CN117342256B - 一种大口径石英管生产用夹持装置及其装夹系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大口径石英管生产用夹持装置及其装夹系统，涉及石英管在制造过程中的运输技术领域，为解决现有的大口径石英管在上料过程中，难以自动上料，石英管上料时不能及时有效调整位置，易与生产设备间产生偏差的问题。所述一种大口径石英管生产用夹持装置，包括：机架；移动总成，所述移动总成设置于机架上；夹持总成，所述夹持总成设置于滑块上，所述夹持总成包括装夹杆和抵推装置；膨胀总成，所述膨胀总成设置于装夹杆上；支撑总成，所述支撑总成设置于装夹杆上；控制终端，所述控制终端包括红外检测装置、红外测距装置和工业相机；还包括一种大口径石英管生产用夹持装置的装夹系统，用以自动控制上述大口径石英管生产用夹持装置。

Description

一种大口径石英管生产用夹持装置及其装夹系统

技术领域

本发明涉及石英管在制造过程中的运输技术领域，具体为一种大口径石英管生产用夹持装置及其装夹系统。

背景技术

大口径石英管是指直径较大的石英制管道，大口径石英管是晶圆和光伏板氧化、扩散工艺中不可缺少的设备元件。随产业发展，石英管尺寸不断扩大，已经不能由人工单独上料，而传统的机械夹持设备因石英管质脆易碎，表面易被划伤的特点不能适用于夹取大口径石英管。

例如授权公告号为CN216073548U的专利，专利名称为一种大口径石英管生产用夹持装置，包括：底座，底座外壁一端固定连接有电机，电机输出端固定连接有双向螺纹轴，双向螺纹轴上螺纹连接有第一气动伸缩杆，第一气动伸缩杆顶部固定连接有固定板，固定板内部转动连接有螺纹杆，螺纹杆上螺纹连接有夹持块，通过万向轮可以移动装置，通过支撑伸缩杆的上下移动，将装置稳定在地面上；通过第一弹簧和活动杆，防止挤压力过大，导致石英管损坏；旋转螺纹杆，带动夹持块打开，调节和石英管直径尺寸相适应的长度；通过打开电机，使得两个第一气动伸缩杆之间的距离与石英管相适应；通过滑杆伸出吸附在卡槽内部，便于两个装置相互连接，以适应过长的石英管。

现有的大口径石英管夹持装置在夹持石英管时仍需人工辅助调整，且夹持装置不能有效解决大口径石英管在生产过程中的夹持上料过程，现有的上料大多采用人工搬运上料，将石英管搬到送料口内，然后通过慢慢调试石英管位置让石英管达到水平位置，这种方式费时费力，需要进行内圆磨处理的石英管都体积偏大，较重，需要多个人帮忙才可以搬动，人工搬运的方式不安全，而且石英材料非常脆弱，这种上料方式容易让石英管发生磕碰，碎裂导致报废，并且人工调试石英管位置繁琐复杂，易产生较大的偏差。为此，本发明提供一种大口径石英管生产用夹持装置及其装夹系统，以解决现有大口径石英管上料过程需要人工搬运，且调试石英管位置繁琐，易产生较大偏差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大口径石英管生产用夹持装置及其装夹系统，以解决上述背景技术中提出的现有的大口径石英管在上料过程中，难以自动上料，石英管上料时不能及时有效调整位置，易与生产设备间产生偏差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大口径石英管生产用夹持装置，包括：

机架；

移动总成，所述移动总成设置于机架上，所述移动总成包括移动装置和滑块，所述移动装置用于控制滑块移动；

夹持总成，所述夹持总成设置于滑块上，所述夹持总成包括装夹杆和抵推装置，装夹石英管时，所述石英管套设于装夹杆外，所述抵推装置用于沿装夹杆轴线方向输出石英管；

膨胀总成，所述膨胀总成设置于装夹杆上，所述膨胀总成用于提供支撑力以控制石英管沿垂直于装夹杆轴向方向调节，以控制石英管与装夹杆同轴；

支撑总成，所述支撑总成设置于装夹杆上，所述抵推装置输出石英管时，所述支撑总成对石英管内壁支撑并沿装夹杆移动，以使石英管沿装夹杆轴线方向输出；

控制终端，所述控制终端包括红外检测装置、红外测距装置和工业相机，所述红外检测装置用于检测装夹杆上石英管轴心位置、石英管与装夹杆的圆心距和石英管与装夹杆的同心度，所述红外测距装置用于检测装夹杆上石英管和控制终端的距离，所述工业相机用于检测石英管位置信息和石英管输出区域位置信息。

