CN113814960A - 压板装置、压料取料方法及自动分拣系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种压板装置、压料取料方法及自动分拣系统，该压板装置包括：基座、活动夹板、Z轴驱动组件以及Z轴滑动组件基座，基座的一侧设置有上夹板和下夹板；活动夹板活动设置在上夹板与下夹板之间；Z轴驱动组件包括设置在上夹板上的驱动螺杆以及设置在活动夹板上的螺纹孔；Z轴滑动组件包括设置在下夹板上的滑块以及与滑块适配的滑轨；滑轨与活动夹板连接。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，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喷码机构，在需要压板的位置进行喷码标记；安装压板装置，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

压板装置、压料取料方法及自动分拣系统

技术领域

本发明涉及自动分拣领域，涉及一种压板装置、压料取料方法及自动分拣系统。

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压板装置、压料取料方法及自动分拣系统，该压板装置包括：

基座，所述基座的一侧设置有上夹板和下夹板；

活动夹板，活动设置在所述上夹板与下夹板之间；所述活动夹板与所述上夹板平行设置；

Z轴驱动组件，包括设置在所述上夹板上的驱动螺杆以及设置在所述活动夹板上的螺纹孔；

Z轴滑动组件，包括设置在所述下夹板上的滑块以及与所述滑块适配的滑轨；所述滑轨与所述活动夹板连接。

优选的，所述上夹板的下表面向上延伸设置有台阶，所述台阶用于压板时废料的限位。

优选的，所述滑轨与所述活动夹板垂直设置。

优选的，所述滑轨包括沿Z轴且朝外设置的轨道槽以及设置在所述轨道槽底部供所述滑块通过的缺口。

优选的，所述滑块包括与所述轨道槽适配的导向块、一端与所述导向块连接，另一端与所述下夹板连接的螺杆以及设置在所述导向块远离所述螺杆一侧表面的凹槽，所述凹槽用于所述导向块与轨道槽的调节。

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；

按照压料路径信息驱动自动喷码机构，在需要压板的位置进行喷码标记；

根据喷码标记安装所述压板装置；

根据取料路径信息和压板装置位置信息生成压板置避障区域；

根据取料路径信息及避障区域信息驱动取料机械手完成取料。

优选的，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。

优选的，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；

安装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；

安装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。

优选的，根据取料路径信息和压板装置位置信息生成压板置避障区域，包括：

获取并预设所述压板装置的上夹板尺寸信息及所述机械手的端拾器尺寸信息；

将压板装置的上夹板尺寸信息和位置信息与所述机械手的端拾器尺寸及位置信息对比；

根据比对结果，设定所述上夹板与所述端拾器安全距离。

本发明还提供了一种自动分拣系统采用上述的压料取料方法。

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。通过调节驱动螺杆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。取料时因为压板装置有一定的体积，抓取工件的机械手(端拾器)不能与压板装置干涉，利用驱动螺杆调节所述活动压板对对不同的工件的固定，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。

本发明的压板装置结构简单，在下料过程中，压板装置获取料板的形状，计算出废料的大概形状，喷码标记安装压板装置，根据取料路径信息和压板装置位置信息生成压板置避障区域，避免了抓取工件的抓手(端拾器)不能与压板装置发生干涉现象。压板装置固定废料。在切割完毕后，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。

附图说明

图1为本发明一实施例中压板装置使用状态的结构示意图；

图2为本发明一实施例中局部的结构示意图；

图3为图1实施例中压板装置的结构示意图；

图4为本发明一实施例中压料取料方法的流程图。

其中，10-压板装置，11-基座、111-上夹板、112-下夹板、113-台阶、12-活动夹板、13-Z轴驱动组件、131-驱动螺杆、132-螺纹孔、14-Z轴滑动组件、141-滑轨、141a-轨道槽、141b-缺口、142-滑块、20-工件、30-废料、1-分拣机器人、2-电磁吸盘、3-支架、4-自动喷码机构、5-吸取板链线、6-钢板切割件。

