CN113548794A - 一种浮法玻璃生产的优化切割设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及玻璃制造技术领域，本发明公开了一种浮法玻璃生产的优化切割设备，包括输送线，沿输送线的输送方向依次设置的缺陷检测单元、切割单元和转运机械手。本发明还公开了一种浮法玻璃生产的优化切割方法，包括以下步骤：步骤一、获取缺陷信息；步骤二、合并缺陷；步骤三、生成切割区域；步骤四、切割作业；步骤五、转运。本发明在一块已知长度、宽度以及缺陷信息的浮法玻璃板面上，优先规划质量较好的玻璃原片，并保证玻璃原板的利用率较大，以使得切割所得玻璃成品的销售总价最高，取代了玻璃切割完成后才对玻璃产品进行的质量检测，可一定程度提高玻璃成品的销售价格，提高经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃制造技术领域，具体为一种浮法玻璃生产的优化切割设备及方法。
背景技术
在大部分的平面玻璃的生产过程中，会使用一种“浮法玻璃生产法”的工艺。该工艺首先会将沙子、碳酸钠等原料在一个大熔炉中融化，然后将液态玻璃在条带状容器中冷却，之后将得到的玻璃条带切割成大块的矩形玻璃原料，最后将原料按顺序堆放后送至加工车间切割。玻璃原料的加工过程是按照特定的切割方案，将原料切割成客户所要求的成品矩形玻璃，并且保证成品玻璃按照规定的顺序生成。受生产工艺的限制，玻璃原料上往往会有少量的气泡和杂质存在，这些气泡和杂质被统称为缺陷或瑕疵，而在设计玻璃的切割方案时，缺陷绝不能够出现在成品中，也不能够出现在任一刀的切割位置上。
目前，在浮法玻璃切割过程中采用的传统切割方法，即按照设定好的规格尺寸进行切割，仅能提高玻璃原板的利用率，并没有根据不同的缺陷种类、大小和数量，针对提高玻璃原板优等品切出率进行优化分析，无法使浮法玻璃厂家在现有工艺技术条件下，进一步提高经济效益。
因此，研发一种浮法玻璃生产的优化切割设备及方法，以提高玻璃原板优等品切出率，将具有重大的技术意义和经济意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种浮法玻璃生产的优化切割设备及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，一方面，本发明提供如下技术方案：一种浮法玻璃生产的优化切割设备，包括输送线，沿输送线的输送方向依次设置的缺陷检测单元、切割单元和转运机械手；
所述缺陷检测单元，包括设于输送线上方且提供准直光照射玻璃原材的LED阵列，设于输送线上方且采集玻璃原材的图像信息的线阵相机，以及设于输送线旁侧且采用图像差影法处理图像信息得到缺陷信息的主机，所述主机以玻璃原材的左下顶点为坐标原点，根据缺陷信息建立缺陷坐标区域，并上传给切割单元；
所述切割单元，设于输送线上方，其包括激光切割机，驱动激光切割机三维移动的三维移动平台，以及控制三维移动平台的位移控制器；
所述转运机械手，设于输送线上方，用于抓取和转运产品。
可选的，所述缺陷信息包括玻璃原材上的缺陷种类信息、缺陷数量信息和缺陷大小信息。
可选的，所述三维移动平台包括呈纵向跨设于输送线前后两侧的龙门架，固定安装于龙门架上的X轴滑台，固定安装于X轴滑台的滑块端的Y轴滑台，以及固定安装于Y轴滑台的滑块端的Z轴滑台，所述Z轴滑台的滑块端固定安装有激光切割机。
可选的，所述X轴滑台、Y轴滑台和Z轴滑台为步进电机驱动的丝杆传动式电动滑台，所述激光切割机为二氧化碳激光器。
