CN116449832A - 工业机器人在纺织工厂的智能应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工业机器人在纺织工厂的智能应用，包括开纱箱取出纱锭，将纱锭放至AGV小车，按规划路径运行到指定的织布机旁，取下AGV小车内的纱锭，放置到织布机旁众多的树状料架的指定挂枝上，所述的AGV小车上配有柔性抓手的机器人和人工智能3D机器视觉，所述的AGV小车为无尾AGV小车，其内部采用电池供电；AGV小车采用激光或磁导航根据调度系统的指令在整个车间内无障碍有序穿梭运行；在3D机器视觉的辅助下运行至织布机旁，机器人将放置在AGV小车上暂存料架里的纱锭一一取出精准放置到织布机旁众多的树状料架的指定挂枝上，完成各种纱锭的及时上料动作。

Description

工业机器人在纺织工厂的智能应用

技术领域

本发明涉及一种工业机器人的工业应用，特别涉及到纺织厂内人员密集的挂纱部分的采用机器人替代人工的应用。

背景技术

现有通过挂纱进行织布的企业从纱锭拆箱到最终布匹入库所有工序的物料包括纱锭及布卷搬运全部是由人工完成。由于这种纺织工厂均具有一定的生产规模，占用生产面积较大，大多数工厂按生产流程将各工序分布在不同的楼面从上到下进行流水生产作业，对物料的传送运输要求更高难度更大。由于现在采用的基本都是先进的自动织布机，生产效率很高，就需要生产物料的传递运输效率非常高，这样需要大量的人工进行长距离、快节奏、高强度、长时间（现在的民企基本是采用二班倒工作制）的生产作业。另外由于织布机产生的噪音很大，有时高达100dB，会对工人的听力造成严重影响；生产过程中纱线产生的粉尘，纤维，也可能引发工人气道阻塞性疾病，同时也会损害工人的肺部，也可能会引起肺炎。

纺织行业就业的局限性很大，男性基本不会从事该行业，基本都是女性，而选择在这种纺织行业的工作单一、高分贝噪音和粉尘很多的环境里进行高强度体力劳作的女性越来越少。这就导致了其岗位的工人已经越来越难招聘，不能满足企业的用工需求，已经严重制约了企业的产能。

现有技术中申请号 202210504423 ，专利名称一种纺织机工作状态实时监测系统及方法，该专利申请中，同样采用了机器人代替人工进行更换纱锭，具体判断纱锭时是否需要更换，则是采用的图像采集系统完成的，具体是对纱架进行定点定时拍照，统过图像分析判断纱锭中纱线是否还在，从而向机器人发送指令，要求更换特定的纱锭。

从上述方法中，我们不难看出来，上述方式方法中，对于中央控制系统要求很高，特别是对于大型纺织厂来说，数据更加难以处理。还有，在实际工作过程中，纱锭是成对出现的，其中一个纱锭的头线与另一个纱定的尾线要连接，这种线的连接，机器是没有办法实现的。这必须采用人工实现，那么如何通知人工，通过什么样的方式通知工人。而现有技术中并没有给出解决上述问题的方案。

发明内容

针对上述问题，本发明实际解决的问题是如何从根本上解决总控制系统的数据处理量的问题。

为解决上述问题，本发明提出，一种工业机器人在纺织工厂的智能应用，包括开纱箱取出纱锭，将纱锭放至AGV小车，按规划路径运行到指定的织布机旁，取下AGV小车内的纱锭，放置到织布机旁众多的树状料架的指定挂枝上，其特征在于：所述的AGV小车上配有柔性抓手的机器人和人工智能3D机器视觉，所述的AGV小车为无尾AGV小车，其内部采用电池供电；AGV小车采用激光或磁导航根据调度系统的指令在整个车间内无障碍有序穿梭运行；在3D机器视觉的辅助下运行至织布机旁，机器人将放置在AGV小车上暂存料架里的纱锭一一取出精准放置到织布机旁众多的树状料架的指定挂枝上，完成各种纱锭的及时上料动作；树状料架上设有传感器，多个传感器信息通过纱锭检测控制器与中央控制系统控制通讯；所述的AGV小车在同一车间内，设置有多辆；调度系统、AGV小车、3D机器视觉、机器人均由中央控制系统控制。

