CN114590561A - 一种物料导向装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种物料导向装置及方法，包括底座、对中板、对中驱动件以及转位件，底座的顶部固接有挡料板，所述挡料板开设有若干均匀布置的探测孔，各所述探测孔均设置有检测传感器；对中板滑动连接在所述挡料板的顶部；对中驱动件与所述对中板传动连接，所述对中驱动件驱动两所述对中板相互远离或靠近；转位件设置在所述底座的上方，所述转位件适于吸取并转位所述挡料板上的采样物料。本申请通过物料外形的特点使用矩阵布置传感器来判断物料的方向，判定物料方向不受外界环境的影响，可靠性高。

Description

一种物料导向装置及方法
技术领域
本发明属于金属板带材加工技术领域，具体地说，涉及一种物料导向装置及方法。
背景技术
在铝板带材加工过程中，自动化程度已经很普及，但是在质量检验环节，基本上还是以手工为主，这也成为实现生产、检验全流程自动化、智能化的痛点。质量检验环节涉及到生产车间、取样部门、检验部门等多个部门，工厂的智能化改造需要对检验流程进行再造，首先要实现的就是取样的自动化。目前铝板带材采样的方法是在轧机把板带材头尾部切下来之后作为采样物料，在每一块采样物料标示相关信息之后，通过运送小车拖到试样加工处进行加工，整个过程均是手工处理。
采样物料中剪切方向所在的边是直线，头部或者尾部方向由于板材在加工过程中受到轧制力的作用表现为中间拉伸长，两边拉伸短的曲线。为了实现对后续采样物料进行处理，便于自动化加工，在剪切采样物料之后需要对物料位置进行定向，使之在进入后续处理工序的时候其物料朝向是一致的，便于自动化取样。
现有技术的缺点：1、目前采用物料均是通过手工方式进行采集，还未有自动化装置来实现物料自动采集；2、现在在自动化生产线上采用智能相机+工业机器人的方式来对零件进行检测的方案比较多，这种方式需要使用视觉和工业机器人，成本较高。
有鉴于此，实有必要开发一种物料导向装置及方法，用以解决上述问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种物料导向装置及方法，实现采样物料的自动导向功能。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种物料导向装置，包括
底座，其顶部固接有挡料板，所述挡料板开设有若干均匀布置的探测孔，各所述探测孔均设置有检测传感器；
对中板，其滑动连接在所述挡料板的顶部；
对中驱动件，其与所述对中板传动连接，所述对中驱动件驱动两所述对中板相互远离或靠近；以及
转位件，其设置在所述底座的上方，所述转位件适于吸取并转位所述挡料板上的采样物料。
作为优选的是，所述对中驱动件包括
驱动元器件；
两相对啮合的齿轮，其转动连接在底板的衔杆上，任一所述齿轮与所述驱动元器件传动连接；
曲柄，其与所述齿轮转动连接；以及
连杆，其一端与所述曲柄转动连接，所述连杆的另外一端与所述对中板铰接。
作为优选的是，还包括安装架，其包括顶板和立柱，所述立柱固接在所述底座顶部的边缘处，所述顶板固接在所述立柱上，所述转位件连接在所述顶板的中部。
作为优选的是，所述转位件包括吸盘和吸盘驱动件，所述吸盘驱动件竖直固接在所述顶板的中部，所述吸盘传动连接在所述吸盘驱动件的底部。
作为优选的是，所述齿轮为直齿轮或斜齿轮或锥齿轮。
作为优选的是，所述底座两侧的支撑板做镂空处理。
作为优选的是，所述吸盘单次的转动角度为90°或180°或270°。
本申请还提供了一种物料导向方法，其应用于所述的一种物料导向装置，包括如下步骤
S1、挡料板放置采样物料并对中；
S2、检测传感器判断采样物料遮挡状态；
S3、转位件吸取采样物料并转位。
作为优选的是，步骤2包括
S21、划分检测传感器矩阵分布的尺寸；
S22、定义各传感器的编号为Ci，j，设置Ci，j的数值为0或1；
S23、判定各传感器的数值以及各传感器相邻传感器的数值；
S24、根据步骤S23判定的数值判断各传感器的标点类型，并判断标点区域的遮挡状态。
作为优选的是，标点包括
内部点，其判定条件为：