优选地，所述膨胀总成包括膨胀缸，所述膨胀缸设置于装夹杆两端，两侧膨胀缸均与装夹杆同轴，所述膨胀缸内设置有电磁弹头，所述电磁弹头可通过电信号控制弹出距离，以控制石英管与装夹杆同轴。

优选地，所述装夹杆上沿轴线方向设置有沟槽，所述支撑总成包括驱动电机和滑动器，所述驱动电机用于沿沟槽方向驱动滑动器，以使滑动器沿装夹杆轴线方向在沟槽内移动，所述滑动器上设置有导轮、第一驱动装置和第二驱动装置，所述第二驱动装置固定设置于滑动器一端，所述第一驱动装置和滑动器通过铰接连接，所述第二驱动装置通过驱动杆支撑第一驱动装置，以控制第一驱动装置工作角度，所述导轮设置于第一驱动装置驱动杆端头，所述支撑总成通过第二驱动装置控制第一驱动装置垂直于装夹杆轴线，控制第一驱动装置驱动导轮，以使导轮接触石英管内壁，所述导轮用于滚动支撑石英管。

优选地，所述移动装置包括x轴导轨和z轴导轨，所述z轴导轨和x轴导轨滑移连接，所述z轴导轨在x轴导轨上沿x轴导轨轴线方向移动，所述滑块和z轴导轨滑移连接，所述滑块在z轴导轨上沿z轴导轨轴线方向移动，所述机架上设置有y轴导轨，所述移动装置通过y轴导轨和机架滑移连接，所述移动装置通过x轴导轨、y轴导轨和z轴导轨控制滑块在三维空间内定向移动。

优选地，所述滑块上设置有旋转连接件，所述旋转连接件用于连接滑块和夹持总成，所述旋转连接件可接收电信号以控制旋转角度。

优选地，所述机架底部设置有移动结构和固定结构，所述移动结构用于移动整体夹持装置，所述固定结构用于固定整体夹持装置。

一种大口径石英管生产用夹持装置的装夹系统，应用于上述一种大口径石英管生产用夹持装置，包括：夹持模块、平衡模块、移动模块和输出模块，所述夹持模块用于控制夹持装置套夹石英管，所述平衡模块用于控制夹持装置装夹杆上石英管维持平衡状态，所述移动模块用于控制移动总成定向移动石英管，所述输出模块用于输出夹持装置装夹杆上石英管。

优选地，所述夹持模块包括夹持策略，所述夹持策略包括：通过工业相机扫描夹持装置机架，以机架左下角为坐标原点，沿机架建立坐标系，通过工业相机扫描，获取装夹杆三维坐标信息和夹持装置上石英管三维坐标信息，基于装夹杆三维坐标信息和石英管三维坐标信息，移动装置通过x轴导轨、y轴导轨和z轴导轨控制滑块定向运动，使装夹杆进管端头对准石英管近装夹杆一侧端口，控制旋转连接件旋转角度以调整装夹杆和石英管的投影直线重合，通过红外检测装置检测装夹杆与石英管的圆心距，若圆心距大于预设圆心距，控制滑块在z轴导轨上进一步移动调整，若圆心距小于或等于预设圆心距，移动装置通过x轴导轨和y轴导轨控制滑块移动，以控制装夹杆轴线方向深入石英管，通过红外测距装置检测石英管端头距离控制终端距离记为进杆深度，若进杆深度小于预期值，移动装置控制滑块继续移动，若进杆深度大于或等于预期值，移动装置控制滑块停止移动并输出进杆完成信号。

优选地，所述平衡模块包括平衡策略，所述平衡策略包括：获取进杆完成信号，控制装夹杆两端膨胀缸内电磁弹头弹出，通过红外检测装置获取装夹杆和石英管的圆心位置，以装夹杆近红外检测装置一端圆心为坐标原点，建立世界坐标系，通过世界坐标系确定石英管圆心坐标（x，y），根据需求设定同心度最大偏差z，判断当前同心度是否符合需求，若符合则维持电磁弹头弹出距离并输出平衡信号；若不符合，则进一步调整两端电磁弹头，直至满足同心度需求。