本发明解决上述数据冗余的方法主要是，采用传感器对纱锭进行检测，在纱锭用完后方才触发，这样信号触发后方才发生一次数据处理，触发信号经过纱锭检测控制器进行数据预处理，处理完后送到中央控制系统,由此，减少了数据处理量。在制作本系统时，本领域人员会发现，中央控制系统需要处理的数据太多，包括但不仅限于传感器，还有包括与AGV小车进行通讯，实现无人驾驶，同时还要检测车量上的纱绽数，通知人工接线，故障报警等。正是由到如此多的信息都需要到中央控制器上去处理，因此，给中央控制器造成了相当大的处理难度。鉴于此，采用传感器的方式进行处理，一方面会减少信号处理量，另一方面采用纱锭检测控制器首先对传感器中的信息进行优先处理，通过部分传感信号的集中处理，进一步减少中央控制系统的的处理量。本方案中仍然有一些辅助的附加功能，如采用电池为AGV小车进行供电，无需拖拽长长的线缆，但是由于机器人工作需要交流电，因此，仍然需要直交转换。虽然已经采用了传感器信号触发更换纱锭的方法，但为防止抓取错误，仍然需要为机器人配置人工智能3D机器视觉，从而更加保险判断出纱锭位置以及纱锭是否真的需要更换。

对上述技术方案作进一步的细化，所述的开纱箱取出纱锭是由开箱机和取纱锭机器人构成，根据纱箱的整体重量，选择合适规格的工业机器人，机器人配上柔性机器人抓手后，底座固定，根据中央控制系统的指令按动作编程对放置在指定区域托盘卡板上的纱箱进行有序拆垛，并搬运到运输带上自动定位，由开箱机自动将纸箱封口拆封开启翻转。纱箱封口自动开启后，用取纱锭工业机器人配上柔性机器人抓手后，根据中央控制系统的指令按动作编程一次性将箱内所有纱锭全部抓取出箱，然后平稳搬运到AGV小车上或者搬运到各楼层分配的墙外轿厢平台上（或不同车间分配的运输线单元格）定位，按中央控制系统的命令将各组纱锭运输到指定位置。

众所周知，纱锭是从线厂采购而来，线厂将线纺好成锭，装入箱中；在纺布时，就需要开箱取纱，那么开箱以往是采用人工开箱取纱，由于装线的纱锭较重，因此，现在同样采取机器人取纱锭，本方案的目的在于，开箱机，取纱锭，统一由中央控制系统控制完成，这样便与上一方案的传感器传送信息，以及装纱锭，结合在一起，形成一个完整的统一的供应链。

对上述技术方案作进一步的改进，所述的无尾AGV小车上设有无线通讯设备，采用直流电源供电；该直流电源同时为调度系统、AGV小车行走、3D机器视觉以供直流电，转换为交流电后为其上的机器人供电。

对上述技术方案作进一步的改进，每个树状料架上至少设有两个纱锭挂架，两个纱锭挂架之间留有一定的距离，所述的传感器置于两个纱锭挂架之间；所述的两纱锭的连接线穿过传感器装置；所述的传感器装置是由传感器安装盒、传感器和触发机构构成；传感器安装于传感器安装盒内，触发机构置与传感器安装盒连接；纱锭线穿过触发机构置与传感器安装盒之间。

对上述技术方案作进一步的改进，所述的传感器为反射式光电感传感器，所述的触发机构为一盖板，传感器置于安装盒内，盖板盖住传感器的光发射口；盖板的一端与安装盒活动连接；连接线置于盖板之下；连接线拉直后连接线抬起盖板；反射式光电传感器触法。

工业机器人根据中央控制系统的指令将纱锭箱搬运到开箱机放料位，由开箱机自动将纸箱封口拆封开启翻转；

对上述技术方案作进一步的改进，纱箱封口通过开箱机自动开启后，用一台工业机器人根据中央控制系统的指令将箱内所有纱锭全部抓取出箱，然后搬运到待各楼层分配的墙外轿厢平台上定位，按中央控制系统的命令将各组纱锭运输到指定位置；

在各个织布楼面设置工业机器人配上柔性机器人抓手后，根据中央控制系统的指令将轿厢内一个平台上整组纱锭全部抓取搬运到AGV小车暂存料架上；

纱锭运料AGV小车上配有工业机器人和暂存料架；根据中央控制系统及集成调度系统让暂存料架里放满纱锭；

纱锭运料AGV小车根据调度系统的指令在车间有序穿梭运行；

集成在纱锭运料AGV小车上的工业机器人运行到织布机旁定位后，根据中央控制系统的指令按动作编程在3D机器视觉的辅助下将放置在AGV小车上暂存料架里的纱锭一一取出精准放置到织布机旁众多的树状料架的指定挂枝上，完成纱锭的及时上料动作。

