置还包括设置在所述立柱底部的基板，所述气缸竖直设置，所述气缸一端设置在所述基板上，另一端设置在所述安装板上。

优选地，所述自动压板装置还包括与所述气缸连通的电磁阀，以及设置在所述气缸上的调速阀。

优选地，所述自动压板装置还包括与所述气缸和X轴驱动组件电连接的PLC以及与所述PLC电连接的视觉识别模块，所述PLC还与所述感应器电连接。

优选地，所述自动压板装置还包括设置在所述立柱下方的Y轴滑动组件和Y轴驱动组件；

所述Y轴滑动组件包括第三滑轨以及与所述第三滑轨适配的第三滑块，所述立柱设置在所述第三滑块上；

所述Y轴驱动组件包括：设置在所述第三滑轨上的第二齿条、设置在所述第三滑块上的第二电机，以及设置在所述第二电机的转轴上的第二齿轮，所述第二齿轮与第二齿条适配。

本发明还提出一种压料取料方法，包括以下步骤：

获取切割后的料板的图像信息；

根据所述图像信息和套料图信息，获取工件的位置信息；

根据工件的位置信息规划取料路径信息和压料路径信息；

按照压料路径驱动自动压板装置，使压板压在设定区域；

根据取料路径信息驱动取料机械手取料。

优选地，所述根据工件的位置信息规划取料路径信息和压料路径信息还包括以下步骤：

根据工件的位置信息和料板的图像信息，获取废料的位置信息；

根据废料的位置信息生成压料路径信息，使压板压覆在废料上。

优选地，所述根据工件的位置信息规划取料路径信息和压料路径信息还包括以下步骤：

根据工件的位置信息生成取料路径信息；

根据取料路径信息将取料路径对应的取料区域分割成第一取料区域和第二取料区域；

根据第一取料区域和第二取料区域的位置信息生成压料路径信息；

驱动自动压板装置覆压在第二取料区，驱动取料机械手在第一取料区取料；

驱动自动压板装置覆压在第一取料区，驱动取料机械手在第二取料区取料。

本发明具有如下至少一种的有益效果：

本发明主要针对工件拾取过程中工件防偏移的问题，该场景通常需要获取工件的位置及形状后持续稳定完成整板的工件分拣，可根据不同工件形状对压板位置做调整。采用气缸施加压力，在气压一定时其压力保持恒定，可适应不同工件厚度的按压，支持大量的不同后续任务。

本发明在获取切割完的工件位置及形状后，稳定、快速、精确的完成对各类工件的分拣，避免分拣过程中废料带起并掉落在其他工件上，避免在分拣过程中，对工件进行二次识别定位，保证分拣系统的稳定运行。

本发明采用的方法利用了自动分拣系统的自动识别、定位，针对下料后工件的拾取稳定性更高，方便后续工件的拾取。利用可调节的伸出结构针对不同的工件可自行调节压板的位置，实现多种情况使用同一种结构实现功能，实用性更广成本更低，支持大量的不同后续任务。

本装置由气缸驱动横梁及压板升降，由第一电机驱动横梁和压板横向移动。在下料过程中，自动压板装置获取料板的形状，计算出废料的大概形状，根据其形状控制第一电机转动，使压板运动到废料的中间区域的上方。同时气缸收缩使压板下压，以固定废料。在切割完毕后，夹爪将工件提升码垛。可解决废料被带起干预分拣的问题。

附图说明

图1为本发明一实施例中自动压板装置的结构示意图；

图2为图1实施例中自动压板装置的局部放大图；

图3为本发明一实施例中压料取料方法的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

参照图1和图2，本发明提出一种自动压板装置，该自动压板装置包括：立柱10、安装板31、气缸41、压板62、X轴驱动组件、X轴滑动组件和Z轴滑动组件。其中，立柱10为方向钢柱。Z轴滑动组件包括设置在所述立柱10上的第一滑轨21，以及与所述第一滑轨21适配的第一滑块22；安装板31设置在所述第一滑块22上；气缸41用于驱动所述安装板31滑动；X轴滑动组件包括设置在所述安装板31上的第二滑块51，以及与所述第二滑块51适配的第二滑轨52；压板62与所述第二滑轨52连接；X轴驱动组件设置在所述安装板31上，用于驱动所述压板62横向滑动。

