CN115284636A - 一种用于制鞋的自动化加工方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及自动化生产领域，具体公开了一种用于制鞋的自动化加工方法及设备，通过上料，将成型的物料放置于运输机构的工位上并通过工位对物料进行固定；搬运，通过运输机构将各工位上的物料通过下述各工艺步骤进行加工；其中，各所述工艺步骤具体包括喷胶、印花、压膜和喷耐磨剂其中一种或其中任意几种的依次组合；下料，将完成加工的物料从工位上取下送入成品区。本发明通过集成喷胶、印花、压膜和喷耐磨剂的加工工艺，一次性对成型的鞋底或鞋面进行加工，通过自动化生产流程提高了加工效率与加工精度的稳定性；通过采用流水线与多轴机械臂来串联鞋底的各生产工艺，更高效的提高鞋底的生产效率与加工精度，减少人力成本。
Description
技术领域
本发明涉及自动化生产领域，尤其涉及一种用于制鞋的自动化加工方法及设备。
背景技术
随着现代制造技术的提高，以及人民生活水平的提高，服装鞋饰的市场不断增长，市场对相关行业的产量需求也与日俱增，其中，鞋底作为人们穿衣出行必备的鞋子基础部件，对产量的需求逐年增长。
由于用人成本与工厂用地的成本不断提高，现有的鞋类加工厂竞争白热化，如何更高更快成本更低的完成鞋底的生产加工，是企业生存的根本。现有的鞋底加工工艺，普遍分为直接注塑成型与成型后再加工定性两种方法，直接注塑成型依靠特殊的配方将耐磨剂、防滑剂等添加剂混合在鞋底的注塑材料中，使注塑出来的鞋底直接具备耐磨性、防滑性、轻便性与舒适性等特征，加工便捷，设备投入小，然而专用的添加剂成本高昂，且只在鞋底的上下两面起作用，从而导致鞋底的材料成本居高不下，且外观一次成型，如需特殊外观，其印花的耐磨性与防滑性不佳。
而鞋底先通过热熔材料注塑成型，或是采用皮革等材料加工成型后，再进行喷涂印刷等表面处理的加工工艺，则可以最大化的节约材料成本，然而现有的鞋底加工工序繁琐，需要大量人力投入生产制造环节进行分工合作，加工的人工与设备成本较高，审查效率不稳定，且各岗位效率难以统一。特别是针对需要经过喷胶、印花、压膜、清洁、喷耐磨剂工序所生产的皮革制品类鞋底，虽然满足了鞋底的外观、耐磨、防滑等需要，但是需要各工序配套的大量生产设备与操作人员，使鞋底的加工成本居高不下。
发明内容
为了克服现有的鞋底生产中材料成本与加工成本居高不下的问题，本发明提供一种用于制鞋的自动化加工方法及设备。
本发明采用的技术方案是：一种用于制鞋的自动化加工方法，包括步骤如下：
上料，将成型的物料放置于运输机构的工位上并通过工位对物料进行固定；
搬运，通过运输机构将各工位上的物料通过下述各工艺步骤进行加工；其中，各所述工艺步骤具体包括喷胶、印花、压膜和喷耐磨剂其中一种或其中任意几种的依次组合；
喷胶，通过机械视觉对物料进行定位，通过第一六轴喷涂机器人从工位上抓取物料并对其进行喷胶加工，并通过第一烘干机烘干胶水；
印花，通过四轴机器人抓取物料放置到印花机模具上，通过印花机对物料进行气囊挤压印花，通过第二烘干机烘干印花；
压膜，通过四轴机器人将物料放入压膜机中进行压膜加工；
喷耐磨剂，通过多工位压紧机对多个所述工位上的物料进行压紧固定，通过擦底机器人对物料进行擦底，通过第二六轴喷涂机器人对物料喷涂耐磨剂，并通过第三烘干机对喷涂后的耐磨剂进行烘干；
下料，将完成加工的物料从工位上取下送入成品区。
作为优选地，所述运输机构是传送带、搬运机器人和多轴机械臂其中的一种或其任意组合。
优选地，还包括工艺步骤如下：
对齐，通过机械视觉对物料进行识别定位，根据物料的定位调整工位的位置使物料对齐加工坐标。