对上述技术方案作进一步的改进，在每一对的纱锭之间均设一个纱锭检测传感器，每个传感器的信号都会送到纱锭检测控制器，每台纺织机用一套纱锭检测控制器，每台控制器可接收512个信号，每台控制器通过以太网将每台控制器上纱锭的状态反馈至中央控制系统；

循环货梯根据每层的需求及时到达相应的楼层，纱锭运料AGV小车到达指定的上料区使各楼层卸料机器人从循环货梯中卸料；

循环货梯每层配备检测开关检测有无纱锭，在运行至纱锭存放层时若检测到有纱锭，取纱锭机器人无须上料，货梯继续往下运行；各个楼层纱锭运料AGV小车需要上料时检测循环货梯中有无纱锭，若无纱锭，货梯继续往下运行检测，直至有纱锭时停止，以便取料；

纱箱拆垛机器人按动作程序将纱锭箱拆垛，依次放置在自动开箱机放料处，通过自动开箱机程序进行开箱动作，取纱锭机器人将箱子里面的6桶纱锭一次性取出并放置在循环货梯中；循环货梯通过中央控制器的指令到达相应的楼层，同时纱锭运料AGV小车也已到达指定的取料位置点，每层楼对应的卸料机器人逐一将纱锭放置在纱锭运料AGV小车暂存料架上；

中央控制系统配备无线通讯模块，在接收到纱锭运料AGV小车已到取料位置点的信息后，中央控制系统会输出信号给每层楼对应的卸料机器人，此时卸料机器人会将循环货梯内的6桶纱锭一次性抓起放入纱锭运料AGV小车暂存料架上；纱锭运料AGV小车上的纱锭检测控制器检测到纱锭位已装满后，就会离开取料位置点，通过中央控制器发送指令给每层楼的纱锭运料AGV小车控制器，去往需要放纱锭的织布机旁树架指定位置；根据纱锭检测控制器的信号，结合3D视觉检测，纱锭运料AGV小车上的挂纱机器人更精准的将暂存料架上的纱锭挂在相应的纱架上，再根据指令去往下一个需要挂纱地方；纱锭运料AGV小车运行遵循就近原则，能更快的提高工作效率；

每台纺织工作区有一个呼叫按钮，当一卷布织好后自动下料并按下呼叫按钮后，呼叫信息通过无线通讯传输至中央处理器来控制成品运料AGV小车，通知成品运料AGV小车到达发出呼叫的工作区，自动将整卷布匹放到成品运料AGV小车暂存料架上，操作成品运料AGV小车上的控制器，选定成品堆放区库位代码后，成品运料AGV小车会载着布卷到达指定成品堆放库区进行卸料；在布卷卸下后, 成品运料AGV小车到等待区处于下次被呼叫状态；

AGV小车在暂存料架上有料的时候若无控制指令则在等待区等待，运料AGV小车暂存料架上无纱锭时在取料位置点等待。当电量不足需要充电AGV小车去充电区进行快速充电；

通过中央控制系统与AGV小车调度系统的信号交互实现纱锭运料AGV小车配合其上面的工业机器人最终完成纱锭上料动作、成品布匹入库动作。实现了运送、供电、信号交互为一体的小车平台，其中信号交互部分负责小车状态和上位机通讯；调度系统在多台小车同时运行时避免交通堵塞及干涉碰撞等问题；

中央控制系统能单独控制纱锭运料AGV小车、成品运料AGV小车、循环货梯、开箱机、拆垛及各取放料工业机器人的运行情况；中央控制系统连接的HMI，可监视整个系统的工作状态，实现人机互通。

本发明的优点体现在以下：

整个智能工厂可完全实现无人工作的操作模式，只有载科的机器人与专机以及现场的织布机在中央控制系统的整体协调控制下连续作业，实现工业4.0的目标。

中央控制系统由传感器及控制模块等硬件、以太网通讯（工业机器人、织布机与中央控制器）、调度系统、EtherNet通讯（机器人与外部AGV小车）、Wifi（中央控制器与AGV）、PLC、LCD（显示屏或机房）等组成一个智能数字化工厂。

每台织布机旁边有300多个挂纱锭点位，每层楼面（或一个大织布机车间）有上万个挂纱锭点位，现在通过传感检测装置能够代替传统人工靠巡查目视发现及时通过中央控制系统进行补纱；大大节约人工及提高生产效率；