优选地，所述移动模块包括移动策略，所述移动策略包括：获取平衡信号，通过工业相机扫描检测装夹杆轴线方向和输出位置间偏差角度，通过调整旋转连接件以控制装夹杆轴线方向以调整偏差角度，设定最大偏差角度，若偏差角度大于最大偏差角度，继续通过旋转连接件调整，若偏差角度小于或等于最大偏差角度，执行移动石英管工序，通过工业相机获取石英管输出位置，并根据所述坐标系确定石英管输出位置坐标，基于装夹杆当前位置坐标和石英管输出位置坐标，移动装置通过x轴导轨、y轴导轨和z轴导轨控制滑块进行定向移动，通过滑块带动装夹杆上石英管移动至石英管输出位置后，输出到位信号。

优选地，所述输出模块包括输出策略，所述输出策略包括：获取到位信号，通过工业相机获取石英管中心位置，通过驱动电机控制滑动器移动至石英管中心在装夹杆上投影位置，控制第二驱动装置驱动支撑第一驱动装置和导轮，使第一驱动装置和导轮与装夹杆呈垂直状态，通过第一驱动装置驱动控制导轮与石英管内壁接触支撑，输出支撑信号；抵推装置获取支撑信号，沿装夹杆轴线方向定向输出石英管，通过红外测距装置检测石英管输出距离，通过驱动电机控制滑动器跟随石英管一同向输出位置移动；输出完成后，抵推装置回到初始状态，驱动电机控制滑动器回到装夹杆中心位置，控制第一驱动装置收回导轮，控制第二驱动装置放平第一驱动装置，并输出完成信号。

优选地，所述装夹系统还包括网络通讯模块，所述网络通讯模块用于传输控制信号至上位机，并通过通讯模块接收上位机控制指令。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过使用特定的夹持结构，套夹石英管，通过膨胀总成调整石英管在装夹杆上角度，避免石英管在夹持搬运时因角度偏差导致石英管受力不均，进而破裂的风险。通过设置三条导轨使得夹持装置能在三维空间内定向运动，并设置有旋转件，通过四轴定位精确夹持石英管和输送石英管，有效解决石英管生产时，两个工艺段间的搬运问题，避免大口径石英管人工搬运产生的人身风险，提高石英管生产效率。

本发明提供夹持装置对应的装夹系统，通过工业相机、红外检测装置和红外测距装置精确定位石英管和装夹杆的位置关系，及时通过反馈信号控制相应夹持装置器件，避免人工手动操作，大大提高了石英管搬运效率，同时避免人工观察不精确造成石英管与装置间产生较大偏差问题，避免石英管因偏差导致撞到生产设备，产生破裂情况，影响工业生产的问题。

本发明可根据不同工艺段石英管搬运需求进行重写调整，机架设置有移动结构和固定结构，便于夹持装置通过移动结构移动至所需位置，通过固定结构固定机架，使机架维持水平状态，提高装置适应范围。

本发明的夹持装置对应的装夹系统包括网络通讯模块，提供实时数据传输，便于上位机远程监测生产过程，并通过下达控制指令远程调整生产过程，降低从业人员人身风险。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的机架结构示意图；

图3为本发明的工业相机结构示意图；

图4为本发明的移动总成结构示意图；

图5为本发明的夹持部分结构示意图；

图6为本发明的装夹杆结构示意图；

图7为本发明的抵推装置结构示意图；

图8为本发明的膨胀缸结构示意图；

图9为本发明的滑动器结构示意图；

图10为本发明实施例1中极线约束示意图；

图11为本发明实施例2装夹系统示意图；

图12为本发明实施例2夹持策略流程示意图；

图13为本发明实施例2平衡策略流程示意图；

图14为本发明实施例2移动策略流程示意图；

图15为本发明实施例2输出策略流程示意图；

图16为本发明实施例3装夹系统示意图；

图17为本发明实施例3网络通讯流程示意图。

图中：100、机架；101、移动结构；102、固定结构；103、置物台；104、液压缸；105、柔性结构；200、移动总成；210、移动装置；211、x轴导轨；212、y轴导轨；213、z轴导轨；220、滑块；221、旋转连接件；300、夹持总成；310、装夹杆；311、沟槽；320、抵推装置；321、滚珠丝杠；322、导向杆；323、滑套；324、拨片；325、丝杆；400、膨胀总成；401、膨胀缸；402、电磁弹头；500、支撑总成；501、驱动电机；502、滑动器；503、导轮；504、第一驱动装置；505、第二驱动装置；601、红外检测装置；602、红外测距装置；603、工业相机。

