CN114770655A - 一种基于人工智能的自动化商标模切机及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于人工智能的自动化商标模切机，通过工业摄像机采集物料画面，然后通过建立一个位置稳定的坐标系来确定各商标图像的位置，具体的，通过确定两个商标图像之间的距离来确定后续的传输距离，从而保证沿物料传输方向上的精度，通过确定物料的偏移程度以及物料上图像位置在垂直于物料传输方向上的偏移程度，对刀盘的位置进行调整，从而保证垂直于物料传输方向上的剪切精度，相较于传统技术中手动进行调整，能够实现不停机实时调整的效果，保证了产品质量的同时，能够提升生产效率。

Description

一种基于人工智能的自动化商标模切机及其控制系统

技术领域

本发明属于包装印刷技术领域，具体的，涉及一种基于人工智能的自动化商标模切机及其控制系统。

背景技术

商标加工是以纸张、薄膜或者特种材料作为面料，在其上印刷图像文字等商标后，在面料的背面胶粘有保护纸，然后通过模切刀对图像位置进行剪切，但是由于机械链条等结构会出现变形的情况以及图像印刷的误差问题，因此在通过模切刀进行剪切时，会出现商标图像模切误差，导致剪切后商标图像出现损坏的问题，一般根据商标图像的大小，大部分情况误差均处于可接受范围，但是对于图像较小或者对精度要求较高的情况下进行生产时，会产生较高的残次品比例，影响生产效率，提升了生产成本，还需要时常停机进行检修调整，为了解决上述问题，提供一种能够根据生产实况实时进行调整的商标模切机及控制系统，本发明提出了以下技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于人工智能的自动化商标模切机及其控制系统，解决现有技术中模切机在图像较小或者对精度要求较高的情况下进行生产时，会产生较高的残次品比例，影响生产效率，提升了生产成本，还需要时常停机进行检修调整。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于人工智能的自动化商标模切机，包括模切结构，模切结构进料侧与出料侧分别设置有一个水平传导轮，两个水平传导轮远离模切结构的一侧均设置有纠偏辅助轮；

所述纠偏辅助轮包括中心轴与转动轴套，中心轴的两端固定，中心轴内设置有圆柱形空腔，圆柱形空腔内转动设置有丝杆；

转动轴套的内壁两端分别固定一个支撑轴承的外环，支撑轴承的内环固定连接有至少两个传导杆，中心轴上对应传导杆设置有贯穿中心轴侧壁的条形孔，传导杆滑动安装在该条形孔内，传导杆固定连接丝杠套的外壁，丝杠套的内壁与丝杆通过螺纹结构配合，丝杠套能够沿着圆柱形空腔的轴向往复滑动；

所述模切结构包括上模架与下模架，上模架与下模架之间设置有若干个驱动气缸；

所述上模架靠近下模架的一面上固定安装有刀盘安装架，刀盘安装架上滑动安装有刀盘，刀盘靠近下模架的一面上设置有模切刀，刀盘通过调节丝杆在垂直于物料传输方向上进行运动。

作为本发明的进一步方案，贯穿中心轴靠近两端的位置上设置有环形凹槽，环形凹槽内设置有连接环，连接环的内壁固定连接传导杆，连接环的外壁固定连接有支撑轴承的内环。

作为本发明的进一步方案，连接环的宽度小于支撑轴承的宽度，且连接环的外表面高出贯穿中心轴的表面，连接环滑动套接在环形凹槽上。

作为本发明的进一步方案，刀盘的两端设置有限位耳，限位耳上设置有螺纹孔，限位耳通过其上设置的螺纹孔套接在调节丝杆上。

作为本发明的进一步方案，上述的一种基于人工智能的自动化商标模切机的控制系统，包括：

光电传感器，设置在所述纠偏辅助轮与水平传导轮之间，光电传感器至少设置有两个，光电传感器设置在所传输的物料两侧，当物料在传输过程中对任一侧的光电传感器发出的激光进行遮挡时，则认为物料在传输过程中发生明显偏移；

定位模块，包括模切结构进料一侧水平传导轮与模切结构之间设置的工业摄像机与背景板，背景板与工业摄像机分别设置在水平传导轮与模切结构之间所传输物料的两面。

作为本发明的进一步方案，背景板与工业摄像机的位置均不发生改变，工业摄像机每经过t时间采集一次图像信息，并将其传输至数据处理模块，其中t为相邻两次物料停止传输并进行模切动作之间的时间间隔。

