CN116552017A - 一种基于光信号测距实现的非接触式仿形包装方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于光信号测距实现的非接触式仿形包装方法及设备，该非接触式仿形包装方法在将目标对象置于第一包装盒上后，以目标对象的实时姿态加工出合适的第二包装盒并通过第一包装盒和第二包装盒的结合完成对目标对象的包装；第二包装盒的加工通过光信号测距组件和加工组件的配合仿形加工实现，光信号测距组件同时实现了对目标对象的高度检测功能以及对凹槽结构的深度检测功能，低成本的实现对少量或单个包装对象进行包装的目的，具有良好的实用性。

Description

一种基于光信号测距实现的非接触式仿形包装方法及设备

技术领域

本发明涉及信息处理领域，具体涉及到一种基于光信号测距实现的非接触式仿形包装方法及设备。

背景技术

图1示出了包装对象的包装结构示意图。具体的，包装对象3是限定在一定尺寸体积内的随机对象，包装方式为利用第一包装盒1和第二包装盒2组合形成包装结构的方式，将包装对象3包裹在包装结构内。具体的，第一包装盒1为平面结构，第一包装盒包括位于边缘区域的第一结合区101和位于中央区域的放置区102，在图1中用轮廓线示出第一结合区101和放置区102的分界线；第二包装盒2包括位于便于区域的第二结合区201和位于中央区域的容纳区202；具体实践中，第一结合区101和第二结合区201结合，容纳区202和放置区102用于对目标对象3进行包围，第一结合区101和第二结合区201的结合方式可以为热熔结合、热压结合或如图1所示的通过卡扣卡槽结构4的方式进行结合。

在常规应用中，针对固定的包装对象，包装厂家可以根据包装对象批量订购对应的包装盒，然后以指定的姿态将包装对象包装至包装盒中，该应用方式只适合应用于大规模生成的包装对象，无法很好的针对少量或单个包装对象使用。

发明内容

为了低成本的实现对少量或单个包装对象进行包装的目的，本发明提供了一种基于光信号测距实现的非接触式仿形包装方法，以光信号测距组件和加工组件配合的方式实现第二包装盒的仿形加工，并通过同一组光信号测距组件实现对目标对象的高度测量以及对第二包装盒的凹槽结构深度检测功能，实施成本低，具有良好的实用性。

相应的，本发明提供了一种基于光信号测距实现的非接触式仿形包装方法，包括：

准备一平板状的第一包装盒和一平板状的坯料，所述第一包装盒包括位于中央区域的放置区和位于边缘区域的第一结合区，所述坯料包括位于中央区域的加工区和位于边缘区域的第二结合区，所述放置区上设置有若干个第一标记点，所述加工区上设置有若干个第二标记点，所述若干个第一标记点在所述放置区上的分布情况与所述若干个第二标记点在所述加工区上的分布情况相同；

将一目标对象以任意姿态放置在所述放置区上；

通过光信号测距组件测得每一个所述第一标记点处的目标对象的实际高度；

准备一加工组件，所述加工组件用于在所述加工区中加工出凹槽结构；

基于第一标记点和第二标记点的对应关系，所述加工组件在所述加工区的每一个第二标记点处加工出具有指定深度的凹槽结构，每一个所述凹槽结构的指定深度与对应的第一标记点处的实际高度一致，每一个所述凹槽结构的深度基于所述光信号测距组件进行测量；

在所有凹槽结构加工完毕后，所述胚料被加工为第二包装盒，所述第二包装盒包括位于中央区域的容纳区和位于边缘区域的第二结合区；

将所述第二包装盒盖合至所述第一包装盒上，并根据所述第一结合区和第二结合区的结合方式结合所述第一包装盒和所述第二包装盒，所述目标对象处于所述容纳区和所述放置区的包裹中。