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至图3，本发明提出一种压板装置，该压板装置10包括：基座11、活动夹板12、Z轴驱动组件13以及Z轴滑动组件14；其中，基座11为一端开口的夹具设置，所述基座11的一侧设置有上夹板111和下夹板112；所述活动夹板12活动设置在所述上夹板111与下夹板112之间；所述活动夹板12与所述上夹板111平行设置；所述Z轴驱动组件13，包括设置在所述上夹板111上的驱动螺杆131以及设置在所述活动夹板12上的螺纹孔132；所述Z轴滑动组件14，包括设置在所述下夹板112上的滑块142以及与所述滑块142适配的滑轨141；所述滑轨141与所述活动夹板12连接。所述Z轴滑动组件14用于所述活动夹板12靠近或远离所述上夹板111的导向；通过Z轴驱动组件13，所述活动夹板12靠近或远离所述上夹板111实现对废料30的稳定。

具体的，所述上夹板111的下表面向上延伸设置有台阶113，所述台阶113用于压板时废料30的限位。所述上夹板111的下表面设置的台阶113抵接废料30，实现对废料30水平方向的限位。

在本发明的其中一实施例中，所述滑轨141与所述活动夹板12垂直设置。所述滑轨141用于所述活动夹板12沿Z轴方向运动的导向。

在本发明的其中一实施例中，所述滑轨141包括沿Z轴且朝外设置的轨道槽141a以及设置在所述轨道槽141a底部供所述滑块142通过的缺口141b。所述滑块142的一端设置在所述轨道槽141a内，底部与所述下夹板112固定连接。

具体的，所述滑块142包括与所述轨道槽141a适配的导向块、一端与所述导向块连接，另一端与所述下夹板112连接的螺杆以及设置在所述导向块远离所述螺杆一侧表面的凹槽，所述螺杆贯通设置在所述缺口141b内，所述凹槽用于所述导向块与轨道槽141a的调节，使用起子经过所述凹槽对所述导向块驱动，事先所述导向块与轨道槽141a的微调。进一步地，所述导向块为圆形导向块。

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20拾取过程中工件20防偏移的问题，该场景通常需要获取工件20的位置及形状后持续稳定完成整板的工件20分拣，可根据不同工件20形状对压板位置做调整。通过调节驱动螺杆131可适应不同工件20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20位置及形状后，稳定、快速、精确的完成对各类工件20的分拣，避免分拣过程中废料带起并掉落在其他工件20上，避免在分拣过程中，对工件20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20的拾取稳定性更高，方便后续工件20的拾取。取料时因为压板装置10有一定的体积，抓取工件20的机械手(端拾器)不能与压板装置10干涉，利用驱动螺杆131调节所述活动压板对对不同的工件20的固定，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2

本发明还提出一种压料取料方法，参照图3，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，通过设置在压板装置10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20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20进行标识，由此可获取各工件20的位置信息。具体的，工业相机拍照获取工件20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20的外形轮廓。将套图信息中工件20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20。

S30根据工件20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20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20的取料位置，并按照取料顺序在工件20标注对应的序号，根据工件20的轮廓信息标记工件20的名称，在放料区按照不同的工件20名称规划出不同的次级放料区，工件20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20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20的各像素点的位置信息后往工件20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。在本步骤中，PLC将活动夹板12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，废料的边缘不能与活动夹板12的轮廓模型的边缘交叠。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。

S40按照压料路径信息驱动自动喷码机构，在需要压板的位置进行喷码标记；

在该实施例中，自动喷码机构采用市场上常见的喷码设备进行喷码标记，如激光喷码机，使用软件偏转激光束，利用激光的高温直接烧灼需标识的产品表面，形成字体或图案。如济南菲浦机械生成的激光喷码机。喷码标记根据前面步骤中计算的压料路径信息在指定的废料位置进行确定。