织布楼面（或织布机车间）需要多少纱锭补充到备用点位（每个点位有2个纱锭，一个使用中，另一个就作为备用，角色轮流）通过中央控制系统的指令就使前端拆箱、开箱、取料、运输相应数量的纱锭到织布楼面（或织布机车间），这样就做到整个纺织工厂各处的JIT（just in time）物料管理，而不需要造成大量的车间物料堆积，既减少了二次搬运又节省了场地空间；

由于采用的工业机器人本身具有很好的防尘功能，噪音、粉尘对机器人不会造成任何工作上的影响，智能工厂能够大大节省人工解决这种传统的劳动密集型企业用工难的问题；

采用智能工厂的项目投入回报期大约2年，所以能够大大节约公司的后续人工生产成本；

由于智能工厂的自动供料出料系统配合自动织布机实行连续不断的工作，不需休息停工，所以生产效率及产能得到大幅提升；

由于智能化的自动控制，所以避免了人工出错，减少布匹的不良报废率，能为公司节约物料成本；

同于智能工厂依赖于技术认识与跟踪技术，企业不但可以生产出更多品种的产品，而且质量更稳定可靠，不但可以节约公司的质量管理成本，而且可以使得销售更多样化，可以获得更多的客户订单，为企来带来更大的效益。

这种智能织布工厂，经过稍微的调整，可以扩展到更多类型的纺织工厂，为我国纺织行业的智能制造作为一份贡献。

附图说明

图1为系统结构示意图。

图2为传感器装置。

图3为传感器装置与接线的连接状态图。

图4为传感器装置被接线触发的状态图。

图5为AGV小车运行路线图。

工业机器人在纺织工厂的智能应用，包括：

开纱箱取出纱锭；

所述的开纱箱取出纱锭是由开箱机和取纱锭机器人构成，根据纱箱的整体重量，选择合适规格的工业机器人，机器人配上柔性机器人抓手后，底座固定，根据中央控制系统的指令按动作编程对放置在指定区域托盘卡板上的纱箱进行有序拆垛，并搬运到运输带上自动定位，由开箱机自动将纸箱封口拆封开启翻转。

本开箱拆箱机构是左右对称。

开箱刀由可更换竖向短刀片和横向的左右对称的长刀片及刀片后支撑架上的倒钩组成的。

机器人将纱箱放在推箱机构的托盘上，由左右两边对称的定位折板同时将纱箱进行位置调整定位后，由托盘左右两边对称的带滑轮的吸盘将纱箱底部吸牢。

纸箱上盖吸附装置通过气缸推杆推动，使其左右两边的吸盘压住纱箱顶部然后吸牢。

推箱机构保持上下吸附纱箱同时滑动送入对称的开箱机构内。当带滑轮的吸盘前进离开滑轮停靠区时会下滑一定距离，顶部的纸箱上盖吸附装置保持不动，这能使开箱时留有一定间隙避免损坏箱子及纱锭。

推箱机构将纱箱推送到指定开箱位置后保持不动，左右对称的开箱机构用吸盘将纱箱左右两侧吸牢，左右两边的上下推刀机构同时将开箱刀送入纱箱上下表层纸页内并保持不动；纸箱上盖吸附装置上的吸盘进行放气，无吸力后气缸推杆缩回将纸箱上盖吸附装置上翻到位；然后上面的左右两个推刀机构往回缩，左右刀片支撑架上的倒钩同时勾住纸箱上面的内层纸页，并使纱箱上面四个纸页向上垂直完全翻开。

待由工业机器人将纱箱内纱锭全部取走后，推箱机构下面的带滑轮的吸盘进行放气，无吸力后，推箱机构退回原点。然后纱箱下面的左右两个推刀机构将刀片缩回，左右刀片支撑架上的倒钩同时勾住纸箱下面的内层纸页将纱箱底部四个纸页向下垂直完全翻开。固定纸箱的左边吸盘放气，由开箱机构右前面的折箱杆推动纱箱进行折叠；然后固定纸箱的右边吸盘放气，折叠好的纱箱自动下落到滑槽中待回收。

推箱机构返回原点后，拆垛机器人可立即将下一个纸箱放入托盘中，这样上料和开箱动作可同时进行，避免了等待时间，使整个机构连续不断循环作业。

将纱锭放至AGV小车；

纱箱封口通过开箱机自动开启后，用一台适当规格（如6轴50公斤）的工业机器人配上柔性机器人抓手后，通过底座固定后，根据中央控制系统的指令按动作编程一次性将箱内所有纱锭全部抓取出箱，然后平稳搬运到待各楼层分配的墙外轿厢平台上（或不同车间分配的运输线单元格）定位，按中央控制系统的命令将各组纱锭运输到指定位置。