可选的实施方式，所述第一结合区和第二结合区的结合方式包括卡扣卡槽配合方式。

可选的实施方式，所述第一结合区和第二结合区的结合方式包括热融方式。

相应的，本发明提供了一种基于光信号测距实现的非接触式仿形包装设备，包括第一模块、第二模块、第三模块、第四模块和第五模块；

所述第一模块包括第一支架和第一驱动元件，所述第一支架为平板状结构，所述第一驱动元件用于驱动所述第一支架在空间第一位置和空间第二位置间切换；

所述第二模块包括光信号测距组件阵列，所述光信号测距组件阵列包括阵列设置的若干个光信号测距组件，所述光信号测距组件阵列位于所述空间第一位置的正上方；

所述第三模块包括第三支架和第三驱动元件，所述第三支架为框状结构，所述第三驱动元件用于驱动所述第三支架在空间第一位置和空间第三位置间切换；

所述第四模块包括第四活动支架、第四驱动元件和加工组件阵列，所述第四活动支架为框状结构，所述加工组件阵列包括阵列设置的若干个加工组件，每一组所述加工组件包括模具头和直线驱动元件；所述第四模块位于所述空间第一位置下方，所述第四驱动元件用于驱动所述第四活动支架朝所述空间第一位置运动，所述直线驱动元件用于驱动对应的模具头朝所述空间第一位置运动；

第五模块包括一控制器，所述控制器分别与所述第一驱动元件、所述光信号测距组件阵列、所述第三驱动元件、所述第四驱动元件和所述加工组件阵列连接。

可选的实施方式，通过一辅助组件，所有所述测距组件共用一组光信号发射器和一组光信号接收器；

所述辅助组件包括光路结构件，所述光路结构件的底面为平面，所述光路结构件的顶面为曲面，所述曲面为一参考球面的局部结构；

所述光路结构件中设置有若干条光通道，每一条所述光通道的末端垂直穿出所述光路结构件的底面，每一条所述光通道的始端垂直穿出所述光路结构件的顶面；

所述光信号发射器以所述参考球面的球心为支点在空间中自由转动，所述光信号发射器的发射信号轨迹所在轴线穿过所述参考球面的球心；

所述光接收器嵌入设置所述光路结构件的底面上；

所述光信号发射器和所述光接收器分别与所述控制器连接。

可选的实施方式，所述辅助组件还包括环状导轨、第一结构件和第二结构件；

所述环状导轨固定在所述光路结构件上，且所述环状导轨的轴线穿过所述参考球面的球心并垂直于所述光路结构件的底面；

所述第一结构件滑动配合在所述环状导轨上并基于所述环状导轨导引绕所述环状导轨的轴线转动，所述第一结构件上设置有以所述参考球面的球心为中心的弧形槽以及位于所述参考球面的球心处的铰接点；

所述第二结构件的始端滑动配合在所述弧形槽中，所述第二结构件的中部铰接配合在所述铰接点处，所述光信号发射器设置在所述第二结构件上；

所述光信号发射器和所述光信号接收器分别与所述控制器连接。

可选的实施方式，所述第三模块还包括第三加热组件，所述第三加热组件内置在所述第三支架中；

所述第三加热组件与所述控制器连接。

可选的实施方式，所述加工组件还包括加热元件，所述加热元件内置在所述模具头中，所述加热元件与所述控制器连接。

可选的实施方式，所述模具头包括外侧模组和内侧模组，所述外侧模组包括外侧模具头和外侧加热棒，所述外侧加热棒内嵌于所述外侧模具头中，所述内侧模组包括内侧模具头和内侧加热棒，所述内侧加热棒内嵌在所述内侧模具头；

所述内侧模具头相较于所述外侧模具头更靠近所述加工组件阵列的中央位置；

所述外侧加热棒和所述内侧加热棒分别与所述控制器连接。

具体的，本发明所提供的基于光信号测距实现的非接触式仿形包装方法的实施逻辑为将目标对象置于第一包装盒上后，以目标对象的实时姿态加工出合适的第二包装盒并通过第一包装盒和第二包装盒的结合完成对目标对象的包装；第二包装盒的加工过程为，第一标记点为光信号测距的测距点，在第一包装盒放置目标对象后，光信号测距组件依次或同时对所有第一标记点进行测距，并通过高度差求出所有第一标记点处的实际高度数据；第二标记点为加工组件的加工点，基于第一标记点和第二标记点的对应关系，采用仿形的方式在坯料上加工凹槽结构，凹槽结构的深度需要与对应的第一标记点处的高度数据一致，凹槽结构的深度的监测同样基于光信号测距组件实现；坯料在经过加工组件的加工后形成了能够适配目标对象的实时姿态的第二包装盒。通过光信号测距组件和加工组件的配合作用，利用仿形的方式加工出适配目标对象实时姿态的第二包装盒，该实施方法无需确认目标对象的实际结构，无需确认目标对象的姿态，具有良好的适配性能，光信号测距组件同时用于目标对象高度的测量以及凹槽结构的深度的测量，具有一定的经济性。相应的，本发明所提供了基于光信号测距实现的非接触式仿形包装设备，利用第一支架和第三支架的位置切换的方式，实现了对目标对象的高度测量、对坯料的仿形加工以及对第一包装盒和第二包装盒进行结合组装的功能，具有良好的使用便利性。