作为本发明的进一步方案，控制系统的工作方法包括如下步骤：

第一步，通过光电传感器监控纠偏辅助轮与水平传导轮之间物料的位置；

第二步，工业摄像机每经过t时间采集一次图像信息，并将其传输至数据处理模块，数据处理模块以背景板上的预设点为原点建立坐标系，并读取一个商标图像上的几个预设点的坐标，从而获取两个相邻商标图像之间的距离s、商标图像在垂直于物料传输方向上的位置偏移量y以及物料在垂直于物料传输方向上的位置偏移量y1；

第三步，设定两个商标图像之间的预设印刷距离为s2，当|s-s2|小于等于预设值s1时，则在完成上一个商标的模切后，物料的传输距离不变，仍旧为s2，若|s-s2|大于预设值s1时，则在完成上一个商标的模切后，修改物料传输距离为s；

若y+y1小于等于预设值y2，则在进行对应商标图像的模切时，不对刀盘的位置进行调整，若y+y1大于预设值y2，则在进行对应商标图像的模切时，将刀盘的位置向对应方向调整距离y+y1。

本发明的有益效果：

(1)本发明通过丝杆结构作为动力，对纠偏辅助轮中的转动轴套的位置进行微调，相较于传统的纠偏方式，能够大大提升调整精度，从而保证进入模切结构中的物料为水平输入，方便后续的模切工作以及定位工作的进行；

(2)本发明通过在贯穿中心轴靠近两端的位置上设置有环形凹槽，环形凹槽内设置有连接环，连接环的内壁固定连接传导杆，连接环的外壁固定连接有支撑轴承的内环，连接环的宽度小于支撑轴承的宽度，且连接环的外表面高出贯穿中心轴的表面；这种结构设计能够提升支撑轴承的宽度，有利于提升支撑轴承选型的通用性，另外还能够降低对贯穿中心轴与转动轴套的相对移动距离的影响；

(3)本发明通过工业摄像机采集物料画面，然后通过建立一个位置稳定的坐标系来确定各商标图像的位置，具体的，通过确定两个商标图像之间的距离来确定后续的传输距离，从而保证沿物料传输方向上的精度，通过确定物料的偏移程度以及物料上图像位置在垂直于物料传输方向上的偏移程度，对刀盘的位置进行调整，从而保证垂直于物料传输方向上的剪切精度，相较于传统技术中手动进行调整，能够实现不停机实时调整的效果，保证了产品质量的同时，能够提升生产效率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明一种基于人工智能的自动化商标模切机的结构示意图；

图2是本发明纠偏辅助轮的结构示意图；

图3是本发明模切结构的结构示意图。

图中：1、放卷轮；2、牵引轮；3、导向轮；4、纠偏辅助轮；5、模切结构；6、工业摄像机；7、收卷轮；8、水平传导轮；41、中心轴；42、转动轴套；43、圆柱形空腔；44、丝杆；45、支撑轴承；46、连接环；47、传导杆；48、环形凹槽；49、丝杠套；51、上模架；52、下模架；53、驱动气缸；54、刀盘安装架；55、刀盘；56、限位耳；57、调节丝杆；61、背景板。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种基于人工智能的自动化商标模切机，如图1至图3所示，包括放卷轮1，放卷轮1用于对待模切的原料进行放卷，放卷轮1排出的物料通过导向轮3进行导向，通过牵引轮2提供动力；

所述模切机还包括模切结构5，模切结构5进料侧与出料侧分别设置有一个水平传导轮8，两个水平传导轮8远离模切结构5的一侧均设置有纠偏辅助轮4，完成模切后物料直接通过收卷轮7进行收卷，或者将剪切的商标与残留的底纸进行分离后再通过收卷轮7进行收卷；

所述纠偏辅助轮4包括中心轴41与转动轴套42，中心轴41的两端固定安装，即中心轴41不会沿其轴线进行转动，中心轴41内设置有圆柱形空腔43，圆柱形空腔43内转动设置有丝杆44，丝杆44通过电机驱动进行转动；

转动轴套42的内壁两端分别固定一个支撑轴承45的外环，支撑轴承45的内环固定连接有至少两个传导杆47，中心轴41上对应传导杆47设置有贯穿中心轴41侧壁的条形孔，传导杆47滑动安装在该条形孔内，传导杆47固定连接丝杠套49的外壁，丝杠套49的内壁与丝杆44通过螺纹结构配合，丝杠套49能够沿着圆柱形空腔43的轴向往复滑动，且丝杠套49不会沿圆柱形空腔43的径向转动；