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。

实施例1

请参阅图1-图10，本发明提供的一种实施例：一种大口径石英管生产用加持装置，包括：

机架100，机架100可根据生产现场实际环境进行调整，机架100主体为不易发生形变的钢架结构，机架100底部设置有置物台103，置物台103顶部任意平行两侧设置有平行导轨，定义该平行的两条导轨为y轴导轨212，在机架100底部设置有移动结构101和固定结构102，移动结构101可为轮式或履带式移动结构等能实现装置整体移动的结构，固定结构102可设置为多个液压缸104，最好为四个及四个以上，在液压杆底部设置表面摩擦力大且不易滑动的柔性结构105，通过液压缸104驱动液压杆将移动结构101抬起的方式实现装置整体固定，设置多个液压缸104可让装置适应不平整的地形，使装置在不平整地形时维持置物台103水平状态，提高装置适用范围。

移动总成200，移动总成200设置于机架100上，移动总成200包括移动装置210和滑块220，移动装置210包括两条互相垂直的导轨，其中一条导轨投影方向垂直于y轴导轨212，定义其为x轴导轨211，另一条为z轴导轨213，z轴导轨213和x轴导轨211滑移连接，z轴导轨213在x轴导轨211上沿x轴导轨211轴线方向移动，滑块220和z轴导轨213滑移连接，滑块220在z轴导轨213上沿z轴导轨213轴线方向移动，移动装置210设置有主动端和从动端，主动端和从动端分别连接置物台103上两条导轨，以实现移动装置210和置物台103的滑移连接，移动装置210通过x轴导轨211、y轴导轨212和z轴导轨213控制滑块220在三维空间内定向移动；导轨驱动方式可为气动驱动导轨等可通过电信号精确控制驱动距离的驱动导轨，导轨至少应能承受石英管和移动总成200总重量的2倍，应根据现场工作需求进行进一步调整确认，可选用大型号导轨等方式提高导轨最大承重。

滑块220上设置有旋转连接件221，旋转连接件221可通过电信号调节旋转角度，旋转连接件221可通过无刷电机等方式驱动，以保证旋转连接件221定量调整角度，旋转连接件221应保证足够的强度，以承受石英管和夹持总成300的质量。

夹持总成300，夹持总成300通过旋转连接件221和滑块220连接，夹持总成300随滑块220移动而移动，夹持总成300包括装夹杆310和抵推装置320，装夹杆310设置有夹杆和固定结构102，夹杆穿过旋转连接件221预留的杆孔，并通过固定结构102将夹杆固定连接于旋转连接件221上，装夹石英管时，石英管套设于装夹杆310外，装夹杆310需承受大口径石英管重量，应选用刚性材料，并保持装夹杆310整体水平不倾斜，装夹杆310上设置有膨胀总成400和支撑总成500。

膨胀总成400包括膨胀缸401，膨胀缸401设置于装夹杆310两端，两侧膨胀缸401对称且均与装夹杆310同轴设置，以确保两侧膨胀结构精确有效控制石英管与装夹杆310同轴，膨胀缸401内设置有电磁弹头402，电磁弹头402可通过电信号控制弹出距离，一个膨胀缸401内至少设置四个且两两间隔90°的电磁弹头402，以便调整控制石英管和装夹杆310间位置关系。

装夹杆310沿轴线方向设置有沟槽311，支撑总成500包括驱动电机501和滑动器502，驱动电机501用于沿沟槽311方向驱动滑动器502，以使滑动器502沿装夹杆310轴线方向在沟槽311内移动，驱动电机501可通过控制伸缩杆等方式控制滑动器502移动，滑动器502上设置有导轮503、第一驱动装置504和第二驱动装置505，第二驱动装置505固定设置于滑动器502一端，第一驱动装置504和滑动器502通过铰接连接，第一驱动装置504可通过铰链改变自身与滑动器502角度，第二驱动装置505通过驱动杆支撑第一驱动装置504，以控制第一驱动装置504工作角度，导轮503设置于第一驱动装置504驱动杆端头，通过第二驱动装置505控制第一驱动装置504垂直于装夹杆310轴线，控制第一驱动装置504驱动导轮503接触石英管内壁，通过导轮503滚动支撑石英管，便于石英管输出装夹杆310，第一驱动装置504和第二驱动装置505可为电缸等可控制驱动杆长度的结构。

