CN113547658B - 一种橡胶切粒系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种橡胶切粒系统及其控制方法，该系统包括三个履带传送机构、三套传送辊机构、两个切刀机构、橡胶条平整机构、翻转机构、摄像装置、伺服控制器和上位机，第一传送辊机构和第一切刀机构设于第一履带传送机构后端，第二履带传送机构设于第一履带传送机构后侧，摄像装置、橡胶条平整机构前、后设于第二履带传送机构上方，橡胶条平整机构安装于翻转机构上，第三履带传送机构设于橡胶条平整机构旁侧，第二传送辊机构、第三传送辊机构分别设于第三履带传送机构前、后两端，第二切刀机构设于第三传送辊机构后侧上方，上位机分别与摄像装置及连接各机构的伺服控制器电性连接。该系统及其控制方法有利于自动加工生产橡胶粒，生产效率和精度高。

Description

一种橡胶切粒系统及其控制方法

技术领域

本发明属于自动化生产技术领域，具体涉及一种橡胶切粒系统及其控制方法。

背景技术

随着社会、经济的快速发展，橡胶制品的需求和应用越来越广泛。橡胶切条机的开发和改进渐渐被国家和许多企业提上日程。以前我国的橡胶切条机大多需要从国外进口，切割技术处于落后状态，但由于近几年来需求越来越大，考虑到经济及技术方面的情况，我们急需发展橡胶切条机的生产技术，实现在橡胶切割行业完全依靠自己的目标。目前，鞋类制造中，中游的橡胶配件由于其橡胶特质，依然依靠人工参与的半自动化设备。如今，随着计算机视觉的发展，伺服控制精度发提高，中游的鞋类橡胶配件制造也能够实现自动化生产。相比人工参与的车间生产，连续的流水线能够大大的提高生产效率，生产的良品率，并且降低车间生产的事故。

实现切条机的自动化是必然发展趋势，而目前自动化技术在向集成化、智能化和网络化方向发展。目前大多是对于橡胶切条机的研制还处于机械结构的优化，自动化程度仍然不高，而切条机传统的控制系统普遍采用继电器控制技术，且没有实时监测所加工的橡胶条质量进行实时反馈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种橡胶切粒系统及其控制方法，该系统及其控制方法有利于自动加工生产橡胶粒，生产效率和精度高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种橡胶切粒系统，包括三个履带传送机构、三套传送辊机构、两个切刀机构、橡胶条平整机构、翻转机构、摄像装置、伺服控制器和上位机，第一履带传送机构水平设置，第一传送辊机构夹设于第一履带传送机构的第一传送履带后端，第一切刀机构竖向设置于第一传送辊机构后侧的第一传送履带上方，第二履带传送机构水平设置于第一履带传送机构后侧，所述摄像装置、橡胶条平整机构前、后设置于第二履带传送机构的第二传送履带上方，所述橡胶条平整机构的进料口贴靠第二传送履带，以在橡胶条运动至此时将其传送至橡胶条平整机构内，所述橡胶条平整机构安装于翻转机构的翻转支架上，以在其驱动下向旁侧翻转，第三履带传送机构水平设置于橡胶条平整机构旁侧，第二传送辊机构、第三传送辊机构分别夹设于第三履带传送机构的第三传送履带前、后两端，第二切刀机构竖向设置于第三传送辊机构后侧的第三传送履带上方，所述伺服控制器分别与所述三个履带传送机构、三套传送辊机构、两个切刀机构、橡胶条平整机构、翻转机构的控制端电性连接，所述上位机分别与伺服控制器、摄像装置电性连接。

进一步地，所述第一切刀机构的刀片竖向设置于第一传送辊机构后侧，并与第一传送辊机构的上辊的外圆周临近相切；所述第二切刀机构的刀片竖向设置于第三传送辊机构后侧，并与第三传送辊机构的上辊的外圆周临近相切。

进一步地，所述两个切刀机构均为偏心轮曲柄滑块切刀机构。

进一步地，所述摄像装置竖向设置于第二传送履带前端上方设定高度的位置，且所述摄像装置的拍摄方向垂直于第二传送履带，以拍摄切割后的橡胶条图像。

进一步地，所述传送辊机构为间隙可调式传送辊机构，包括分设于传送履带上、下两侧的上辊和下辊，辊两端通过轴承连接支承，下辊的轴承座固定，上辊的轴承座与液压驱动机构的液压杆连接，通过调节液压杆的伸缩来调节上、下辊之间的间隙，进而调节上辊与传送履带之间的间隙；通过调节间隙，使不同厚度的橡胶条都可紧贴着辊行进，避免打滑造成的切割精度降低。