在本发明的一个实施例中，所述贯穿中心轴41靠近两端的位置上设置有环形凹槽48，环形凹槽48内设置有连接环46，连接环46的内壁固定连接传导杆47，连接环46的外壁固定连接有支撑轴承45的内环，连接环46的宽度小于支撑轴承45的宽度，且连接环46的外表面高出贯穿中心轴41的表面，连接环46滑动套接在环形凹槽48上；

这种结构设计能够提升支撑轴承45的宽度，有利于提升支撑轴承45选型的通用性，另外还能够降低对贯穿中心轴41与转动轴套42的相对移动距离的影响。

纠偏辅助轮4在工作时，通过电机驱动丝杆44转动，进而通过丝杠套49带动支撑轴承45与转动轴套42沿贯穿中心轴41的轴线运动；

所述模切结构5包括上模架51与下模架52，上模架51与下模架52之间设置有若干个驱动气缸53，通过驱动气缸53运动驱动上模架51反复靠近与远离下模架52，对经过上模架51与下模架52的物料进行剪切；

所述上模架51靠近下模架52的一面上固定安装有刀盘安装架54，刀盘安装架54上滑动安装有刀盘55，刀盘55靠近下模架52的一面上设置有模切刀，刀盘55的两端设置有限位耳56，限位耳56用于对刀盘55进行限位，限位耳56上设置有螺纹孔，限位耳56通过其上设置的螺纹孔套接在调节丝杆57上，通过电机驱动调节丝杆57转动能够驱动刀盘55在垂直于物料传输方向上进行运动，从而实现模切刀的位置调整。

上述的一种基于人工智能的自动化商标模切机的控制系统，包括：

光电传感器，设置在所述纠偏辅助轮4与水平传导轮8之间，光电传感器至少设置有两个，光电传感器设置在所传输的物料两侧，物料两侧的光电传感器之间的距离根据物料的宽度来进行确定，当物料在传输过程中对任一侧的光电传感器发出的激光进行遮挡时，则认为物料在传输过程中发生明显偏移，然后通过纠偏辅助轮4进行纠偏处理；

定位模块，包括模切结构5进料一侧水平传导轮8与模切结构5之间设置的工业摄像机6与背景板61，背景板61与工业摄像机6分别设置在水平传导轮8与模切结构5之间所传输物料的两面；

其中背景板61优选为纯色背景板，且处理系统能够对背景板61的颜色与物料的颜色进行区分；通过设置背景板61能够简化工业摄像机6采集画面的复杂程度，方便后续对商标图像的定位处理；

工作时，背景板61与工业摄像机6的位置均不发生改变，所述工业摄像机6每经过t时间采集一次图像信息，并将其传输至数据处理模块，其中t为相邻两次物料停止传输并进行模切动作之间的时间间隔，t为变化值，其根据物料传输速度以及相邻两个商标图形之间的距离决定；

信息传输模块，用于对光电传感器采集的信息以及工业摄像机6所采集的信息进行传输；

包括如下步骤：

第一步，通过光电传感器监控纠偏辅助轮4与水平传导轮8之间物料的位置，当物料在传输过程中对任一侧的光电传感器发出的激光进行遮挡时，则认为物料在传输过程中发生明显偏移，然后通过纠偏辅助轮4进行纠偏处理，保证模切结构5与水平传导轮8之间的物料位置端正；

第二步，工业摄像机6每经过t时间采集一次图像信息，并将其传输至数据处理模块，数据处理模块以背景板61上的预设点为原点建立坐标系，并读取一个商标图像上的几个预设点的坐标，从而获取两个相邻商标图像之间的距离s、商标图像在垂直于物料传输方向上的位置偏移量y以及物料在垂直于物料传输方向上的位置偏移量y1；

需要注意的是，其中商标图像上的几个预设点应当能够确定对应商标图像的位置；

第三步，设定两个商标图像之间的预设印刷距离为s2，当|s-s2|小于等于预设值s1时，则在完成上一个商标的模切后，物料的传输距离不变，仍旧为s2，若|s-s2|大于预设值s1时，则在完成上一个商标的模切后，修改物料传输距离为s；

同样，若y+y1小于等于预设值y2，则在进行对应商标图像的模切时，不对刀盘55的位置进行调整，若y+y1大于预设值y2，则在进行对应商标图像的模切时，将刀盘55的位置向对应方向调整距离y+y1；