抵推装置320可选用滚珠丝杠321，滚珠丝杠321一端固定于旋转连接件221上，另一端自由不固定，固定端同时承受轴向力和径向力，通过设置支撑总成500减少滚珠丝杠321所需的输出力，滚珠丝杠321还设置有导向杆322，通过导向杆322穿过滚珠丝杠321的滑套323，避免滑套323自身旋转，滑套323上设置有用于推动石英管的拨片324，通过滚珠丝杠321的丝杆325驱动滑套323，滑套323通过拨片324将力传导至石英管，以输出石英管，拨片324为中空形，避免阻挡红外检测装置601和红外测距装置602正常工作，抵推装置320可通过电信号控制，滚珠丝杠321长度应大于石英管长度，以便于在输出装夹杆310上石英管时，能有效推出全部石英管到输出区域。

控制终端，控制终端包括红外检测装置601、红外测距装置602和工业相机603，红外检测装置601用于检测装夹杆310上石英管轴心位置和石英管与装夹杆310圆心距，通过红外检测装置601扫描石英管端头图像，确定其圆心，与装夹杆310默认圆心进行对比，确定石英管与装夹杆310的圆心距与同心度，红外测距装置602用于检测装夹杆310上石英管和控制终端距离以确定石英管进杆距离和出杆距离。

工业相机603用于检测石英管位置信息和石英管输出区域位置信息，工业相机603选用双目相机，双目相机同时扫描获取目标两张图像，对两张图像进行像素点匹配，根据匹配结果计算每个像素的深度，核心视差通过公式：

式中D为深度，f焦距，b为基线，d为视差，ps为像素大小，其中f焦距和b基线通过对双目相机标定获取，ps像素大小为相机图像传感器中单个像素的大小，双目相机左右相机采用同等大小图像传感器，保证单个像素大小一致，深度D为测定的空间点距离相机的垂直距离，通过上述公式计算出视差d，确定左相机中每个像素点和右相机中对应像素点的对应关系；

左相机和右相机的像素匹配通过极线约束实现，极线约束即同一空间点在两幅图像上分别成像时，已知左图投影点p1，那么对应的右图投影点p2一定在相对于p1的极线上；极线为极平面和两幅图像相交的两条直线；极平面：空间中一点p和两个相机中点C1、C2形成三维空间中一个平面PC1C2，该平面为极平面；

为避免双目相机因装配导致的两个相机光心不水平，可在双目相机内设置图像校正技术，图像矫正通过分别对两张图片用单应矩阵变换得到，即将两个不同方向的图像平面重新投影到同一个平面且光轴互相平行，通过标定结果对原始图像进行校正，校正后的两张图像位于同一平面且互相平行；

单应矩阵变换通过对相机进行标定获得，相机标定用于确定相机内部参数和外部参数，以便准确测量和还原图像中的物体，可以将图像上的点从像素坐标转换为三维空间中的真实坐标；相机标定可通过使用已知真实坐标下的校准板或标定物体，通过在校准板上设置已知尺寸特征或棋盘结构，通过相机在不同位置和角度下拍摄校准板图像，通过图像处理和数据计算确定相机内外参数；

石英管输出区域为石英管下一步加工区域，如将石英管输送至数控内圆模机中对石英管进行进一步加工处理，需对石英管和输出区域进行精确位置定位，引导石英管定向移动，以避免因移动偏差导致的石英管磕碰、碎裂。

工作原理：根据大口径石英管生产工艺流程，通过机架100底部移动结构101将石英管生产用夹持装置移动至工作位置，通过固定结构102的液压缸104抬起移动结构101，调节多个液压缸104以适应地形，维持置物台103处于水平状态；在机架100上设置y轴导轨212，移动装置210设置于y轴导轨212上，移动装置210包括x轴导轨211和z轴导轨213，滑块220设置于z轴导轨213上，z轴导轨213和x轴导轨211滑移连接，移动装置210通过x轴导轨211、y轴导轨212和z轴导轨213控制滑块220在三维空间内定向移动，滑块220上设置有旋转连接件221，夹持总成300通过旋转连接件221连接滑块220，旋转连接件221接收电信号可实现定量角度旋转，实现夹持总成300的四轴定位，便于夹持总成300的三维定向且可旋转运动；夹持总成300包括装夹杆310和抵推装置320，装夹杆310上设置有有膨胀总成400和支撑总成500，装夹杆310夹持石英管时，通过两端膨胀缸401的电磁弹头402平衡固定石英管，输出石英管时，通过支撑总成500的第二驱动装置505调整导轮503以垂直于装夹杆310，通过第一驱动装置504驱动导轮503对石英管滚动支撑，滚珠丝杠321驱动滑套323，通过拨片324沿装夹杆310轴线方向推出石英管，支撑结构通过其滑动器502定向定量跟随石英管输出方向移动，直至石英管输出完成；夹持过程和输出过程通过控制终端上红外检测装置601、红外测距装置602和工业相机603提供对石英管同心度、石英管进杆距离、石英管出杆距离、石英管位置信息、石英管输出区域位置信息和夹持装置位置信息等信息进行实时监测，以便于控制夹持装置夹持石英管，并将石英管输出至输出区域。