在各个织布楼面（或车间）自动取料搬运工作区由适当规格（如6轴50公斤）的工业机器人配上柔性机器人抓手后，通过底座固定后，根据中央控制系统的指令按动作编程一次性将轿厢内一个平台上（或运输线一个单元格）整组纱锭全部抓取搬运到AGV小车暂存料架上。

根据纱锭的重量，选择合适规格的工业机器人（如最大一个纱锭6公斤，则可以选6轴20公斤）配上柔性机器人抓手、再加装人工智能3D机器视觉，集成到纱锭运料AGV小车暂存料架上，根据中央控制系统及集成调度系统让暂存料架里放满纱锭后的AGV小车按规划路径运行到指定的织布机旁。

按规划路径运行到指定的织布机旁，

纱锭运料AGV小车要满足合适的性能规格包括负载能力、总重量、运行速度、供电时长（可连续运行工作时间）、定位精度；可以采用激光或磁导航，根据调度系统的指令在整个楼面（或车间）无障碍有序穿梭运行。

运行道路要满足车辆直行及转弯的宽度要求（如车体长×宽为2000mm×1100mm，则通道宽度至少2000mm）

挂纱

集成在纱锭运料AGV小车上的工业机器人运行到织布机旁定位后，根据中央控制系统的指令按动作编程在3D机器视觉的辅助下将放置在AGV小车上暂存料架里的纱锭一一取出精准放置到织布机旁众多的树状料架的指定挂枝上，完成纱锭的及时上料（补料）动作。

取下AGV小车内的纱锭，放置到织布机旁众多的树状料架的指定挂枝上，所述的AGV小车上配有柔性抓手的机器人和人工智能3D机器视觉，所述的AGV小车为无尾AGV小车，其内部采用电池供电；AGV小车采用激光或磁导航根据调度系统的指令在整个车间内无障碍有序穿梭运行；在3D机器视觉的辅助下运行至织布机旁，机器人将放置在AGV小车上暂存料架里的纱锭一一取出精准放置到织布机旁众多的树状料架的指定挂枝上，完成各种纱锭的及时上料动作；树状料架上设有传感器装置，传感器装置通过纱锭检测控制器与中央控制系统控制通讯；所述的AGV小车在同一车间内，设置有多辆；调度系统、AGV小车、3D机器视觉、机器人均由中央控制系统控制。

所有织布机完成的布匹成卷下料后，转接到合适规格的成品运料AGV小车的暂存料架上，AGV小车根据中央控制系统及待入库位指令自动运行到指定库位进行卸料。

成品运料AGV小车要满足合适的性能规格包括负载能力、总重量、运行速度、供电时长（可连续运行工作时间）、定位精度；可以采用激光或磁导航，根据调度系统的指令在整个楼面（或车间）无障碍有序穿梭运行。

信号检测、数据传输、中央控制及调度系统

每台纺织机工作区的所有树状纱锭架上的纱锭位置都有一个纱锭检测传感器，每个传感器的信号都会送到纱锭检测控制器，每台纺织机用一套纱锭检测控制器（从站PLC），每台控制器可接收512个信号，每台控制器通过以太网将每台控制器上纱锭的状态反馈至中央控制系统（总站PLC）。

循环货梯由5F通过5F取纱锭机器人进行上料，根据每层的需求及时到达相应的楼层，每层配备光栅感应和停止开关，纱锭运料AGV小车到达指定的上料区使各楼层卸料机器人从循环货梯中卸料。循环货梯每层配备检测开关检测有无纱锭，在运行至5F时若检测到有纱锭，5F取纱锭机器人无须上料，货梯可继续往下运行。各个楼层纱锭运料AGV小车需要上料时检测循环货梯中有无纱锭，若无纱锭，货梯继续往下运行检测，直至有纱锭时停止，以便取料。

纱箱拆垛机器人按动作程序将纱锭箱拆垛，依次放置在自动开箱机放料处，通过自动开箱机程序进行开箱动作，取纱锭机器人将箱子里面的6桶纱锭一次性取出并放置在循环货梯中。循环货梯通过中央控制器的指令到达相应的楼层，同时纱锭运料AGV小车也已到达指定的取料位置点，每层楼对应的卸料机器人逐一将纱锭放置在纱锭运料AGV小车暂存料架上。