Ci，j-1＝1，Ci，j+1＝1，Ci-1，j＝1，Ci+1，j＝1；
左边界点或右边界点，其判定条件为：
Ci，j-1＝0，Ci，j+1＝1，Ci-1，j＝1，Ci+1，j＝1；
上边界点或下边界点，其判定条件为：
Ci，j-1＝1，Ci，j+1＝1，Ci-1，j＝0，Ci+1，j＝1；以及
特征点，其判定条件为：
Ci，j-1＝0，Ci，j+1＝1，Ci-1，j＝0，Ci+1，j＝1；
其中，当特征点满足Ci+1，j-1＝0时，该特征点为左顶点或右顶点，当特征点满足Ci+1，j-1＝1时，该特征点为判定点，若存在判定点，则该标点区域处于未被遮挡状态，若不存在判定点，则该标点区域处于遮挡状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：首先，本申请通过矩阵传感器的布置，可以适应不同宽度和长度的采样物料；其次，本申请中并不涉及视觉机器人，成本较低，具有市场优势；再次，本申请通过齿轮及多连杆装置的设置方式来完成对中的功用，对中精度高；再次，本申请通过物料外形的特点使用矩阵布置传感器来判断物料的方向，判定物料方向不受外界环境的影响，可靠性高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明一个实施方式提出的一种物料导向装置的结构示意图；
图2为根据本发明一个实施方式提出的一种物料导向装置的俯视图；
图3为根据本发明一个实施方式提出的一种物料导向装置中图2的A的局部示意图；
图4为根据本发明一个实施方式提出的一种物料导向方法中各检测传感器的分布示意图；
图5为根据本发明一个实施方式提出的一种物料导向方法中各检测传感器的编号示意图；
图6为根据本发明一个实施方式提出的一种物料导向方法中采样物料的第一个方向示意图；
图7为根据本发明一个实施方式提出的一种物料导向方法中采样物料的第二个方向示意图；
图8为根据本发明一个实施方式提出的一种物料导向方法中采样物料的第三个方向示意图；
图9为根据本发明一个实施方式提出的一种物料导向方法中采样物料的第四个方向示意图；
图10为根据本发明一个实施方式提出的一种物料导向方法的流程图；
图11为根据本发明一个实施方式提出的一种物料导向方法中步骤S2的流程图。
附图中涉及的附图标记和组成部分说明：
1-底座；11-衔杆；12-挡料板；121-探测孔；2-对中板；3-对中驱动件；31-齿轮；32-曲柄；33-连杆；4-安装架；41-立柱；42-顶板；5-转位件；51-吸盘驱动件；52-吸盘；6-采样物料。
具体实施方式
下面将通过具体实施方式对本发明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，都属于本发明保护的范围。
参考图1至图3，一种物料导向装置，包括底座1、对中板2、对中驱动件3、安装架4以及转位件5。本申请通过采样物料6外形的特点使用矩阵布置检测传感器来判断采样物料6的方向，判定采样物料6的方向时不受外界环境的影响，可靠性高。
具体的是，底座1作为整体装置的承重部件，用于对其它部件提供稳定额支撑，保证各部件功用时的稳定性，此外，底座1两侧的支撑板上进行对称的镂空设计，降低了材料的损耗，节约制造成本，符合轻量化的设计准则与规范，进一步的是，底座1的底部固接有衔杆11，使得底座1受力均匀，提高了底座1的稳定性，衔杆11也可为对中驱动件3提供支撑。
底座1的顶部设置有一块挡料板12，挡料板12上适于放置采样物料6，采样物料6的类型限定为金属板带材，但其具体的形状以及尺寸不做限定。挡料板12上均匀且对称的布置有若干个探测孔121，各个探测孔121内均设置有检测传感器，探测孔121的大小可根据实际的采样物料6的规格以及所需检测传感器的类型以及数量来进行灵活的设置，此外，探测孔121的形状亦可通过具体的检测传感器进行相应的选择，其形状具体可为圆孔、三角孔、其它异形孔等孔型。
具体的是，底座1的顶部两侧对称设置有两块对中板2，对中板2与底座1滑动连接，对中板2位于挡料板12的顶部。对中驱动件3设置在底座1的底部，驱动件与对中板2传动连接，在对中驱动件3的驱动下，两块对中板2可进行相互远离或相互靠近的功用动作。