进一步地，所述橡胶条平整机构内设有第四履带传送机构和第四传送辊机构，以将传送至其进料口的橡胶条卷入其内；通过调节第四传送辊机构的上辊与第四履带传送机构的第四传送履带之间的间隙，适应不同厚度的橡胶条，并对其进行平整；

在对橡胶条进行平整后，所述第四履带传送机构的上辊上升，露出橡胶条；

所述第二传送辊机构位于橡胶条平整机构旁侧下方，所述橡胶条平整机构向旁侧翻转设定角度后，使橡胶条与第二传送辊机构的上辊接触，通过第二传送辊机构的运转将第四传送履带上的橡胶条带到第三传送履带上进行传送。

进一步地，所述第二传送辊机构与第三传送辊机构平行设置。

本发明还提供了一种橡胶切粒系统的控制方法，包括以下步骤：

在上位机设置所需橡胶粒的尺寸大小，上位机根据设置参数生成控制指令，传送给伺服控制器，控制各机构开始工作；

第一履带传送机构、第一传送辊机构、第一切刀机构按设定的初始运行速度工作，对第一传送履带上的橡胶进行传送、切割，然后将切割后的橡胶条传送到第二履带传送机构的第二传送履带上进行传送；

摄像装置拍摄在第二传送履带上传送的橡胶条图像，并将拍摄到的图像信息发送至上位机；然后通过调节好合适间隙的橡胶条平整机构对传送至此的橡胶条进行平整；

上位机根据接收到的图像信息判断橡胶条的外形、尺寸是否满足要求，不满足则对第一履带传送机构、第一传送辊机构、第一切刀机构的工作状态、参数进行修正；

上位机累计所加工的橡胶条的总长度，当其大于设定阈值时，上位机控制第一履带传送机构、第一传送辊机构、第一切刀机构、摄像装置及橡胶条平整机构暂定工作，然后控制翻转装置工作，使其带动橡胶条平整机构翻转设定角度，到达设定位置；

启动第三履带传送机构、第二传送辊机构和第三传送辊机构，第二传送辊机构将橡胶条平整机构上的橡胶条带到第三传送履带上进行传送；然后控制翻转装置带动橡胶条平整机构复位；

第三履带传送机构、第三传送辊机构、第二切刀机构按设定的运行速度工作，对第三传送履带上的橡胶进行传送、切割，得到所需的橡胶粒。

进一步地，当翻转装置复位后，上位机控制第一履带传送机构、第一传送辊机构、第一切刀机构、摄像装置及橡胶条平整机构继续工作，开始新的橡胶条加工生产。

进一步地，当摄像装置未检测到橡胶条时，上位机控制相关机构停止工作，并发出缺料警告。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提供了一种用于橡胶切粒的自动化系统及其控制方法，通过图像采集处理技术获取切割后的橡胶条图像信息，进而控制橡胶条加工的速度、尺寸、质量，提高加工精度；而后在橡胶条和橡胶粒加工工序之间设置橡胶条平整机构和翻转机构，并通过上位机协调控制各个工序相关机构的工作，实现橡胶条和橡胶粒加工工序的衔接和自动化进行，不仅提高了加工出的橡胶粒的质量，而且自动化程度高，提高了加工效率。

附图说明

图1是本发明实施例的系统结构示意图。

图2是本发明实施例中相关部件的工作时间-距离关系图。

图中：1-第一履带传送机构，2-第一传送辊机构，3-第一切刀机构，4-橡胶条平整机构，5-伺服控制器，6-翻转机构，7-第二履带传送机构，8-第二切刀机构，9-第三履带传送机构，10-橡胶条，11-上位机，12-摄像装置，13-第三传送辊机构，14-第二传送辊机构。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请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申请的示例性实施方式。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。