中央控制系统配备无线通讯模块，在接收到纱锭运料AGV小车已到取料位置点的信息后，中央控制系统会输出信号给每层楼对应的卸料机器人，此时卸料机器人会将循环货梯内（或运输线一个单元格）的6桶纱锭一次性抓起放入纱锭运料AGV小车暂存料架上；纱锭运料AGV小车上的纱锭检测控制器检测到纱锭位已装满后，就会离开取料位置点，通过中央控制器发送指令给每层楼的纱锭运料AGV小车控制器，去往需要放纱锭的织布机旁树架指定位置。根据纱锭检测控制器的信号，结合3D视觉检测，纱锭运料AGV小车上的挂纱机器人更精准的将暂存料架上的纱锭挂在相应的纱架上，再根据指令去往下一个需要挂纱地方。纱锭运料AGV小车运行遵循就近原则（由AGV调度系统处理），能更快的提高工作效率。

每台纺织工作区有一个呼叫按钮，当一卷布织好后自动（或人工）下料并按下呼叫按钮后，呼叫信息通过无线通讯传输至中央处理器来控制成品运料AGV小车，通知成品运料AGV小车到达发出呼叫的工作区，自动（或人工）将整卷布匹放到成品运料AGV小车暂存料架上，操作成品运料AGV小车上的控制器，选定成品堆放区库位代码后，成品运料AGV小车会载着布卷到达指定成品堆放库区进行卸料。在布卷卸下后, 成品运料AGV小车到等待区处于下次被呼叫状态。

AGV小车在暂存料架上有料的时候若无控制指令则在等待区等待，运料AGV小车暂存料架上无纱锭时在取料位置点等待。当电量不足需要充电AGV小车去充电区进行快速充电。

通过中央控制系统与AGV小车调度系统的信号交互实现纱锭运料AGV小车配合其上面的工业机器人最终完成纱锭上料动作、成品布匹入库动作。实现了运送、供电、信号交互为一体的小车平台，其中信号交互部分负责小车状态和上位机通讯；调度系统在多台小车同时运行时避免交通堵塞及干涉碰撞等问题。

中央控制系统能单独控制纱锭运料AGV小车、成品运料AGV小车、循环货梯、开箱

机、拆垛及各取放料工业机器人的运行情况。中央控制系统连接的HMI（触摸液晶显示屏），可监视整个系统的工作状态，实现人机互通。

充电

AGV小车在运行状态中电量低于20％发出黄色报警、电量低于10％时发出红色报警，在完成工作循环后直接到充电区域进行手工或自动充电（配备动充电桩时）。报警百分比可以设定调节。

纱锭运料AGV小车内部电池除能供应小车本身的运行，还能通过逆变器供给工业机器人及3D机器视觉系统正常工作；AGV所用电池充满一次电量能满足客户一个班次的工作需求。

拆箱及纸箱回收

纱锭纸箱当里面的钞锭被机器人抓手取出后，将由自动开箱机构继续进行折箱导出，以便能够完整无损回收，达到循还再利用环保功效。

非标动作编程

所有的工业机器人将由工程师在机器人的控制系统中通过示教器进行该工作站相应的动作编程，以实现该工位所有要完成的工序动作，包括纸箱拆垛、成组纱锭取放料、单个纱锭挂料等。

中央机房

企业根据楼栋（或车间）规模的大小不同，初期可以利用一台触摸屏监控整个智能工厂的工作状态，后期可以建立中央机房对所有制造系统进行集中管理与监控以及数据备份。

本发明技术方案有何优点：

1.整个智能工厂可完全实现无人工作的操作模式，只有载科的机器人与专机以及现场的织布机在中央控制系统的整体协调控制下连续作业，实现工业4.0的目标。

2.中央控制系统由传感器及控制模块等硬件、以太网通讯（工业机器人、织布机与中央控制器）、调度系统、EtherNet通讯（机器人与外部AGV小车）、Wifi（中央控制器与AGV）、PLC、LCD（显示屏或机房）等组成一个智能数字化工厂。

3.每台织布机旁边有300多个挂纱锭点位，每层楼面（或一个大织布机车间）有上万个挂纱锭点位，现在通过传感检测装置能够代替传统人工靠巡查目视发现及时通过中央控制系统进行补纱；大大节约人工及提高生产效率；

4.织布楼面（或织布机车间）需要多少纱锭补充到备用点位（每个点位有2个纱锭，一个使用中，另一个就作为备用，角色轮流）通过中央控制系统的指令就使前端拆箱、开箱、取料、运输相应数量的纱锭到织布楼面（或织布机车间），这样就做到整个纺织工厂各处的JIT（just in time）物料管理，而不需要造成大量的车间物料堆积，既减少了二次搬运又节省了场地空间；