S50根据喷码标记安装所述压板装置10；

本实施例中，压板装置采用手动方式安装。

S60根据取料路径信息和压板装置10位置信息生成压板避障区域；取料时因为压板装置10有一定的体积，抓取工件20的机械手(端拾器)不能与压板装置10干涉；所述避障区域计算方法：将基座11的头部尺寸信息和位置信息与端拾器尺寸及位置信息对比，将基座11边缘和端拾器边缘设定安全距离，压板装置10的尺寸和端拾器尺寸信息提前输入系统。

S70根据取料路径信息及避障区域信息驱动取料机械手完成取料。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20取出并转运至设定位置。

在下料过程中，压板装置10固定废料。在切割完毕后，夹爪将工件20提升码垛。可解决废料被带起干预分拣的问题。

实施例3

在本发明的另一实施例中，所述根据工件20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20的位置信息和料板的图像信息，获取废料30的位置信息；

根据废料30的位置信息生成压料路径信息。

在本步骤中，PLC根据工件20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，废料的边缘不能与活动夹板12的边缘交叠。

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；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，然后由PLC控制取料机械手完成在第一取料区的取料作业。

本发明还提供了一种自动分拣系统采用上述的压料取料方法。

本申请的实施例中分拣机器人1的分拣部件为电磁吸盘2，电磁吸盘2用以吸取板链线5上传送的钢板切割件6中的各个切割件，板链线5上方跨设有支架3，支架上设置有自动喷码机构3，自动喷码机构3可沿所述支架3的在钢板的投影范围内移动，自动喷码机构的喷码范围正投影于所述钢板切割件6。所述自动喷码机构3包括设置在所述支架3上的X向移动组件、设置在所述X向移动组件上的Y向移动组件以及设置在所述Y向移动组件上的喷码机；所述X向移动组件驱动所述Y向移动组件在X向上的移动，所述Y向移动组件驱动所述喷码机在Y向上的移动，进而实现喷码机在钢板切割件6范围内的喷码。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 (10)

1.一种压板装置，其特征在于，包括：

基座，所述基座的一侧设置有上夹板和下夹板；

活动夹板，活动设置在所述上夹板与下夹板之间；所述活动夹板与所述上夹板平行设置；

Z轴驱动组件，包括设置在所述上夹板上的驱动螺杆以及设置在所述活动夹板上的螺纹孔；

Z轴滑动组件，包括设置在所述下夹板上的滑块以及与所述滑块适配的滑轨；所述滑轨与所述活动夹板连接。

2.根据权利要求1所述的压板装置，其特征在于，所述上夹板的下表面向上延伸设置有台阶，所述台阶用于压板时废料的限位。

3.根据权利要求1所述的压板装置，其特征在于，所述滑轨与所述活动夹板垂直设置。

4.根据权利要求1所述的压板装置，其特征在于，所述滑轨包括沿Z轴且朝外设置的轨道槽以及设置在所述轨道槽底部供所述滑块通过的缺口。

5.根据权利要求4所述的压板装置，其特征在于，所述滑块包括与所述轨道槽适配的导向块、一端与所述导向块连接，另一端与所述下夹板连接的螺杆以及设置在所述导向块远离所述螺杆一侧表面的凹槽，所述凹槽用于所述导向块与轨道槽的调节。

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喷码机构，在需要压板的位置进行喷码标记；

根据喷码标记安装如权利要求1至5任一所述的压板装置；

根据取料路径信息和压板装置位置信息生成压板置避障区域；

根据取料路径信息及避障区域信息驱动取料机械手完成取料。

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。

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；

安装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；

安装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。

9.根据权利要求6所述的压料取料方法，其特征在于，根据取料路径信息和压板装置位置信息生成压板置避障区域，包括：

获取并预设所述压板装置的上夹板尺寸信息及所述机械手的端拾器尺寸信息；

将压板装置的上夹板尺寸信息和位置信息与所述机械手的端拾器尺寸及位置信息对比；

根据比对结果，设定所述上夹板与所述端拾器安全距离。

10.一种自动分拣系统，其特征在于，采用权利要求6-9任一所述的压料取料方法。

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