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它的附图。

图1为包装对象的包装结构示意图。

图2为本发明实施例的基于光信号测距实现的非接触式仿形包装设备空间布局示意图。

图3为本发明实施例的获取目标对象轮廓数据时的非接触式仿形包装设备结构示意图。

图4为本发明实施例的胚料加工时的非接触式仿形包装设备结构示意图。

图5为本发明实施例的第一支架和第三支架的组合应用结构示意图。

图6为本发明实施例的非接触式仿形包装设备三维结构示意图。

图7为本发明实施例的辅助组件的剖面结构正视示意图。

图8为本发明实施例的辅助组件的俯视结构示意图。

图9为本发明实施例的加工组件阵列局部放大示意图。

图10为本发明实施例的加工组件的局部放大结构剖面视图。

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。

实施例一

本发明实施例提供了一种基于光信号测距实现的非接触式仿形包装方法，包括：

准备一平板状的第一包装盒和一平板状的坯料，所述第一包装盒包括位于中央区域的放置区和位于边缘区域的第一结合区，所述坯料包括位于中央区域的加工区和位于边缘区域的第二结合区，所述放置区上设置有若干个第一标记点，所述加工区上设置有若干个第二标记点，所述若干个第一标记点在所述放置区上的分布情况与所述若干个第二标记点在所述加工区上的分布情况相同；

将一目标对象以任意姿态放置在所述放置区上；

通过光信号测距组件测得每一个所述第一标记点处的目标对象的实际高度；

准备一加工组件，所述加工组件用于在所述加工区中加工出凹槽结构；

基于第一标记点和第二标记点的对应关系，所述加工组件在所述加工区的每一个第二标记点处加工出具有指定深度的凹槽结构，每一个所述凹槽结构的指定深度与对应的第一标记点处的实际高度一致，每一个所述凹槽结构的深度基于所述光信号测距组件进行测量；

在所有凹槽结构加工完毕后，所述胚料被加工为第二包装盒，所述第二包装盒包括位于中央区域的容纳区和位于边缘区域的第二结合区；

将所述第二包装盒盖合至所述第一包装盒上，并根据所述第一结合区和第二结合区的结合方式结合所述第一包装盒和所述第二包装盒，所述目标对象处于所述容纳区和所述放置区的包裹中。

具体实践中，所述第一结合区和第二结合区的结合方式包括卡扣卡槽配合方式，和/或所述第一结合区和第二结合区的结合方式包括热融方式。

具体的，本发明实施例所提供的基于光信号测距实现的非接触式仿形包装方法的实施逻辑为将目标对象置于第一包装盒上后，以目标对象的实时姿态加工出合适的第二包装盒并通过第一包装盒和第二包装盒的结合完成对目标对象的包装；第二包装盒的加工过程为，第一标记点为光信号测距的测距点，在第一包装盒放置目标对象后，光信号测距组件依次或同时对所有第一标记点进行测距，并通过高度差求出所有第一标记点处的实际高度数据；第二标记点为加工组件的加工点，基于第一标记点和第二标记点的对应关系，采用仿形的方式在坯料上加工凹槽结构，凹槽结构的深度需要与对应的第一标记点处的高度数据一致，凹槽结构的深度的监测同样基于光信号测距组件实现；坯料在经过加工组件的加工后形成了能够适配目标对象的实时姿态的第二包装盒。

在本发明实施例中，第一标记点用于指引光信号测距组件的测距点，第二标记点用于指引加工组件的作用点，所述若干个第一标记点在所述放置区上的分布情况与所述若干个第二标记点在所述加工区上的分布情况相同，通过光信号测距组件和加工组件的配合作用，即可以利用仿形的方式加工出适配目标对象实时姿态的第二包装盒，该实施方法无需确认目标对象的实际结构，无需确认目标对象的姿态，具有良好的适配性能，光信号测距组件同时用于目标对象高度的测量以及凹槽结构的深度的测量，具有一定的经济性。