5.由于采用的工业机器人本身具有很好的防尘功能，噪音、粉尘对机器人不会造成任何工作上的影响，智能工厂能够大大节省人工解决这种传统的劳动密集型企业用工难的问题；

6.采用智能工厂的项目投入回报期大约2年，所以能够大大节约公司的后续人工生产成本；

7.由于智能工厂的自动供料出料系统配合自动织布机实行连续不断的工作，不需休息停工，所以生产效率及产能得到大幅提升；

8.由于智能化的自动控制，所以避免了人工出错，减少布匹的不良报废率，能为公司节约物料成本；

9.同于智能工厂依赖于技术认识与跟踪技术，企业不但可以生产出更多品种的产品，而且质量更稳定可靠，不但可以节约公司的质量管理成本，而且可以使得销售更多样化，可以获得更多的客户订单，为企来带来更大的效益。

10.这种智能织布工厂，经过稍微的调整，可以扩展到更多类型的纺织工厂，为我国纺织行业的智能制造作为一份贡献。

Claims (8)

1.一种工业机器人在纺织工厂的智能应用，包括开纱箱取出纱锭，将纱锭放至AGV小车，按规划路径运行到指定的织布机旁，取下AGV小车内的纱锭，放置到织布机旁众多的树状料架的指定挂枝上，其特征在于：所述的AGV小车上配有柔性抓手的机器人和人工智能3D机器视觉，所述的AGV小车为无尾AGV小车，其内部采用电池供电；AGV小车采用激光或磁导航根据调度系统的指令在整个车间内无障碍有序穿梭运行；在3D机器视觉的辅助下运行至织布机旁，机器人将放置在AGV小车上暂存料架里的纱锭一一取出精准放置到织布机旁众多的树状料架的指定挂枝上，完成各种纱锭的及时上料动作；树状料架上设有传感器装置，传感器装置通过纱锭检测控制器与中央控制系统控制通讯；所述的AGV小车在同一车间内，设置有多辆；调度系统、AGV小车、3D机器视觉、机器人均由中央控制系统控制。

2.根据权利要求1所述的一种工业机器人在纺织工厂的智能应用，其特征在于：所述的开纱箱取出纱锭是由开箱机和取纱锭机器人构成，根据纱箱的整体重量，选择合适规格的工业机器人，机器人配上柔性机器人抓手后，底座固定，根据中央控制系统的指令按动作编程对放置在指定区域托盘卡板上的纱箱进行有序拆垛，并搬运到运输带上自动定位，由开箱机自动将纸箱封口拆封开启翻转。

3.根据权利要求1所述的一种工业机器人在纺织工厂的智能应用，其特征在于：纱箱封口自动开启后，用取纱锭工业机器人配上柔性机器人抓手后，根据中央控制系统的指令按动作编程一次性将箱内所有纱锭全部抓取出箱，然后平稳搬运到AGV小车上或者搬运到各楼层分配的墙外轿厢平台上（或不同车间分配的运输线单元格）定位，按中央控制系统的命令将各组纱锭运输到指定位置。

4.根据权利要求1所述的一种工业机器人在纺织工厂的智能应用，其特征在于：所述的无尾AGV小车上设有无线通讯设备，采用直流电源供电；该直流电源同时为调度系统、AGV小车行走、3D机器视觉以供直流电，转换为交流电后为其上的机器人供电。

5.根据权利要求1所述的一种工业机器人在纺织工厂的智能应用，其特征在于：每个树状料架上至少设有两个纱锭挂架，两个纱锭挂架之间留有一定的距离，所述的传感器置于两个纱锭挂架之间；所述的两纱锭的连接线穿过传感器装置；所述的传感器装置是由传感器安装盒、传感器和触发机构构成；传感器安装于传感器安装盒内，触发机构置与传感器安装盒连接；纱锭线穿过触发机构置与传感器安装盒之间。

6.根据权利要求5所述的一种工业机器人在纺织工厂的智能应用，其特征在于：所述的传感器为反射式光电感传感器，所述的触发机构为一盖板，传感器置于安装盒内，盖板盖住传感器的光发射口；盖板的一端与安装盒活动连接；连接线置于盖板之下；连接线拉直后连接线抬起盖板；反射式光电传感器触法。

7.一种工业机器人在纺织工厂的智能控制系统，其特征在于：工业机器人根据中央控制系统的指令将纱锭箱搬运到开箱机放料位，由开箱机自动将纸箱封口拆封开启翻转；

纱箱封口通过开箱机自动开启后，用一台工业机器人根据中央控制系统的指令将箱内所有纱锭全部抓取出箱，然后搬运到待各楼层分配的墙外轿厢平台上定位，按中央控制系统的命令将各组纱锭运输到指定位置；