优选地，所述对齐的工艺步骤分别设置于上料、喷胶、印花的工艺步骤之后。
优选地，还包括工艺步骤如下：
清洗，通过清洗机对压膜加工之后的物料进行清洗，并通过第四烘干机对物料进行烘干。
优选地，喷胶质检，通过机械视觉对物料的喷胶结果进行检测，并将喷胶后存在瑕疵的物料移出生产设备；
印花质检，通过机械视觉对物料的印花结果进行检测，并将印花后存在瑕疵的物料移出生产设备；
压膜质检，通过机械视觉对物料的压膜结果进行检测，并将压膜后存在瑕疵的物料移出生产设备。
优选地，每个所述工位上设有唯一可识别编码，每个所述工艺步骤前后均读取唯一可识别编码，依据唯一可识别编码执行对应工艺步骤，并记录该工位上物料的生产信息。
优选地，还包括通过数字孪生优化系统对工艺步骤的进行优化；
其中，所述数字孪生优化系统包括物理空间子系统、数字孪生模型、虚拟空间子系统和优化模型；
所述物理空间子系统，用于通过信号采集，获取物料加工设备的装配工况状况、物料加工设备的生产工况状况；
所述数字孪生模型，用于根据所述物理空间子系统提供的物料加工设备信号采集数据，并根据所述物料加工设备信号采集数据获得物料加工设备的本体设备孪生数据、装配过程孪生数据、生产过程孪生数据和性能孪生数据；
所述虚拟空间子系统，用于根据所述数字孪生模型传递的信息进行三维物理模型、虚拟智能装配场景、虚拟智能生产场景的模拟；
所述优化模型，用于通过深度学习算法，根据虚拟空间子系统的模拟结果，对本体设备孪生数据、装配过程孪生数据、生产过程孪生数据和性能孪生数据进行迭代优化，输出优化结果。
本发明还公开了一种用于制鞋的自动化加工设备，包括：上料组件、搬运组件，加工组件和下料组件；
所述上料组件，用于将成型的物料放置于运输机构的工位上并通过工位对物料进行固定；
所述搬运组件，用于通过运输机构将各工位上的物料通过加工组件进行加工；
所述加工组件，包括喷胶模块、印花模块、压膜模块和喷耐磨剂模块其中一种或其中任意几种的依次组合；
喷胶模块，用于通过机械视觉对物料进行定位，通过第一六轴喷涂机器人从工位上抓取物料并对其进行喷胶加工，并通过第一烘干机烘干胶水；
印花模块，用于通过四轴机器人抓取物料放置到印花机模具上，通过印花机对物料进行气囊挤压印花，通过第二烘干机烘干印花；
压膜模块，用于通过四轴机器人将物料放入压膜机中进行压膜加工；
喷耐磨剂模块，用于通过多工位压紧机对多个所述工位上的物料进行压紧固定，通过擦底机器人对物料进行擦底，通过第二六轴喷涂机器人对物料喷涂耐磨剂，并通过第三烘干机对喷涂后的耐磨剂进行烘干；
所述下料组件，用于将完成加工的物料从工位上取下送入成品区。
本发明的有益效果是：
(1)通过集成喷胶、印花、压膜和喷耐磨剂的加工工艺，一次性对成型的鞋底或鞋面进行加工，通过自动化生产流程提高了加工效率与加工精度的稳定性。
(2)通过采用流水线与多轴机械臂来串联鞋底的各生产工艺，更高效的提高鞋底的生产效率与加工精度，减少人力成本。
优选地，本发明还通过数字孪生技术，结合模型三维仿真、物联网、虚拟化、数字化的技术手段，将鞋底生产设备的各种属性映射到虚拟空间中，形成数字镜像，从而帮助生产人员重新设计与优化鞋底生产线的设备装配与参数优化，进一步提高鞋底的生产效率，提高生产设备的利用率，节约人力成本。
附图说明
下文将结合说明书附图对本发明进行进一步的描述说明，其中：
图1为本发明其中一个实施例的鞋底生产工艺流程图。
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。