可选的，所述位移控制器包括与主机电连接的微控制器，与微控制器电连接且向三维移动平台中电机输入电脉冲信号的步进电机控制器，以及为微控制器和步进电机控制器提供电源的电源模块；所述微控制器为STM32F103RET6型微控制器，所述步进电机控制器为A3977型步进电机控制器。
另一方面，本发明还提供如下技术方案：一种浮法玻璃生产的优化切割方法，包括以下步骤：
步骤一、获取缺陷信息：输送线将玻璃原材输送至缺陷检测单元下方后，缺陷检测单元检测玻璃原材，得到缺陷信息；
步骤二、合并缺陷：缺陷检测单元对有纵向冲突或横向冲突的缺陷进行合并，得到合并后的缺陷；
步骤三、生成切割区域：缺陷检测单元将合并后的缺陷，以及无纵向冲突和横向冲突的缺陷作为切割区域上传至切割单元；
步骤四、切割作业：输送线将玻璃原材输送至切割单元下方后，切割单元按切割区域进行玻璃切割，得到无缺陷的成品和有缺陷的废品；
步骤五、转运：转运机械手抓取成品和废品，并送往指定的存放区域。
可选的，所述缺陷信息用元组(xi，yi，wi，hi)分类表示，其中i为缺陷在玻璃原材上的索引，xi和yi为缺陷i相对于玻璃原材的左下顶点的坐标，且xi按i由小到大的顺序排列，wi和hi为缺陷i的宽度和长度。
可选的，所述缺陷检测单元对于两个纵向冲突的两个缺陷(xj，yj，wj，hj)和xk，yk，wk，hk)进行合并时，其中1≤j＜k≤i，且xj≤xk≤xj+wj，若yj≤yk，则两者合并后的缺陷为(xj，yj，xk+wk-xj，yk+hk-yj)，若yj＞yk，则两者合并后的缺陷为(xj，yk，xk+wk-xj，yj+hj-yk)；
所述缺陷检测单元对于两个横向冲突的两个缺陷(xm，ym，wm，hm)和xn，yn，wn，hn)进行合并时，其中1≤m＜n≤i，且ym≤yn≤ym+hm，若ym≤yn，则两者合并后的缺陷为(xm，ym，xn+wn-xm，yn+hn-ym)，若ym＞yn，则两者合并后的缺陷为(xm，yn，xn+wn-xm，ym+hm-yn)。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
1.本发明在一块已知长度、宽度以及缺陷信息的浮法玻璃板面上，优先规划质量较好的玻璃原片，并保证玻璃原板的利用率较大，以使得切割所得玻璃成品的销售总价最高，取代了玻璃切割完成后才对玻璃产品进行的质量检测，可一定程度提高玻璃成品的销售价格，提高经济效益；
2.本发明采用对存在纵向冲突或横向冲突的缺陷进行合并，避免激光切割机切割到缺陷，以达到激光切割机一刀切的目的。
附图说明
图1为本发明中优化切割设备的结构示意图；
图2为本发明中优化切割方法的流程图。
图中：1、输送线；2、缺陷检测单元；3、切割单元；4、转运机械手。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：请参阅图1，本发明提供了一种浮法玻璃生产的优化切割设备，包括输送线1，沿输送线1的输送方向依次设置的缺陷检测单元2、切割单元3和转运机械手4。
缺陷检测单元2，包括设于输送线1上方且提供准直光照射玻璃原材的LED阵列，设于输送线1上方且采集玻璃原材的图像信息的线阵相机，以及设于输送线1旁侧且采用图像差影法处理图像信息得到缺陷信息的主机。图像差影法是将玻璃原材图像与无缺陷标准玻璃图像相对应的像素做相减运算，从而得到缺陷信息，缺陷信息包括玻璃原材上的缺陷种类信息、缺陷数量信息和缺陷大小信息。主机以玻璃原材的左下顶点为坐标原点，根据缺陷信息建立缺陷坐标区域，并上传给切割单元3。