具体的，所述自动压板62装置还包括设置在所述第二滑轨52上的横梁61，所述压板62设置在所述横梁61的下侧。X轴驱动组件包括安装座71、第一电机72、第一齿轮73和第一齿条74。其中，安装座71设置在所述安装板31上并位于所述横梁61上方；第一电机72设置在所述安装座71上；第一齿条74设置在所述横梁61的上侧；第一齿轮73设置在所述第一电机72的转轴上，并与所述第一齿条74适配。第一电机72驱动第一齿轮73转动并带动第一齿条74和横梁61以及压板62沿着横向滑动。以适配不同长度尺寸的工件或废料，确保压板62压覆在工件或废料的中间区域，使受力均衡。

在本实施例中，所述自动压板62装置还包括设置在所述立柱10底部的基板，所述气缸41竖直设置，所述气缸41一端设置在所述基板上，另一端设置在所述安装板31上。自动压板62装置还包括与所述气缸41连通的电磁阀42，以及设置在所述气缸41上的调速阀43。电磁阀42用于控制气缸41的伸缩，调速阀43用于控制进气流量以控制气缸41的伸缩速度。

在本实施例中，所述自动压板62装置还包括感应片和感应器，感应片设置在所述安装板31上；感应器设置在所述横梁61上，用于探测所述压板62移动距离。当感应器探测到感应片后，压板62移动到极限距离，PLC控制电机停转。

在本发明中，X轴驱动组件也可采用电动缸替代，电动缸设置在安装板31上，其伸缩端与横梁61连接，同样可控制横梁41的伸出长度。但是为适应不同长度的废料，采用第一齿轮第一齿条传动，可使横梁61向外的伸出长度更长，即使面对尺寸较长的废料，压板62也可压覆在废料的中央。

本装置由气缸41驱动横梁61及压板62升降，由第一电机72驱动横梁61和压板62横向移动。在下料过程中，PLC根据视觉识别模块获取料板的形状，计算出废料的大概形状，根据其形状控制第一电机72转动，使压板62运动到废料的中间区域的上方。同时气缸41收缩使压板62下压，以固定废料。在切割完毕后，夹爪将工件提升码垛。在压板62的压持下，废料保持不动，避免影响后续的切割和搬运工序。

实施例2

在本发明另一实施例中，所述自动压板装置还包括设置在所述立柱10下方的Y轴滑动组件和Y轴驱动组件；所述Y轴滑动组件包括第三滑轨以及与所述第三滑轨适配的第三滑块，所述立柱设置在所述第三滑块上；所述Y轴驱动组件包括：设置在所述第三滑轨上的第二齿条、设置在所述第三滑块上的第二电机，以及设置在所述第二电机的转轴上的第二齿轮，所述第二齿轮与第二齿条适配。通过设置Y轴滑动组件和Y轴驱动组件，进一步提升本装置的自由度，使压板可覆压在料板的任一区域。

本发明具有如下至少一种的有益效果：

本发明主要针对工件拾取过程中工件防偏移的问题，该场景通常需要获取工件的位置及形状后持续稳定完成整板的工件分拣，可根据不同工件形状对压板62位置做调整。采用自适应的压板62机构可针对不同工件厚度的按压，支持大量的不同后续任务。

本发明在获取切割完的工件位置及形状后，稳定、快速、精确的完成对各类工件的分拣且不需要对工件进行二次识别、定位，同时可适应不同板厚自适应按压，保证分拣系统的稳定运行。

本发明采用的方法利用了自动分拣系统的自动识别、定位，针对下料后工件的拾取稳定性更高，方便后续工件的拾取。利用可调节的伸出结构针对不同的工件可自行调节压板62的位置，实现多种情况使用同一种结构实现功能，实用性更广成本更低，支持大量的不同后续任务。