实施例二

图2示出了本发明实施例的基于光信号测距实现的非接触式仿形包装设备空间布局示意图，图2仅用于展示部分部件在空间中的基本布局情况，有关每一个模块的具体结构在后续进行进一步的说明。

基本的，在本发明实施例中，所述基于光信号测距实现的非接触式仿形包装设备包括第一模块、第二模块、第三模块、第四模块和第五模块；

所述第一模块包括第一支架10和第一驱动元件，所述第一支架10为平板状结构，所述第一驱动元件用于驱动所述第一支架10在空间第一位置和空间第二位置间切换，在图2中，虚线轮廓即为空间第一位置，第一支架所在位置为空间第二位置，第一驱动元件在图2中未显示。基于实际应用考虑，所述第一支架10优选的运动方式为平移滑动方式，因此，第一驱动元件可以为沿水平方向驱动的直线驱动元件。

所述第二模块包括光信号测距组件阵列20，所述光信号测距组件阵列20包括阵列设置的若干个光信号测距组件，所述光信号测距组件阵列位于所述空间第一位置的正上方。

所述第三模块包括第三支架30和第三驱动元件，所述第三支架30为框状结构，所述第三驱动元件用于驱动所述第三支架在空间第一位置和空间第三位置间切换；在图2中，第三支架所在位置为空间第三位置。第三驱动元件在图2中未示出，基于实际应用考虑，所述第三支架优选的运动方式为摆动运动方式，因此，参照图5示意的第一支架10和第三支架30的组合应用结构示意图，第三支架可基于一四连杆机构实现摆动运动。需要注意的是，在该四连杆机构中，第三支架30本身充当其中一个杆件，其对向杆件为固定杆件，其两根临杆均为活动连杆。

所述第四模块包括第四活动支架60、第四驱动元件和加工组件阵列40，所述第四活动支架60为框状结构，所述加工组件阵列包括阵列设置的若干个加工组件，每一组所述加工组件包括模具头70和直线驱动元件；所述第四模块位于所述空间第一位置下方，所述第四驱动元件用于驱动所述第四活动支架朝所述空间第一位置运动，所述直线驱动元件用于驱动对应的模具头朝所述空间第一位置运动；第四驱动元件和直线驱动元件在图2中未示出。

第五模块包括一控制器，所述控制器分别与所述第一驱动元件、所述光信号测距组件阵列、所述第三驱动元件、所述第四驱动元件和所述加工组件阵列连接。

基于以上的说明，本发明实施例的所述基于光信号测距实现的非接触式仿形包装设备的基本动作逻辑为：图3为本发明实施例的获取目标对象轮廓数据时的非接触式仿形包装设备结构示意图。将第一包装盒1放置在第一支架10上，然后将随机选取的目标对象3以随机姿态放入至第一包装盒1的放置区中，利用第一驱动元件将第一支架10的位置调整至空间第一位置，并通过位于目标对象3正上方的光信号测距组件阵列20测距，可测定目标对象3的多个位置的高度数据。

图4为本发明实施例的胚料加工时的非接触式仿形包装设备结构示意图。

利用第一驱动元件将第一支架10的位置调整至空间第二位置，然后在所述第三支架30的下方粘上坯料77，利用第三驱动元件将所述第三支架30调整至空间第一位置；在所述第三支架30到位后，利用第四活动支架60将坯料的第二结合区压在所述第三支架30上；根据控制器控制，所述加工组件阵列40中的每个加工组件作业，分别在坯料上加工出特定深度的凹槽结构，凹槽结构的深度由对应的光信号测距组件测得的高度数据决定；加工组件中的直线驱动元件80不具有计程功能，模具头70所加工的凹槽深度由光信号测距组件阵列20所测得的实时数据为指导，通过控制器进行反馈控制。

结合图5所示意的第一支架和第三支架的组合应用结构示意图，在坯料被加工为第二包装盒后，第三支架退回至空间第三位置，第一支架运动至空间第一位置，然后第三支架再运动至空间第一位置，此时，第三支架上的第二包装盒盖合在第一支架的第一包装盒上，第一结合区和第二结合区紧密接触，目标对象的打包作业完成。