在传统的橡胶条切粒过程中，由于橡胶条经过第一道切割工序后，橡胶条因为切割变形产生的弹性力，在恢复过程中会导致切割后的橡胶条变得不规整，需要人工去调整，才能进入下一道切割程序。为了克服现有技术存在的问题，提高橡胶粒加工生产的自动化程度和加工精度，本发明提出了一种橡胶切粒系统及其控制方法。

如图1所示，本实施例提供了一种橡胶切粒系统，包括三个履带传送机构、三套传送辊机构、两个切刀机构、橡胶条平整机构4、翻转机构6、摄像装置12、伺服控制器5和上位机11，第一履带传送机构1水平设置，第一传送辊机构2夹设于第一履带传送机构1的第一传送履带后端，第一切刀机构3竖向设置于第一传送辊机构2后侧的第一传送履带上方，第二履带传送机构7水平设置于第一履带传送机构1后侧，所述摄像装置12、橡胶条平整机构4前、后设置于第二履带传送机构7的第二传送履带上方，所述橡胶条平整机构4的进料口贴靠第二传送履带，以在橡胶条10运动至此时将其传送至橡胶条平整机构内，所述橡胶条平整机构4安装于翻转机构6的翻转支架上，以在其驱动下向旁侧翻转，第三履带传送机构9水平设置于橡胶条平整机构4旁侧，第二传送辊机构14、第三传送辊机构13分别夹设于第三履带传送机构9的第三传送履带前、后两端，第二切刀机构8竖向设置于第三传送辊机构13后侧的第三传送履带上方。其中各机构的动力由步进电机提供。

所述伺服控制器5分别与所述三个履带传送机构、三套传送辊机构、两个切刀机构、橡胶条平整机构、翻转机构的控制端电性连接，所述上位机11分别与伺服控制器5、摄像装置12电性连接。

在本实施例中，所述两个切刀机构均为偏心轮曲柄滑块切刀机构。所述第一切刀机构3的刀片竖向设置于第一传送辊机构2后侧，并与第一传送辊机构的上辊的外圆周临近相切；所述第二切刀机构8的刀片竖向设置于第三传送辊机构13后侧，并与第三传送辊机构的上辊的外圆周临近相切。

所述摄像装置12竖向设置于第二传送履带前端上方设定高度的位置，靠近第一切刀机构，且所述摄像装置的拍摄方向垂直于第二传送履带，以拍摄切割后的橡胶条图像。在本实施例中，摄像装置采用海康威视的MV-CA060-10G彩色工业相机。

在本实施例中，所述传送辊机构为间隙可调式传送辊机构，包括分设于传送履带上、下两侧的上辊和下辊，辊两端通过轴承连接支承，下辊的轴承座固定，上辊的轴承座与液压驱动机构的液压杆连接，通过调节液压杆的伸缩来调节上、下辊之间的间隙，进而调节上辊与传送履带之间的间隙；通过调节间隙，使不同厚度的橡胶条都可紧贴着辊行进，避免打滑造成的切割精度降低。

在本实施例中，所述橡胶条平整机构4内设有第四履带传送机构和第四传送辊机构，以将传送至其进料口的橡胶条卷入其内；通过调节第四传送辊机构的上辊与第四履带传送机构的第四传送履带之间的间隙，适应不同厚度的橡胶条，并对其进行平整；假设橡胶条的厚度为H，则橡胶条平整机构的间隙调节为（a+b）*H，a为不同橡胶材料所对应的比例系数，b 为调整装置的比例系数。

在对橡胶条进行平整后，所述第四履带传送机构的上辊上升，露出橡胶条。

所述第二传送辊机构14位于橡胶条平整机构4旁侧下方，所述橡胶条平整机构向旁侧翻转设定角度后，使橡胶条与第二传送辊机构的上辊接触，通过第二传送辊机构的运转将第四传送履带上的橡胶条带到第三传送履带上进行传送。所述第二传送辊机构14与第三传送辊机构13平行设置。

本实施例还提供了基于上述橡胶切粒系统的控制方法，包括以下步骤：

在上位机设置所需橡胶粒的尺寸大小，上位机根据设置参数生成控制指令，传送给伺服控制器，控制各机构开始工作。

第一履带传送机构、第一传送辊机构、第一切刀机构的初始运行速度由上位机根据所需的橡胶粒尺寸计算得到的初值确定，假设加工后的橡胶宽度为a，曲柄滑块的转动频率为f，可推出第一传送辊机构的转速V1=f*a，第一履带传送机构的速度为V2=0.8*V1。