在各个织布楼面设置工业机器人配上柔性机器人抓手后，根据中央控制系统的指令将轿厢内一个平台上整组纱锭全部抓取搬运到AGV小车暂存料架上；

纱锭运料AGV小车上配有工业机器人和暂存料架；根据中央控制系统及集成调度系统让暂存料架里放满纱锭；

纱锭运料AGV小车根据调度系统的指令在车间有序穿梭运行；

集成在纱锭运料AGV小车上的工业机器人运行到织布机旁定位后，根据中央控制系统的指令按动作编程在3D机器视觉的辅助下将放置在AGV小车上暂存料架里的纱锭一一取出精准放置到织布机旁众多的树状料架的指定挂枝上，完成纱锭的及时上料动作。

8.机器人智能控制的信号检测、数据传输、中央控制及调度系统，其特征在于：在每一对的纱锭之间均设一个纱锭检测传感器，每个传感器的信号都会送到纱锭检测控制器，每台纺织机用一套纱锭检测控制器，每台控制器可接收512个信号，每台控制器通过以太网将每台控制器上纱锭的状态反馈至中央控制系统；

循环货梯根据每层的需求及时到达相应的楼层，纱锭运料AGV小车到达指定的上料区使各楼层卸料机器人从循环货梯中卸料；

循环货梯每层配备检测开关检测有无纱锭，在运行至纱锭存放层时若检测到有纱锭，取纱锭机器人无须上料，货梯继续往下运行；各个楼层纱锭运料AGV小车需要上料时检测循环货梯中有无纱锭，若无纱锭，货梯继续往下运行检测，直至有纱锭时停止，以便取料；

纱箱拆垛机器人按动作程序将纱锭箱拆垛，依次放置在自动开箱机放料处，通过自动开箱机程序进行开箱动作，取纱锭机器人将箱子里面的6桶纱锭一次性取出并放置在循环货梯中；循环货梯通过中央控制器的指令到达相应的楼层，同时纱锭运料AGV小车也已到达指定的取料位置点，每层楼对应的卸料机器人逐一将纱锭放置在纱锭运料AGV小车暂存料架上；

中央控制系统配备无线通讯模块，在接收到纱锭运料AGV小车已到取料位置点的信息后，中央控制系统会输出信号给每层楼对应的卸料机器人，此时卸料机器人会将循环货梯内的6桶纱锭一次性抓起放入纱锭运料AGV小车暂存料架上；纱锭运料AGV小车上的纱锭检测控制器检测到纱锭位已装满后，就会离开取料位置点，通过中央控制器发送指令给每层楼的纱锭运料AGV小车控制器，去往需要放纱锭的织布机旁树架指定位置；根据纱锭检测控制器的信号，结合3D视觉检测，纱锭运料AGV小车上的挂纱机器人更精准的将暂存料架上的纱锭挂在相应的纱架上，再根据指令去往下一个需要挂纱地方；纱锭运料AGV小车运行遵循就近原则，能更快的提高工作效率；

每台纺织工作区有一个呼叫按钮，当一卷布织好后自动下料并按下呼叫按钮后，呼叫信息通过无线通讯传输至中央处理器来控制成品运料AGV小车，通知成品运料AGV小车到达发出呼叫的工作区，自动将整卷布匹放到成品运料AGV小车暂存料架上，操作成品运料AGV小车上的控制器，选定成品堆放区库位代码后，成品运料AGV小车会载着布卷到达指定成品堆放库区进行卸料；在布卷卸下后, 成品运料AGV小车到等待区处于下次被呼叫状态；

AGV小车在暂存料架上有料的时候若无控制指令则在等待区等待，运料AGV小车暂存料架上无纱锭时在取料位置点等待。当电量不足需要充电AGV小车去充电区进行快速充电；

通过中央控制系统与AGV小车调度系统的信号交互实现纱锭运料AGV小车配合其上面的工业机器人最终完成纱锭上料动作、成品布匹入库动作。实现了运送、供电、信号交互为一体的小车平台，其中信号交互部分负责小车状态和上位机通讯；调度系统在多台小车同时运行时避免交通堵塞及干涉碰撞等问题；

中央控制系统能单独控制纱锭运料AGV小车、成品运料AGV小车、循环货梯、开箱机、拆垛及各取放料工业机器人的运行情况；中央控制系统连接的HMI，可监视整个系统的工作状态，实现人机互通。