需要说明的是，图5所示的关于第三支架的驱动方式为优选的实施方式，并非是唯一的实施方式，在采用图5所示的四连杆结构作为第三支架的驱动方式具有以下优点：在坯料的加工过程中，该四连杆结构会较为容易地为第三支架提供下压力，以与第四活动支架配合将坯料的第二结合区夹紧，保证第二包装盒的成型质量；四连杆结构的运动轨迹为水平方向和竖直方向的结合，通过适当加长活动连杆的长度，在第三支架压合在第一支架前，第三支架是以接近于竖直的方向运动，这能够避免第三支架上的第二包装盒在转移的过程中与目标对象产生干涉。

以下分别对各个模块以及针对其优选的实施内容进行说明。

第一模块：

参考图6示意的非接触式仿形包装设备三维结构示意图，并结合图1至图5示意内容，本发明实施例的第一支架10基于一滑轨11进行运动导向，从而在空间第一位置和空间第二位置间进行位置切换，具体的，关于第一驱动元件的实施结构可基于现有技术实现。所述第一驱动元件通过控制器进行控制。

第二模块：

参考图6示意的非接触式仿形包装设备三维结构示意图，并结合图1至图5示意内容，测距组件阵列由多个测距组件组成，测距组件的具体结构为包括一个发射器和一个接收器，发射器的信号在发射后经过目标对象的反射后被接收器所接收，结合信号的传播速度，根据信号从发射至接收的时间差可换算出测距组件所对应的测试点的距离。考虑到空间利用以及成本问题，本发明实施例的多个测距组件共用一组发射器及接收器，并利用一辅助组件实现测距组件阵列所需功能。

所述辅助组件包括光路结构件，所述光路结构件的底面为平面，所述光路结构件的顶面为曲面，所述曲面为一参考球面的局部结构；

所述光路结构件中设置有若干条光通道，每一条所述光路结构的一端垂直穿出所述光路结构件的底面，每一条所述光路结构的一端垂直于所述曲面穿出；在参考球面的球心位置上设立一参考点，在所述参考点处设置一球铰结构，发射器设置在所述球铰结构上，发射器的发射信号所在的直线轨迹始终经过参考点；根据前述说明，光路结构的一端垂直于曲面穿出，相应的，直线轨迹过参考点的发射信号能够进入至光路结构中；通过发射器绕参考点的自由摆动，所有的光路结构均能接收到发射器的发射信号。

具体的，球铰结构可以分解为两个平面转动动作的结合。

参考图7所示出的辅助组件的剖面结构正视示意图以及图8所示出的辅助组件的俯视结构示意图，该视图仅用于表示在该方向上的辅助组件的作用原理，具体实施中，辅助组件的具体结构可根据该原理进行设计。具体的，所述环状导轨24固定在所述光路结构件21上，且所述环状导轨24的轴线穿过所述参考球面的球心并垂直于所述光路结构件21的底面。在球心处设置一支点，第二结构件23以所述支点为铰接点摆动，第二结构件23的一端设置有所述发射器26，所述发射器26的发射信号光路所在直线轨迹穿过所述球心，所述第二结构件23的另一端则滑动配合在一弧形槽25中，所述弧形槽25同样以所述球心为中心，当从弧形槽25一侧驱动所述摆动连接件23时，固定在第二结构件件23上的发射器随之运动，以覆盖当前平面内的所有光路结构。在该实施方式中，滑动配合在所述环状导轨上的相关结构、铰接点、弧形槽均可以由一第一结构件实现。所述第二结构件的始端滑动配合在所述弧形槽中，所述第二结构件的中部铰接配合在所述铰接点处，所述光信号发射器设置在所述第二结构件上。

当第一结构件固定不动时，通过第二结构件的摆动，发射器的发射信号可覆盖当前平面下的所有光路结构；通过驱动第一结构件沿着环状导轨24转动，可调整发射器所作用的平面。

以上所述结构解决了单发射器情况下针对发射光路的处理，针对接收器的设置结构，同样可以采用公用的方式实现。具体的，于所述光路结构件的中央设置一接收器，接收器的前端有用于收集多角度信号的透镜。