参见图1，是本发明其中一个实施例，制鞋的生产工艺中主要是对鞋底、鞋梆、鞋面、鞋垫等部位的加工，本实施例具体公开了一种用于鞋底的自动化加工方法，本实施例用于实现用于成型后的鞋底自动化加工，生产流程依次包括：自动喷胶、自动印花、自动压膜、自动清洁、自动喷耐磨剂的生产步骤；生产节拍满足：节拍≤16s/双(2475双/天，每天11小时)。
本实施例的鞋底加工方法包括步骤如下：
S1、上料，将成型的鞋底放置于运输机构的工位上并通过工位对鞋底进行固定；
S2、搬运，通过运输机构将各工位上的鞋底通过下述各工艺步骤进行加工；其中，各所述工艺步骤具体包括喷胶、印花、压膜和喷耐磨剂其中一种或其中任意几种的依次组合；
S21、喷胶，通过机械视觉对鞋底进行定位，通过第一六轴喷涂机器人从工位上抓取鞋底并对其进行喷胶加工，并通过第一烘干机烘干胶水；
S22、印花，通过四轴机器人抓取鞋底放置到印花机模具上，通过印花机对鞋底进行气囊挤压印花，通过第二烘干机烘干印花；
S23、压膜，通过四轴机器人将鞋底放入压膜机中进行压膜加工；
S24、喷耐磨剂，通过多工位压紧机对多个所述工位上的鞋底进行压紧固定，通过擦底机器人对鞋底进行擦底，通过第二六轴喷涂机器人对鞋底喷涂耐磨剂，并通过第三烘干机对喷涂后的耐磨剂进行烘干；
S3、下料，将完成加工的鞋底从工位上取下送入成品区。
其中，所述运输机构包括传送带和四轴机器人，通过接力传递使鞋底和工位依次运输。印花工艺采用自动热印技术，进行图案或花纹的热转印。
优选地，本实施例还包括工艺步骤如下：
S211、对齐，通过机械视觉对鞋底进行识别定位，根据鞋底的定位调整工位的位置使鞋底对齐加工坐标。
上述S211、对齐步骤分别设置于上料、喷胶、印花的工艺步骤之后。
优选地，本实施例还包括工艺步骤如下：
S231、清洗，通过清洗机对压膜加工之后的鞋底进行清洗，并通过第四烘干机对鞋底进行烘干。
优选地，还包括分步骤如下：
S212、喷胶质检，通过机械视觉对鞋底的喷胶结果进行检测，并将喷胶后存在瑕疵的鞋底移出生产设备；
S221、印花质检，通过机械视觉对鞋底的印花结果进行检测，并将印花后存在瑕疵的鞋底移出生产设备；
S232、压膜质检，通过机械视觉对鞋底的压膜结果进行检测，并将压膜后存在瑕疵的鞋底移出生产设备。
上述喷胶质检、印花质检和压膜质检，均是通过机械视觉对组装完成的成品进行缺陷检测，是通过工业相机获取成品的深度图像和灰度图像，通过深度图像和灰度图像的结合，生成成品的3维检测模型，通过深度学习算法迭代出的缺陷识别模型，对3维检测模型进行缺陷识别，并判断识别到的缺陷是否超过预设阈值。
优选地，每个所述工位上设有唯一可识别编码，每个所述工艺步骤前后均读取唯一可识别编码，依据唯一可识别编码执行对应工艺步骤，并记录该工位上鞋底的生产信息。
优选地，还包括通过数字孪生优化系统对工艺步骤的进行优化；
其中，所述数字孪生优化系统包括物理空间子系统、数字孪生模型、虚拟空间子系统和优化模型；
所述物理空间子系统，用于通过信号采集，获取鞋底加工设备的装配工况状况、鞋底加工设备的生产工况状况；
所述数字孪生模型，用于根据所述物理空间子系统提供的鞋底加工设备信号采集数据，并根据所述鞋底加工设备信号采集数据获得鞋底加工设备的本体设备孪生数据、装配过程孪生数据、生产过程孪生数据和性能孪生数据；
所述虚拟空间子系统，用于根据所述数字孪生模型传递的信息进行三维物理模型、虚拟智能装配场景、虚拟智能生产场景的模拟；
所述优化模型，用于通过深度学习算法，根据虚拟空间子系统的模拟结果，对本体设备孪生数据、装配过程孪生数据、生产过程孪生数据和性能孪生数据进行迭代优化，输出优化结果。
本实施例的数字孪生优化的具体实现方法包括步骤如下：
A1、在物理空间子系统内选取物理实体作为建立三维可视化的物理模型，并确定物理实体的几何属性、运动属性、功能属性、几何外形和机械结构，确定仿真和评估优化条件；