实施例3

本发明还提出一种压料取料方法，包括以下步骤：

S10获取切割后的料板的图像信息；在本步骤中，通过设置在自动压板装置上方的工业相机获取切割后的料板的图像信息，其图像信息经PLC传送至视觉识别模块。

S20根据所述图像信息和套料图信息，获取工件的位置信息；视觉识别模块根据料板的图像信息和PLC内存的套图信息，对切割后的工件进行标识，由此可获取各工件的位置信息。具体的，工业相机拍照获取工件的图片信息，以相机为原点，得出零件的各像素点的极坐标信息，转换成以板为坐标系的平面坐标，将图像信息中相邻的且颜色和灰度相近的像素点进行标记，由此可获取工件的外形轮廓。将套图信息中工件的轮廓模型导入料板的图像信息中，将外形轮廓与轮廓模型匹配的区域标定成工件。

S30根据工件的位置信息规划取料路径信息和压料路径信息；PLC根据工件的位置信息，按照逐行拾取或者逐列拾取的顺序，自动生成取料路径信息。具体，先标记出各工件的取料位置，并按照取料顺序在工件标注对应的序号，根据工件的轮廓信息标记工件的名称，在放料区按照不同的工件名称规划出不同的次级放料区，工件的取料路径，包括工件A1的取料位置的坐标、次级放料区B1的坐标；工件A2的取料位置的坐标、次级放料区B2的坐标；工件An的取料位置的坐标、次级放料区Bn的坐标；PLC控制取料机械手依次经过上述坐标点,并在A1~An的坐标处进行取料动作，在B1~Bn的坐标处进行放料动作。

PLC根据工件的位置信息和料板的图像信息，获取废料的位置信息；由工业相机的得到工件的各像素点的位置信息后往工件外侧偏移5-10mm的坐标得到废料的轮廓信息，由此可知废料的位置坐标。

根据废料的位置信息生成压料路径信息，使压板压覆在废料上。在本步骤中，PLC将压板的轮廓模型投影在废料上，获取压料区域的位置信息，在该压料区域中，废料的边缘不能与压板的轮廓模型的边缘交叠。一个废板上可能存在多个符合条件的压料区域，再将压料区域进一步筛选，选取横梁与压板的投影都不与工件的边缘交叠的压料区域。对应压料路径中包括该压料区域C1的坐标以及压板归零区(非工作状态下的设定区域)C0的坐标。压料路径为：取料前压板从C0运动到C1，取料完毕压板从C1运动到C0。

S40按照压料路径驱动自动压板装置，使压板压在设定区域；PLC根据废料的位置信息，控制X轴驱动组件运动使压板运动至废料上方，气缸驱动压板下压在废料上。

S50根据取料路径信息驱动取料机械手取料；PLC根据取料路径信息按照规划好的顺序依次将裁切好的工件取出并转运至设定位置。

在下料过程中，自动压板装置获取料板的形状，计算出废料的大概形状，根据其形状控制第一电机转动，使压板运动到废料的中间区域的上方。同时气缸收缩使压板下压，以固定废料。在切割完毕后，夹爪将工件提升码垛。可解决废料被带起干预分拣的问题。

实施例4

在本发明另一实施例中，所述根据工件的位置信息规划取料路径信息和压料路径信息还包括以下步骤：

根据工件的位置信息生成取料路径信息；在本步骤中，PLC根据工件的位置信息，按照逐行拾取或者逐列拾取或者S形路径的顺序，生成取料路径信息。

将压板的轮廓模型投影在废料上，获取废料的压料区域的位置信息，在该压料区域中，废料的边缘不能与压板的边缘交叠，否则执行下述步骤。

根据取料路径信息将取料路径对应的取料区域分割成第一取料区域D1和第二取料区域D2；根据第一取料区域和第二取料区域的位置信息生成压料路径信息；驱动自动压板装置覆压在第二取料区D2，驱动取料机械手在第一取料区D1取料。