需要说明的是，由于发射器的角度是变化的，且光路机构的长度不同，因此，在通过不同的光路结构进行测距时，控制程序需要相应的进行调节。

具体的，实施例一对测距组件阵列的优化实施方式进行了说明，通过该实施方式，可以减少了完整的测距组件之间的空间干涉，设置密度更高的第一标记点，加强检测效果。

第三模块：

参考图6示意的非接触式仿形包装设备三维结构示意图，并结合图1至图5示意内容，第三模块包括第三支架、四连杆结构及第三驱动元件；

所述第三支架为框状结构，所述四连杆结构包括固定板件31以及若干根连杆32，固定板件31固定，四根连杆32分别与第三支架和固定板件31铰接连接组成以四连杆机构。

第三驱动元件用于驱动第三支架的摆动，具体实施方式可根据现有方式实现，第三驱动元件基于控制器进行控制。

进一步的，所述第三模块还包括第三加热组件，所述第三加热组件内置在所述第三支架中；所述第三加热组件与所述控制器连接。所述第三加热组件可用于实现第一包装盒和第二包装盒的结合。

第四模块：

参考图6示意的非接触式仿形包装设备三维结构示意图，图9示意的加工组件阵列局部放大示意图，并结合图1至图5示意内容，所述第四模块包括第四活动支架60、第四驱动元件和加工组件阵列，所述第四活动支架60为框状结构，所述加工组件阵列包括阵列设置的若干个加工组件，每一组所述加工组件包括模具头70和直线驱动元件80；所述第四模块位于所述空间第一位置下方，所述第四驱动元件用于驱动所述第四活动支架朝所述空间第一位置运动，所述直线驱动元件用于驱动对应的模具头朝所述空间第一位置运动。

具体实施中，所述加工组件还包括加热元件，所述加热元件内置在所述模具头中，所述加热元件与所述控制器连接。所述加热元件可用于为模具头升温，以更好的加工坯料。

在获取到第一标记点处的目标对象的高度信息后，需要凭借该高度数据对相应位置的加工组件进行控制，在加工组件阵列的共同作用下，将胚料加工为第二包装盒。基本的，胚料采用可变形材料（一般为塑料，需要选择常温下质较硬的塑料）时，模具头仅依靠类似于冲压的形式即可将平面结构的坯料加工为第二包装盒，但在实际实施中发现，常温下易于加工的塑料的抗变形能力相应较弱，对目标对象的保护能力较差，因此，一般采用热塑性材料，在一定加温条件下易于加工，在常温下具有较好的抗变形能力。

具体的，该加工过程实质为对坯料进行拉扯，如果使材料在加工过程中更为均匀是需要解决的问题之一，在本发明实施例中提供了一种模具头的实施方式以供参考。

进一步的，参考图10示意的加工组件的局部放大结构剖面视图，所述模具头包括外侧模组和内侧模组，所述外侧模组包括外侧模具头75和外侧加热棒74，所述外侧加热棒74内嵌于所述外侧模具头75中，所述内侧模组包括内侧模具头73和内侧加热棒72，所述内侧加热棒72内嵌在所述内侧模具头73中；

所述内侧模具头73相较于所述外侧模具头75更靠近所述加工组件阵列的中央位置；

所述外侧加热棒74和所述内侧加热棒72分别与所述控制器连接。

具体实施中，整个加工组件阵列中的模具头是依序进行动作的，实际实施中，加工组件阵列中的模具头排列是有序的，针对光测距组件的设置行驶，模具头可以为环形阵列设计。

在本发明实施例中，加工组件阵列中的模具头的动作顺序是由外侧至内侧依序进行，即位于相对外圈的模具头首先进行动作，位于相对内圈的模具头再进行动作。

针对指定的一圈模具头，该圈模具头在作业时，外侧加热棒工作，内侧加热棒待机，相应的，外侧模具头升温能够使相对于模具头外侧的坯料熔融并在模具头下移的过程中拉伸，而内侧模具头由于未升温，相对内侧的坯料的拉伸变形优先级会低于相对外侧的坯料。

当第一圈模具头作业完毕后，第一圈模具头保持当前位置不复位，相对第二圈模具头开始工作，在第一圈模具头开始工作时，第一圈模具头的内侧加热棒和第二圈模具头的外侧加热板工作，第一圈模具头的外侧加热棒和第二圈模具头的内侧加热棒待机，在第二圈的模具头下压作业时，第一圈模具头的内侧模具头和第二圈模具头的外侧模具头之间的坯料升温熔融，相对于第二圈模具头相对内侧的坯料更易被第二圈模具头拉伸。