第一履带传送机构、第一传送辊机构、第一切刀机构按设定的初始运行速度工作，对第一传送履带上的橡胶进行传送、切割，然后将切割后的橡胶条传送到第二履带传送机构的第二传送履带上进行传送。

摄像装置拍摄在第二传送履带上传送的橡胶条图像，并将拍摄到的图像信息发送至上位机。然后通过调节好合适间隙的橡胶条平整机构对传送至此的橡胶条进行平整。

上位机根据接收到的图像信息判断橡胶条的外形、尺寸是否满足要求，不满足则对第一履带传送机构、第一传送辊机构、第一切刀机构的工作状态、参数进行修正。具体为：上位机将图像转换成灰度图，提取其特征点，先对其形状进行对比，判断切刀安装是否有偏差或橡胶条是否垂直履带（若正常进料，切割后的橡胶条为矩形）；后对其尺寸进行计算，判断其是否满足加工精度，若不满足，则根据实际情况对相关机构的工作状态、参数进行调整。

上位机累计所加工的橡胶条的总长度S（包含相邻两个橡胶条切割后的间隙），当S的值大于设定阈值L时，上位机发出控制指令，控制第一履带传送机构、第一传送辊机构、第一切刀机构、摄像装置及橡胶条平整机构暂定工作，并控制第四履带传送机构的上辊上升，露出橡胶条，然后控制翻转装置工作，使其带动橡胶条平整机构翻转设定角度，到达设定位置，以将平整过的橡胶条转置到下一工序。

启动第三履带传送机构、第二传送辊机构和第三传送辊机构，第二传送辊机构将橡胶条平整机构上的橡胶条带到第三传送履带上进行传送。然后控制翻转装置带动橡胶条平整机构复位。

当翻转装置复位后，上位机控制第一履带传送机构、第一传送辊机构、第一切刀机构、摄像装置及橡胶条平整机构继续工作，开始新的橡胶条加工生产。

第三履带传送机构、第三传送辊机构、第二切刀机构按设定的运行速度工作，对第三传送履带上的橡胶进行传送、切割，得到所需的橡胶粒。

图2为本实施例中相关部件的工作时间-距离关系图，图中横坐标为时间/S，纵坐标为相应部件的运动距离/mm。如图2所示，系统启动时，上位机根据控制程序依次启动相应部件，点画线为上位机通过摄像装置反馈的信息，累加的其占用橡胶条平整机构的总长度的值。当该值到达橡胶条平整机构的容量上限时，启动翻转机构。当翻转转置到达指定位置时候，第二传送辊机构上的辊开始转动，将橡胶条从橡胶条平整机构上转移到第三传送履带上，随后第三传送履带开始运转，开始接下来的工序。

当摄像装置未检测到橡胶条时，上位机控制相关机构停止工作，并发出缺料警告。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种橡胶切粒系统，其特征在于，包括三个履带传送机构、三套传送辊机构、两个切刀机构、橡胶条平整机构、翻转机构、摄像装置、伺服控制器和上位机，第一履带传送机构水平设置，第一传送辊机构夹设于第一履带传送机构的第一传送履带后端，第一切刀机构竖向设置于第一传送辊机构后侧的第一传送履带上方，第二履带传送机构水平设置于第一履带传送机构后侧，所述摄像装置、橡胶条平整机构前、后设置于第二履带传送机构的第二传送履带上方，所述橡胶条平整机构的进料口贴靠第二传送履带，以在橡胶条运动至此时将其传送至橡胶条平整机构内，所述橡胶条平整机构安装于翻转机构的翻转支架上，以在其驱动下向旁侧翻转，第三履带传送机构水平设置于橡胶条平整机构旁侧，第二传送辊机构、第三传送辊机构分别夹设于第三履带传送机构的第三传送履带前、后两端，第二切刀机构竖向设置于第三传送辊机构后侧的第三传送履带上方，所述伺服控制器分别与所述三个履带传送机构、三套传送辊机构、两个切刀机构、橡胶条平整机构、翻转机构的控制端电性连接，所述上位机分别与伺服控制器、摄像装置电性连接；