承上的是，对中驱动件3包括驱动元器件(图中未视出)、两相对啮合的齿轮31、曲柄32、以及连杆33。驱动元器件具体可选用伺服电机或步进电机等动力源，驱动元器件作为主动件，并且与任一齿轮31传动连接，进而向齿轮31传输动力。两齿轮31为外啮合，两齿轮31均转动连接在衔杆11上，两齿轮31具体可选用规格相同的直齿轮或斜齿轮或锥齿轮，在本申请中齿轮31的转速相对较小，且传动比与传动效率要求不高，故本申请采用直齿轮作为优选的设计方案，其足以满足功用的需求，且其价格较低，便于控制整体的生产成本。两齿轮31上分别转动连接有曲柄32，曲柄32与连杆33的一端转动连接，连杆33的另外一端与对中板2交接，此处需要注意的是，挡料板12相对连杆33的位置设置设置有切槽，连杆33贯穿切槽并与对中板2铰接，切槽的设计避免了连杆33与其它部件在功用时发生干涉，保证功用了功用的有效性。
在上述的对中驱动件3中，齿轮31、曲柄32、连杆33以及对中板2相对配合运动并可在该局部范围内将其视为一副四连杆机构，其结构简单，响应速度快，并且可扩大输出路径的行程，提高了对金属板件的适用性。
具体的是，底座1的顶部还固接有安装架4，安装架4包括顶板42和立柱41，立柱41固接在底座1顶部的边缘处，且若干立柱41均匀分布，使的受力更加的均匀，顶板42固接在立柱41上，转位件5连接在顶板42的中部，进一步使得，转位件5设置于底座1的上方，转位件5适于吸取并转位挡料板12上的采样物料6。
承上的是，转位件5包括吸盘52和吸盘52驱动件51，吸盘52驱动件51竖直固接在顶板42的中部，吸盘52传动连接在吸盘52驱动件51的底部，吸盘52可在吸盘52驱动件51的驱动下可相对采样物料6完成上升或下降的功能，并且可吸取采样物料6进行多方向的转位。在采样物料6通过对中板2进行对中后，其布置的方向已经被初步地固定，由此，采样物料6在完成对中后，无须进行多次的角度调试，仅需通过吸盘52进行单次转动角度为90°或180°或270°的调整即可将采样物料6调整至预定的布置方向。
金属板带材头尾部采样物料6在被切下之后，物料在落入料台的时候处于任意方向，这样不便于后续的自动化处理，因此需要在料台对采样物料6进行定向处理，便于后续工序自动化处理。方向确定的过程为使用对中装置将物料进行对中，在对中之后，物料可能出现4种方向，通过检测传感器检测可以判断物料处于哪一种方向，然后根据物料的外形特点来确定检测传感器的矩形分布，以适应不同宽度和长度的物料。经过初步定位之后采样物料6可能会出现如，图6至图9所示的4种情况，根据检测情况判断左边和右边的遮挡情况，若未被遮挡，则状态为空，若有遮挡，则状态为遮挡，由此会形成左空右空、左空右遮挡、左遮挡右遮挡和左遮挡右空4种状态。
参考图10及图11，本发明还提供了一种物料导向方法，其应用于上述的一种物料导向装置，包括如下步骤
S1、挡料板12放置采样物料6并对中；
S2、检测传感器判断采样物料6遮挡状态；
S3、转位件5吸取采样物料6并转位。
为实现步骤2，现设计一组矩阵布置的检测传感器来判断采样物料6是否遮挡。检测传感器根据采样物料6的长度和宽度范围布置成矩阵形式，矩阵中横向和纵向检测传感器的间距为固定距离。在物料的左右两侧布置对称的传感器分布。如图4及图5所示为物料左侧传感器矩阵分布，行列的标号如图所示，总共n行和m列。
进一步的，步骤2包括
S21、划分检测传感器矩阵分布的尺寸；
S22、定义各传感器的编号为Ci，j，设置Ci，j的数值为0或1；其中，数值0表示采样物料6未被遮挡，数值1表示采样物料6被遮挡。
S23、判定各传感器的数值以及各传感器相邻传感器的数值；具体的是，对于每一个检测传感器的4个或者5个邻域单元状态进行判断，以此来确定矩阵中每一个标点的状态，如果Ci，j的值为0，则不需要判断邻域的值，只判断Ci，j的值为1的检测传感器单元。
S24、根据步骤S23判定的数值判断各传感器的标点类型，并判断标点区域的遮挡状态。
具体的是，标点包括内部点、左边界点、上边界点、特征点4大类，进一步的是内部点的判定条件为：
Ci，j-1＝1，Ci，j+1＝1，Ci-1，j＝1，Ci+1，j＝1；