切割单元3，设于输送线1上方，其包括激光切割机，驱动激光切割机三维移动的三维移动平台，以及控制三维移动平台的位移控制器。三维移动平台包括呈纵向跨设于输送线1前后两侧的龙门架，固定安装于龙门架上的X轴滑台，固定安装于X轴滑台的滑块端的Y轴滑台，以及固定安装于Y轴滑台的滑块端的Z轴滑台，Z轴滑台的滑块端固定安装有激光切割机。X轴滑台、Y轴滑台和Z轴滑台为步进电机驱动的丝杆传动式电动滑台，激光切割机为二氧化碳激光器。位移控制器包括与主机电连接的微控制器，与微控制器电连接且向三维移动平台中电机输入电脉冲信号的步进电机控制器，以及为微控制器和步进电机控制器提供电源的电源模块；微控制器为STM32F103RET6型微控制器，步进电机控制器为A3977型步进电机控制器。
转运机械手4，设于输送线1上方，用于抓取和转运产品。转运机械手4为常规带玻璃吸盘的六轴搬运机械手。
请参阅图2，基于上述一种浮法玻璃生产的优化切割设备的优化切割方法，包括以下步骤：
步骤一、获取缺陷信息：输送线1将玻璃原材输送至缺陷检测单元2下方后，缺陷检测单元2检测玻璃原材，得到缺陷信息；
步骤二、合并缺陷：缺陷检测单元2对有纵向冲突或横向冲突的缺陷进行合并，得到合并后的缺陷；
步骤三、生成切割区域：缺陷检测单元2将合并后的缺陷，以及无纵向冲突和横向冲突的缺陷作为切割区域上传至切割单元3；
步骤四、切割作业：输送线1将玻璃原材输送至切割单元3下方后，切割单元3按切割区域进行玻璃切割，即激光切割机沿着缺陷的左下顶点坐标和右上顶点坐标进行切割，得到无缺陷的成品和有缺陷的废品；
步骤五、转运：转运机械手4抓取成品和废品，并送往指定的存放区域。
缺陷信息用元组(xi，yi，wi，hi)分类表示，其中i为缺陷在玻璃原材上的索引，xi和yi为缺陷i相对于玻璃原材的左下顶点的坐标，且xi按i由小到大的顺序排列，wi和hi为缺陷i的宽度和长度。元组(xi，yi，wi，hi)表示缺陷坐在的矩形区域，也为玻璃原材上待切割的区域。当两个缺陷存在纵向冲突或横向冲突时，激光切割机会切割到缺陷，即激光切割机不能一刀切，此时需要对纵向冲突或横向冲突的缺陷做合并，以达到激光切割机一刀切的目的。
缺陷检测单元2对于两个纵向冲突的两个缺陷(xj，yj，wj，hj)和(xk，yk，wk，hk)进行合并时，其中1≤j＜k≤i，且xj≤xk≤xj+wj，若yj≤yk，则两者合并后的缺陷为(xj，yj，xk+wk-xj，yk+hk-yj)，若yj＞yk，则两者合并后的缺陷为(xj，yk，xk+wk-xj，yj+hj-yk)；
缺陷检测单元2对于两个横向冲突的两个缺陷(xm，ym，wm，hm)和(xn，yn，wn，hn)进行合并时，其中1≤m＜n≤i，且ym≤yn≤ym+hm，若ym≤yn，则两者合并后的缺陷为(xm，ym，xn+wn-xm，yn+hn-ym)，若ym＞yn，则两者合并后的缺陷为(xm，yn，xn+wn-xm，ym+hm-yn)。
本发明在一块已知长度、宽度以及缺陷信息的浮法玻璃板面上，优先规划质量较好的玻璃原片，并保证玻璃原板的利用率较大，以使得切割所得玻璃成品的销售总价最高，取代了玻璃切割完成后才对玻璃产品进行的质量检测，可一定程度提高玻璃成品的销售价格，提高经济效益。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种浮法玻璃生产的优化切割设备，其特征在于：包括输送线(1)，沿输送线(1)的输送方向依次设置的缺陷检测单元(2)、切割单元(3)和转运机械手(4)；
所述缺陷检测单元(2)，包括设于输送线(1)上方且提供准直光照射玻璃原材的LED阵列，设于输送线(1)上方且采集玻璃原材的图像信息的线阵相机，以及设于输送线(1)旁侧且采用图像差影法处理图像信息得到缺陷信息的主机，所述主机以玻璃原材的左下顶点为坐标原点，根据缺陷信息建立缺陷坐标区域，并上传给切割单元(3)；