在本步骤中，PLC根据第二取料区的位置信息，控制X轴驱动组件和Y轴驱动组件运动，使压板运动至第二取料区的上方，气缸驱动压板下压在第二取料区上。然后由PLC控制取料机械手完成在第一取料区的取料作业。

驱动自动压板装置覆压在第一取料区，驱动取料机械手在第二取料区取料。在本步骤中，取料机械手完成在第一取料区的取料作业后，PLC控制控制X轴驱动组件和Y轴驱动组件运动，使压板运动至第一取料区的上方，气缸驱动压板下压在第一取料区上。然后由PLC控制取料机械手完成在第二取料区的取料作业。

在实施例3中，当裁切后的边角废料的面积较小时，压板压在边料上，施加的压力的作用面积很小，在取料过程中容易导致料板整体受力不均；或者，压料板的外形较为细长，压板超出废料的边缘部分会压覆在工件上，对取料工程形成干涉时，可采用本实施例中的作业方法。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (8)

1.一种自动压板装置，其特征在于，包括：

立柱；

Z轴滑动组件，包括设置在所述立柱上的第一滑轨，以及与所述第一滑轨适配的第一滑块；

安装板，设置在所述第一滑块上；

气缸，用于驱动所述安装板滑动；

X轴滑动组件，包括设置在所述安装板上的第二滑块，以及与所述第二滑块适配的第二滑轨；

压板，与所述第二滑轨连接；

X轴驱动组件，设置在所述安装板上，用于驱动所述压板滑动；

所述自动压板装置还包括PLC、视觉识别模块以及与所述气缸连通的电磁阀，所述PLC分别与X轴驱动组件、视觉识别模块以及电磁阀电连接，所述视觉识别模块用于识别工件和废料。

2.根据权利要求1所述的自动压板装置，其特征在于，所述自动压板装置还包括设置在所述第二滑轨上的横梁，所述压板设置在所述横梁的下侧。

3.根据权利要求2所述的自动压板装置，其特征在于，所述X轴驱动组件包括：

安装座，设置在所述安装板上并位于所述横梁上方；

第一电机，设置在所述安装座上；

第一齿条，设置在所述横梁的上侧；

第一齿轮，设置在所述第一电机的转轴上，并与所述第一齿条适配。

4.根据权利要求1所述的自动压板装置，其特征在于，所述自动压板装置还包括设置在所述立柱底部的基板，所述气缸竖直设置，所述气缸一端设置在所述基板上，另一端设置在所述安装板上。

5.根据权利要求1所述的自动压板装置，其特征在于，所述自动压板装置还包括与所述气缸连通的电磁阀，以及设置在所述气缸上的调速阀。

6.一种压料取料方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取切割后的料板的图像信息；

根据所述图像信息和套料图信息，获取工件的位置信息；

根据工件的位置信息规划取料路径信息和压料路径信息；

按照压料路径信息驱动自动压板装置，使压板压在设定区域；

根据取料路径信息驱动取料机械手取料。

7.根据权利要求6所述的压料取料方法，其特征在于，所述根据工件的位置信息规划取料路径信息和压料路径信息还包括以下步骤：

根据工件的位置信息和料板的图像信息，获取废料的位置信息；

根据废料的位置信息生成压料路径信息，使压板压覆在废料上。

8.根据权利要求6所述的压料取料方法，其特征在于，所述根据工件的位置信息规划取料路径信息和压料路径信息还包括以下步骤：

根据工件的位置信息生成取料路径信息；

根据取料路径信息将取料路径对应的取料区域分成第一取料区域和第二取料区域；

根据第一取料区域和第二取料区域的位置信息生成压料路径信息；

驱动自动压板装置覆压在第二取料区，驱动取料机械手在第一取料区取料；

驱动自动压板装置覆压在第一取料区，驱动取料机械手在第二取料区取料。

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