左边界点判定条件为：
Ci，j-1＝0，Ci，j+1＝1，Ci-1，j＝1，Ci+1，j＝1；
上边界点的判定条件为：
Ci，j-1＝1，Ci，j+1＝1，Ci-1，j＝0，Ci+1，j＝1；
特征点的判定条件为：
Ci，j-1＝0，Ci，j+1＝1，Ci-1，j＝0，Ci+1，j＝1；
其中，特征点可以分为左顶点和判定点2种，当特征点满足Ci+1，j-1＝0时，该特征点为左顶点，当特征点满足Ci+1，j-1＝1时，该特征点为判定点，若存在判定点，则该标点区域处于未被遮挡状态，若不存在判定点，则该标点区域处于遮挡状态。
此外，物料右侧检测传感器的推导方法与之类似，也可以根据判定点判定区域为空状态或者遮挡状态。具体的是，左边界点的判定条件与右边界点的判定条件相同，上边界点的判定条件与下边界点的判定条件相同，上顶点的判定条件与下顶点的判定条件相同，其余标点的判定条件均相同，此处，值得注意的是，各右侧检测传感器的编号方向与左侧检测传感器的编号方向相反。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种物料导向装置，其特征在于，包括
底座，其顶部固接有挡料板，所述挡料板开设有若干均匀布置的探测孔，各所述探测孔均设置有检测传感器；
对中板，其滑动连接在所述挡料板的顶部；
对中驱动件，其与所述对中板传动连接，所述对中驱动件驱动两所述对中板相互远离或靠近；以及
转位件，其设置在所述底座的上方，所述转位件适于吸取并转位所述挡料板上的采样物料。
2.如权利要求1所述的一种物料导向装置，其特征在于，所述对中驱动件包括
驱动元器件；
两相对啮合的齿轮，其转动连接在底板的衔杆上，任一所述齿轮与所述驱动元器件传动连接；
曲柄，其与所述齿轮转动连接；以及
连杆，其一端与所述曲柄转动连接，所述连杆的另外一端与所述对中板铰接。
3.如权利要求1所述的一种物料导向装置，其特征在于，还包括安装架，其包括顶板和立柱，所述立柱固接在所述底座顶部的边缘处，所述顶板固接在所述立柱上，所述转位件连接在所述顶板的中部。
4.如权利要求3所述的一种物料导向装置，其特征在于，所述转位件包括吸盘和吸盘驱动件，所述吸盘驱动件竖直固接在所述顶板的中部，所述吸盘传动连接在所述吸盘驱动件的底部。
5.如权利要求2所述的一种物料导向装置，其特征在于，所述齿轮为直齿轮或斜齿轮或锥齿轮。
6.如权利要求1所述的一种物料导向装置，其特征在于，所述底座两侧的支撑板做镂空处理。
7.如权利要求4所述的一种物料导向装置，其特征在于，所述吸盘单次的转动角度为90°或180°或270°。
8.一种物料导向方法，其应用于权利要求1-7任一项所述的一种物料导向装置，其特征在于，包括如下步骤
S1、挡料板放置采样物料并对中；
S2、检测传感器判断采样物料遮挡状态；
S3、转位件吸取采样物料并转位。
9.如权利要求8所述的一种物料导向方法，其特征在于，步骤2包括
S21、划分检测传感器矩阵分布的尺寸；
S22、定义各传感器的编号为Ci，j，设置Ci，j的数值为0或1；
S23、判定各传感器的数值以及各传感器相邻传感器的数值；
S24、根据步骤S23判定的数值判断各传感器的标点类型，并判断标点区域的遮挡状态。
10.如权利要求9所述的一种物料导向方法，其特征在于，标点包括
内部点，其判定条件为：
Ci，j-1＝1，Ci，j+1＝1，Ci-1，j＝1，Ci+1，j＝1；
左边界点或右边界点，其判定条件为：
Ci，j-1＝0，Ci，j+1＝1，Ci-1，j＝1，Ci+1，j＝1；
上边界点或下边界点，其判定条件为：
Ci，j-1＝1，Ci，j+1＝1，Ci-1，j＝0，Ci+1，j＝1；以及
特征点，其判定条件为：
Ci，j-1＝0，Ci，j+1＝1，Ci-1，j＝0，Ci+1，j＝1；
其中，当特征点满足Ci+1，j-1＝0时，该特征点为左顶点或右顶点，当特征点满足Ci+1，j-1＝1时，该特征点为判定点，若存在判定点，则该标点区域处于未被遮挡状态，若不存在判定点，则该标点区域处于遮挡状态。
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