所述传送辊机构为间隙可调式传送辊机构，包括分设于传送履带上、下两侧的上辊和下辊，辊两端通过轴承连接支承，下辊的轴承座固定，上辊的轴承座与液压驱动机构的液压杆连接，通过调节液压杆的伸缩来调节上、下辊之间的间隙，进而调节上辊与传送履带之间的间隙；通过调节间隙，使不同厚度的橡胶条都可紧贴着辊行进，避免打滑造成的切割精度降低；

所述橡胶条平整机构内设有第四履带传送机构和第四传送辊机构，以将传送至其进料口的橡胶条卷入其内；通过调节第四传送辊机构的上辊与第四履带传送机构的第四传送履带之间的间隙，适应不同厚度的橡胶条，并对其进行平整；

在对橡胶条进行平整后，所述第四履带传送机构的上辊上升，露出橡胶条；

所述第二传送辊机构位于橡胶条平整机构旁侧下方，所述橡胶条平整机构向旁侧翻转设定角度后，使橡胶条与第二传送辊机构的上辊接触，通过第二传送辊机构的运转将第四传送履带上的橡胶条带到第三传送履带上进行传送；

所述摄像装置竖向设置于第二传送履带前端上方设定高度的位置，且所述摄像装置的拍摄方向垂直于第二传送履带，以拍摄切割后的橡胶条图像；

所述橡胶切粒系统的控制方法，包括以下步骤：

在上位机设置所需橡胶粒的尺寸大小，上位机根据设置参数生成控制指令，传送给伺服控制器，控制各机构开始工作；

第一履带传送机构、第一传送辊机构、第一切刀机构按设定的初始运行速度工作，对第一传送履带上的橡胶进行传送、切割，然后将切割后的橡胶条传送到第二履带传送机构的第二传送履带上进行传送；

摄像装置拍摄在第二传送履带上传送的橡胶条图像，并将拍摄到的图像信息发送至上位机；然后通过调节好合适间隙的橡胶条平整机构对传送至此的橡胶条进行平整；

上位机根据接收到的图像信息判断橡胶条的外形、尺寸是否满足要求，不满足则对第一履带传送机构、第一传送辊机构、第一切刀机构的工作状态、参数进行修正，具体为：上位机将图像转换成灰度图，提取其特征点，先对其形状进行对比，判断切刀安装是否有偏差或橡胶条是否垂直履带；后对其尺寸进行计算，判断其是否满足加工精度，若不满足，则根据实际情况对相关机构的工作状态、参数进行调整；

上位机累计所加工的橡胶条的总长度，当其大于设定阈值时，上位机控制第一履带传送机构、第一传送辊机构、第一切刀机构、摄像装置及橡胶条平整机构暂定工作，然后控制翻转装置工作，使其带动橡胶条平整机构翻转设定角度，到达设定位置；

启动第三履带传送机构、第二传送辊机构和第三传送辊机构，第二传送辊机构将橡胶条平整机构上的橡胶条带到第三传送履带上进行传送；然后控制翻转装置带动橡胶条平整机构复位；

第三履带传送机构、第三传送辊机构、第二切刀机构按设定的运行速度工作，对第三传送履带上的橡胶进行传送、切割，得到所需的橡胶粒。

2.根据权利要求1所述的一种橡胶切粒系统，其特征在于，所述第一切刀机构的刀片竖向设置于第一传送辊机构后侧，并与第一传送辊机构的上辊的外圆周临近相切；所述第二切刀机构的刀片竖向设置于第三传送辊机构后侧，并与第三传送辊机构的上辊的外圆周临近相切。

3.根据权利要求1所述的一种橡胶切粒系统，其特征在于，所述两个切刀机构均为偏心轮曲柄滑块切刀机构。

4.根据权利要求1所述的一种橡胶切粒系统，其特征在于，所述第二传送辊机构与第三传送辊机构平行设置。

5.根据权利要求1所述的一种橡胶切粒系统，其特征在于，当翻转装置复位后，上位机控制第一履带传送机构、第一传送辊机构、第一切刀机构、摄像装置及橡胶条平整机构继续工作，开始新的橡胶条加工生产。

6.根据权利要求1所述的一种橡胶切粒系统，其特征在于，当摄像装置未检测到橡胶条时，上位机控制相关机构停止工作，并发出缺料警告。

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