其中s1与y2根据精度要求设定，避免频繁调整，对设备的准确性与稳定性造成影响；y与y1值在进行计算时，设定一个偏移方向的值为正值，对应的相反方向的值则为负值。

本发明通过工业摄像机6采集物料画面，然后通过建立一个位置稳定的坐标系来确定各商标图像的位置，具体的，通过确定两个商标图像之间的距离来确定后续的传输距离，从而保证沿物料传输方向上的精度，通过确定物料的偏移程度以及物料上图像位置在垂直于物料传输方向上的偏移程度，对刀盘55的位置进行调整，从而保证垂直于物料传输方向上的剪切精度，相较于传统技术中手动进行调整，能够实现不停机实时调整的效果，保证了产品质量的同时，能够提升生产效率。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示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、以及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，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且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。因此，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。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，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连接，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种基于人工智能的自动化商标模切机，包括模切结构，其特征在于，模切结构进料侧与出料侧分别设置有一个水平传导轮，两个水平传导轮远离模切结构的一侧均设置有纠偏辅助轮；

所述纠偏辅助轮包括中心轴与转动轴套，中心轴的两端固定，中心轴内设置有圆柱形空腔，圆柱形空腔内转动设置有丝杆；

转动轴套的内壁两端分别固定一个支撑轴承的外环，支撑轴承的内环固定连接有至少两个传导杆，中心轴上对应传导杆设置有贯穿中心轴侧壁的条形孔，传导杆滑动安装在该条形孔内，传导杆固定连接丝杠套的外壁，丝杠套的内壁与丝杆通过螺纹结构配合，丝杠套能够沿着圆柱形空腔的轴向往复滑动；

所述模切结构包括上模架与下模架，上模架与下模架之间设置有若干个驱动气缸；

所述上模架靠近下模架的一面上固定安装有刀盘安装架，刀盘安装架上滑动安装有刀盘，刀盘靠近下模架的一面上设置有模切刀，刀盘通过调节丝杆在垂直于物料传输方向上进行运动。

2.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的自动化商标模切机，其特征在于，贯穿中心轴靠近两端的位置上设置有环形凹槽，环形凹槽内设置有连接环，连接环的内壁固定连接传导杆，连接环的外壁固定连接有支撑轴承的内环。

3.根据权利要求2所述的一种基于人工智能的自动化商标模切机，其特征在于，连接环的宽度小于支撑轴承的宽度，且连接环的外表面高出贯穿中心轴的表面，连接环滑动套接在环形凹槽上。

4.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的自动化商标模切机，其特征在于，刀盘的两端设置有限位耳，限位耳上设置有螺纹孔，限位耳通过其上设置的螺纹孔套接在调节丝杆上。

5.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的自动化商标模切机的控制系统，包括：

光电传感器，设置在所述纠偏辅助轮与水平传导轮之间，光电传感器至少设置有两个，光电传感器设置在所传输的物料两侧，当物料在传输过程中对任一侧的光电传感器发出的激光进行遮挡时，则认为物料在传输过程中发生明显偏移；

定位模块，包括模切结构进料一侧水平传导轮与模切结构之间设置的工业摄像机与背景板，背景板与工业摄像机分别设置在水平传导轮与模切结构之间所传输物料的两面。

6.根据权利要求5所述的一种基于人工智能的自动化商标模切机的控制系统，其特征在于，背景板与工业摄像机的位置均不发生改变，工业摄像机每经过t时间采集一次图像信息，并将其传输至数据处理模块，其中t为相邻两次物料停止传输并进行模切动作之间的时间间隔。

7.根据权利要求6所述的一种基于人工智能的自动化商标模切机的控制系统，其特征在于，控制系统的工作方法包括如下步骤：

第一步，通过光电传感器监控纠偏辅助轮与水平传导轮之间物料的位置；

第二步，工业摄像机每经过t时间采集一次图像信息，并将其传输至数据处理模块，数据处理模块以背景板上的预设点为原点建立坐标系，并读取一个商标图像上的几个预设点的坐标，从而获取两个相邻商标图像之间的距离s、商标图像在垂直于物料传输方向上的位置偏移量y以及物料在垂直于物料传输方向上的位置偏移量y1；

第三步，设定两个商标图像之间的预设印刷距离为s2，当|s-s2|小于等于预设值s1时，则在完成上一个商标的模切后，物料的传输距离不变，仍旧为s2，若|s-s2|大于预设值s1时，则在完成上一个商标的模切后，修改物料传输距离为s；

若y+y1小于等于预设值y2，则在进行对应商标图像的模切时，不对刀盘的位置进行调整，若y+y1大于预设值y2，则在进行对应商标图像的模切时，将刀盘的位置向对应方向调整距离y+y1。

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