所述切割单元(3)，设于输送线(1)上方，其包括激光切割机，驱动激光切割机三维移动的三维移动平台，以及控制三维移动平台的位移控制器；
所述转运机械手(4)，设于输送线(1)上方，用于抓取和转运产品。
2.根据权利要求1所述的一种浮法玻璃生产的优化切割设备，其特征在于：所述缺陷信息包括玻璃原材上的缺陷种类信息、缺陷数量信息和缺陷大小信息。
3.根据权利要求1所述的一种浮法玻璃生产的优化切割设备，其特征在于：所述三维移动平台包括呈纵向跨设于输送线(1)前后两侧的龙门架，固定安装于龙门架上的X轴滑台，固定安装于X轴滑台的滑块端的Y轴滑台，以及固定安装于Y轴滑台的滑块端的Z轴滑台，所述Z轴滑台的滑块端固定安装有激光切割机。
4.根据权利要求3所述的一种浮法玻璃生产的优化切割设备，其特征在于：所述X轴滑台、Y轴滑台和Z轴滑台为步进电机驱动的丝杆传动式电动滑台，所述激光切割机为二氧化碳激光器。
5.根据权利要求4所述的一种浮法玻璃生产的优化切割设备，其特征在于：所述位移控制器包括与主机电连接的微控制器，与微控制器电连接且向三维移动平台中电机输入电脉冲信号的步进电机控制器，以及为微控制器和步进电机控制器提供电源的电源模块；所述微控制器为STM32F103RET6型微控制器，所述步进电机控制器为A3977型步进电机控制器。
6.一种浮法玻璃生产的优化切割方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、获取缺陷信息：输送线(1)将玻璃原材输送至缺陷检测单元(2)下方后，缺陷检测单元(2)检测玻璃原材，得到缺陷信息；
步骤二、合并缺陷：缺陷检测单元(2)对有纵向冲突或横向冲突的缺陷进行合并，得到合并后的缺陷；
步骤三、生成切割区域：缺陷检测单元(2)将合并后的缺陷，以及无纵向冲突和横向冲突的缺陷作为切割区域上传至切割单元(3)；
步骤四、切割作业：输送线(1)将玻璃原材输送至切割单元(3)下方后，切割单元(3)按切割区域进行玻璃切割，得到无缺陷的成品和有缺陷的废品；
步骤五、转运：转运机械手(4)抓取成品和废品，并送往指定的存放区域。
7.根据权利要求6所述的一种浮法玻璃生产的优化切割方法，其特征在于：所述缺陷信息用元组(xi，yi，wi，hi)分类表示，其中i为缺陷在玻璃原材上的索引，xi和yi为缺陷i相对于玻璃原材的左下顶点的坐标，且xi按i由小到大的顺序排列，wi和hi为缺陷i的宽度和长度。
8.根据权利要求7所述的一种浮法玻璃生产的优化切割方法，其特征在于：所述缺陷检测单元(2)对于两个纵向冲突的两个缺陷(xj，yj，wj，hj)和(xk，yk，wk，hk)进行合并时，其中1≤j＜k≤i，且xj≤xk≤xj+wj，若yj≤yk，则两者合并后的缺陷为(xj，yj，xk+wk-xj，yk+hk-yj)，若yj＞yk，则两者合并后的缺陷为(xj，yk，xk+wk-xj，yj+hj-yk)；
所述缺陷检测单元(2)对于两个横向冲突的两个缺陷(xm，ym，wm，hm)和(xn，yn，wn，hn)进行合并时，其中1≤m＜n≤i，且ym≤yn≤ym+hm，若ym≤yn，则两者合并后的缺陷为(xm，ym，xn+wn-xm，yn+hn-ym)，若ym＞yn，则两者合并后的缺陷为(xm，yn，xn+wn-xm，ym+hm-yn)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211026 |