基于第一圈模具头和第二圈模具头的作业逻辑，每一圈模具头依次作业，直至所有模具头动作完毕后，所有模具头进行复位。

此外，在每一个模具头的外侧模具头75和内侧模具头73之间留有一间隙76，一方面，该间隙可用于保证外侧模具头和内侧模具头之间的热隔离，另一方面，该间隙在实际加工时，会在坯料上留下一向内凹陷的泡状结构，该泡状结构在第二包装盒包装目标对象时，可以更贴合目标对象，且由于泡状结构具有易被压缩的特性，第二包装盒对目标对象的固定性能更佳。

此外，模具头的整体形状为子弹状，间隙的设置使得外侧模具头和内侧模具头在朝向模具头轴线的一侧产生一直角结构（为了避免过于尖锐，实际加工为较小的圆角），该支架结构可防止间隙内的胚体材料移动，从而使得泡状结构处的材料厚度与四周产生一定的差异，保证了气泡结构的成型。

第五模块：

参考图6示意的非接触式仿形包装设备三维结构示意图，控制器90在本发明实施例中整合为一独立应用模块，控制器90上设置有所需用到的连接线接口，以便于其余设备的接入；控制器90本身可以为一微机系统。

以图6所示的非接触式仿形包装设备结构为例，在第一支架10上放置第一包装盒并在第一包装盒上放置目标对象，第一支架10上的凸起点可用于对第一包装盒进行定位；第一支架10通过滑动运动至空间第一位置后，光信号测距组件阵列开始工作，在每一个第一标记点处获取得一个对应的实测数据，并根据实测数据换算出实际高度数据；第一支架10滑动运动至空间第二位置后，在第三支架30的下方置入一坯料，坯料上局部涂抹有胶水，该胶水在后续的热融结合过程中能被清除，坯料在第二结合区处设置有凸起的卡扣，卡扣能够配合在第三之间30的定位孔中；四连杆机构摆动将第三支架30驱动至空间第一位置上，第四活动支架60向上顶压，第三支架30和第四活动支架60工作夹持坯料的第二结合区；加工组件在光信号测距组件的指导下对坯料的加工区进行加工，直至所有凹槽结构加工完毕，坯料被加工为第二包装盒；四连杆机构摆动将第三支架30驱动至空间第三位置，第一支架10滑动运动至空间第一位置后，四连杆机构摆动将第三支架30驱动至空间第一位置，第二包装盒被第三支架30带动压在第一包装盒上，通过压合以及热融的方式，第一结合区和第二结合区紧密结合，对目标对象的包装作业完成。

综上，本发明实施例提供了一种基于光信号测距实现的非接触式仿形包装设备，利用第一支架和第三支架的位置切换的方式，实现了对目标对象的高度测量、对坯料的仿形加工以及对第一包装盒和第二包装盒进行结合组装的功能，具有良好的使用便利性。

以上对本发明实施例所提供的一种基于光信号测距实现的非接触式仿形包装方法及设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种基于光信号测距实现的非接触式仿形包装方法，其特征在于，包括：

准备一平板状的第一包装盒和一平板状的坯料，所述第一包装盒包括位于中央区域的放置区和位于边缘区域的第一结合区，所述坯料包括位于中央区域的加工区和位于边缘区域的第二结合区，所述放置区上设置有若干个第一标记点，所述加工区上设置有若干个第二标记点，所述若干个第一标记点在所述放置区上的分布情况与所述若干个第二标记点在所述加工区上的分布情况相同；

将一目标对象以任意姿态放置在所述放置区上；

通过光信号测距组件测得每一个所述第一标记点处的目标对象的实际高度；

准备一加工组件，所述加工组件用于在所述加工区中加工出凹槽结构；

基于第一标记点和第二标记点的对应关系，所述加工组件在所述加工区的每一个第二标记点处加工出具有指定深度的凹槽结构，每一个所述凹槽结构的指定深度与对应的第一标记点处的实际高度一致，每一个所述凹槽结构的深度基于所述光信号测距组件进行测量；

在所有凹槽结构加工完毕后，所述胚料被加工为第二包装盒，所述第二包装盒包括位于中央区域的容纳区和位于边缘区域的第二结合区；

将所述第二包装盒盖合至所述第一包装盒上，并根据所述第一结合区和第二结合区的结合方式结合所述第一包装盒和所述第二包装盒，所述目标对象处于所述容纳区和所述放置区的包裹中。