A2、在数字孪生模型内建立可控制的逻辑模型，将物理模型映射到数字孪生模型内的逻辑模型，通过图形描述数字孪生模型的组成要素、组织结构和运行机制，将几何属性、运动属性、功能属性和加工设备状态反到物理空间子系统中；
A3、在数字孪生模型内将所述逻辑模型转换为基于可视化图像的仿真模型；
A4、根据所述仿真模型，获取实时数据和历史数据，对所述仿真模型进行训练和优化，提取所述仿真模型的输出与实际输出最接近时的外部才是，将仿真结果反馈到所述物理空间子系统中的物理模型内；
A5、对所述物理模型的输出结果与所述逻辑模型的数据结果进行一致性和置信度验证；
A6、获取当前的满足一致性验证条件的所述逻辑模型，根据数据采集结果，通过数据挖掘和多源数据融合算法在线的更替所述逻辑模型中的数据；
A7、通过所述虚拟空间子系统，用于所述逻辑模型和所述物理实体的几何属性、运动属性、功能属性、几何外形和机械结构，进行在线的所述物理空间子系统和所述虚拟空间子系统之间的数据交互，并通过目标函数最小化的方式优化所述逻辑模型。
作为本发明的另一实施例，本实施例公开了一种用于制鞋的自动化加工设备，包括：上料组件、搬运组件，加工组件和下料组件；
所述上料组件，用于将成型的物料放置于运输机构的工位上并通过工位对物料进行固定；
所述搬运组件，用于通过运输机构将各工位上的物料通过加工组件进行加工；
所述加工组件，包括依次设置的喷胶模块、印花模块、压膜模块和喷耐磨剂模块；
喷胶模块，用于通过机械视觉对物料进行定位，通过第一六轴喷涂机器人从工位上抓取物料并对其进行喷胶加工，并通过第一烘干机烘干胶水；
印花模块，用于通过四轴机器人抓取物料放置到印花机模具上，通过印花机对物料进行气囊挤压印花，通过第二烘干机烘干印花；
压膜模块，用于通过四轴机器人将物料放入压膜机中进行压膜加工；
喷耐磨剂模块，用于通过多工位压紧机对多个所述工位上的物料进行压紧固定，通过擦底机器人对物料进行擦底，通过第二六轴喷涂机器人对物料喷涂耐磨剂，并通过第三烘干机对喷涂后的耐磨剂进行烘干；
所述下料组件，用于将完成加工的物料从工位上取下送入成品区。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于制鞋的自动化加工方法，其特征在于，包括步骤如下：
上料，将成型的物料放置于运输机构的工位上并通过工位对物料进行固定；
搬运，通过运输机构将各工位上的物料通过下述各工艺步骤进行加工；其中，各所述工艺步骤具体包括喷胶、印花、压膜和喷耐磨剂其中一种或其中任意几种的依次组合；
喷胶，通过机械视觉对物料进行定位，通过第一六轴喷涂机器人从工位上抓取物料并对其进行喷胶加工，并通过第一烘干机烘干胶水；
印花，通过四轴机器人抓取物料放置到印花机模具上，通过印花机对物料进行气囊挤压印花，通过第二烘干机烘干印花；
压膜，通过四轴机器人将物料放入压膜机中进行压膜加工；
喷耐磨剂，通过多工位压紧机对多个所述工位上的物料进行压紧固定，通过擦底机器人对物料进行擦底，通过第二六轴喷涂机器人对物料喷涂耐磨剂，并通过第三烘干机对喷涂后的耐磨剂进行烘干；
下料，将完成加工的物料从工位上取下送入成品区。
2.根据权利要求1所述的一种用于制鞋的自动化加工方法，其特征在于，所述运输机构是传送带、搬运机器人和多轴机械臂其中的一种或其任意组合。
3.根据权利要求1所述的一种用于制鞋的自动化加工方法，其特征在于，还包括工艺步骤如下：
对齐，通过机械视觉对物料进行识别定位，根据物料的定位调整工位的位置使物料对齐加工坐标。
4.根据权利要求3所述的一种用于制鞋的自动化加工方法，其特征在于，所述对齐的工艺步骤分别设置于上料、喷胶、印花的工艺步骤之后。
5.根据权利要求1所述的一种用于制鞋的自动化加工方法，其特征在于，还包括工艺步骤如下：
清洗，通过清洗机对压膜加工之后的物料进行清洗，并通过第四烘干机对物料进行烘干。
6.根据权利要求1所述的一种用于制鞋的自动化加工方法，其特征在于，
喷胶质检，通过机械视觉对物料的喷胶结果进行检测，并将喷胶后存在瑕疵的物料移出生产设备；
印花质检，通过机械视觉对物料的印花结果进行检测，并将印花后存在瑕疵的物料移出生产设备；
压膜质检，通过机械视觉对物料的压膜结果进行检测，并将压膜后存在瑕疵的物料移出生产设备。
7.根据权利要求1所述的一种用于制鞋的自动化加工方法，其特征在于，每个所述工位上设有唯一可识别编码，每个所述工艺步骤前后均读取唯一可识别编码，依据唯一可识别编码执行对应工艺步骤，并记录该工位上物料的生产信息。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种用于制鞋的自动化加工方法，其特征在于，还包括通过数字孪生优化系统对工艺步骤的进行优化；
其中，所述数字孪生优化系统包括物理空间子系统、数字孪生模型、虚拟空间子系统和优化模型；
所述物理空间子系统，用于通过信号采集，获取物料加工设备的装配工况状况、物料加工设备的生产工况状况；
所述数字孪生模型，用于根据所述物理空间子系统提供的物料加工设备信号采集数据，并根据所述物料加工设备信号采集数据获得物料加工设备的本体设备孪生数据、装配过程孪生数据、生产过程孪生数据和性能孪生数据；
所述虚拟空间子系统，用于根据所述数字孪生模型传递的信息进行三维物理模型、虚拟智能装配场景、虚拟智能生产场景的模拟；
所述优化模型，用于通过深度学习算法，根据虚拟空间子系统的模拟结果，对本体设备孪生数据、装配过程孪生数据、生产过程孪生数据和性能孪生数据进行迭代优化，输出优化结果。
9.一种用于制鞋的自动化加工设备，其特征在于，包括：上料组件、搬运组件，加工组件和下料组件；
所述上料组件，用于将成型的物料放置于运输机构的工位上并通过工位对物料进行固定；
所述搬运组件，用于通过运输机构将各工位上的物料通过加工组件进行加工；
所述加工组件，包括喷胶模块、印花模块、压膜模块和喷耐磨剂模块其中一种或其中任意几种的依次组合；
喷胶模块，用于通过机械视觉对物料进行定位，通过第一六轴喷涂机器人从工位上抓取物料并对其进行喷胶加工，并通过第一烘干机烘干胶水；
印花模块，用于通过四轴机器人抓取物料放置到印花机模具上，通过印花机对物料进行气囊挤压印花，通过第二烘干机烘干印花；
压膜模块，用于通过四轴机器人将物料放入压膜机中进行压膜加工；
喷耐磨剂模块，用于通过多工位压紧机对多个所述工位上的物料进行压紧固定，通过擦底机器人对物料进行擦底，通过第二六轴喷涂机器人对物料喷涂耐磨剂，并通过第三烘干机对喷涂后的耐磨剂进行烘干；
所述下料组件，用于将完成加工的物料从工位上取下送入成品区。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116516695A (zh) * | 2023-06-09 | 2023-08-01 | 江苏蓝丝羽家用纺织品有限公司 | 一种耐磨印花面料一体成型工艺 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN116516695A (zh) * | 2023-06-09 | 2023-08-01 | 江苏蓝丝羽家用纺织品有限公司 | 一种耐磨印花面料一体成型工艺 |
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