2.如权利要求1所述的基于光信号测距实现的非接触式仿形包装方法，其特征在于，所述第一结合区和第二结合区的结合方式包括卡扣卡槽配合方式。

3.如权利要求1所述的基于光信号测距实现的非接触式仿形包装方法，其特征在于，所述第一结合区和第二结合区的结合方式包括热融方式。

4.一种基于光信号测距实现的非接触式仿形包装设备，其特征在于，用于实现权利要求1至3任一项所述的非接触式仿形包装方法，包括第一模块、第二模块、第三模块、第四模块和第五模块；

所述第一模块包括第一支架和第一驱动元件，所述第一支架为平板状结构，所述第一驱动元件用于驱动所述第一支架在空间第一位置和空间第二位置间切换；

所述第二模块包括光信号测距组件阵列，所述光信号测距组件阵列包括阵列设置的若干个光信号测距组件，所述光信号测距组件阵列位于所述空间第一位置的正上方；

所述第三模块包括第三支架和第三驱动元件，所述第三支架为框状结构，所述第三驱动元件用于驱动所述第三支架在空间第一位置和空间第三位置间切换；

所述第四模块包括第四活动支架、第四驱动元件和加工组件阵列，所述第四活动支架为框状结构，所述加工组件阵列包括阵列设置的若干个加工组件，每一组所述加工组件包括模具头和直线驱动元件；所述第四模块位于所述空间第一位置下方，所述第四驱动元件用于驱动所述第四活动支架朝所述空间第一位置运动，所述直线驱动元件用于驱动对应的模具头朝所述空间第一位置运动；

第五模块包括一控制器，所述控制器分别与所述第一驱动元件、所述光信号测距组件阵列、所述第三驱动元件、所述第四驱动元件和所述加工组件阵列连接。

5.如权利要求4所述的基于光信号测距实现的非接触式仿形包装设备，其特征在于，通过一辅助组件，所有所述测距组件共用一组光信号发射器和一组光信号接收器；

所述辅助组件包括光路结构件，所述光路结构件的底面为平面，所述光路结构件的顶面为曲面，所述曲面为一参考球面的局部结构；

所述光路结构件中设置有若干条光通道，每一条所述光通道的末端垂直穿出所述光路结构件的底面，每一条所述光通道的始端垂直穿出所述光路结构件的顶面；

所述光信号发射器以所述参考球面的球心为支点在空间中自由转动，所述光信号发射器的发射信号轨迹所在轴线穿过所述参考球面的球心；

所述光接收器嵌入设置所述光路结构件的底面上；

所述光信号发射器和所述光接收器分别与所述控制器连接。

6.如权利要求5所述的基于光信号测距实现的非接触式仿形包装设备，其特征在于，所述辅助组件还包括环状导轨、第一结构件和第二结构件；

所述环状导轨固定在所述光路结构件上，且所述环状导轨的轴线穿过所述参考球面的球心并垂直于所述光路结构件的底面；

所述第一结构件滑动配合在所述环状导轨上并基于所述环状导轨导引绕所述环状导轨的轴线转动，所述第一结构件上设置有以所述参考球面的球心为中心的弧形槽以及位于所述参考球面的球心处的铰接点；

所述第二结构件的始端滑动配合在所述弧形槽中，所述第二结构件的中部铰接配合在所述铰接点处，所述光信号发射器设置在所述第二结构件上；

所述光信号发射器和所述光信号接收器分别与所述控制器连接。

7.如权利要求4所述的基于光信号测距实现的非接触式仿形包装设备，其特征在于，所述第三模块还包括第三加热组件，所述第三加热组件内置在所述第三支架中；

所述第三加热组件与所述控制器连接。

8.如权利要求4所述的基于光信号测距实现的非接触式仿形包装设备，其特征在于，所述加工组件还包括加热元件，所述加热元件内置在所述模具头中，所述加热元件与所述控制器连接。

9.如权利要求4所述的基于光信号测距实现的非接触式仿形包装设备，其特征在于，所述模具头包括外侧模组和内侧模组，所述外侧模组包括外侧模具头和外侧加热棒，所述外侧加热棒内嵌于所述外侧模具头中，所述内侧模组包括内侧模具头和内侧加热棒，所述内侧加热棒内嵌在所述内侧模具头；

所述内侧模具头相较于所述外侧模具头更靠近所述加工组件阵列的中央位置；

所述外侧加热棒和所述内侧加热棒分别与所述控制器连接。