实施例2

请参阅图11-图15，本发明提供一种实施例，一种大口径石英管生产用加持装置的装夹系统，应用于实施例1中一种大口径石英管生产用加持装置，包括：夹持模块、平衡模块、移动模块和输出模块。

夹持模块包括夹持策略，夹持策略包括：通过工业相机603扫描夹持装置机架100，默认以机架100左下角为坐标原点，以置物台103上y轴导轨212轴线方向为y轴，以x轴导轨211轴线方向为x轴，z轴导轨213轴线方向为z轴，建立坐标系，也可以根据实际生产需求自行定义坐标原点，坐标轴方向一般设置为各导轨移动方向；通过工业相机603扫描，获取装夹杆310三维坐标信息和夹持装置上石英管三维坐标信息，装夹杆310三维坐标具体为装夹杆310前端端头坐标，石英管三维坐标信息具体为石英管近装夹杆310一端端头坐标信息，基于装夹杆310三维坐标信息和石英管三维坐标信息，移动装置210通过x轴导轨211、y轴导轨212和z轴导轨213控制滑块220定向移动，使装夹杆310进管端头对准石英管近装夹杆310一侧端口，控制旋转连接件221旋转角度以调整装夹杆310和石英管的投影直线重合，通过红外检测装置601检测装夹杆310与石英管的圆心距，预设圆心距根据生产现场石英管尺寸及最大允许偏差确定，默认不超过石英管半径的二十分之一，若圆心距大于预设圆心距，控制滑块220在z轴导轨213上进一步移动调整，可通过先向下移动判断圆心距增大或减小，若增大，则反向移动直至圆心距小于或等于预设圆心距，若减小，则继续移动直至圆心距小于或等于预设圆心距，若圆心距小于或等于预设圆心距，移动装置210通过x轴导轨211和y轴导轨212控制滑块220以装夹杆310轴线方向移动，以控制装夹杆310深入石英管，通过红外测距装置602检测石英管端头距离控制终端距离记为进杆深度，默认红外测距装置602扫描周期为0.1秒，避免石英管进杆过深，若进杆深度小于预期值，移动装置210控制滑块220继续移动，若进杆深度大于或等于预期值，控制滑块220停止移动并输出进杆完成信号，预期值默认为石英管长度，可根据装夹杆310上膨胀缸401位置进行相应调整。

平衡模块包括平衡策略，平衡策略包括：获取进杆完成信号，控制装夹杆310两端膨胀缸401内电磁弹头402弹出，通过红外检测装置601获取装夹杆310和石英管的圆心位置，默认检测周期为0.1秒，根据实际需求调整，以装夹杆310近红外检测装置601一端圆心为坐标原点，建立世界坐标系，通过世界坐标系确定石英管圆心坐标（x，y），通过同心度需求设定最大偏差z，同心度需求根据实际生产过程中石英管直径确定，默认最大偏差z不超过石英管直径三十分之一，若，则维持电磁弹头402弹出距离并输出平衡信号；若/>，则进一步调整两端电磁弹头402，以满足同心度需求，进一步调整根据（x，y）坐标具体确定，若|x|>z且x>0，调整该端，即装夹杆310近红外检测装置601一端的电磁弹头402的右侧弹头收缩同时左侧弹头伸长，另一端电磁弹头402镜像调整，若|x|>z且x<0，调整该端电磁弹头402的左侧弹头收缩同时右侧弹头伸长，另一端电磁弹头402镜像调整；若|y|>z且y>0，调整该端电磁弹头402的上侧弹头伸长同时下侧弹头收缩，另一端电磁弹头402镜像调整，若|y|>z且y<0，调整该端电磁弹头402的下侧弹头伸长同时上侧弹头收缩，另一端电磁弹头402镜像调整；可根据石英管坐标同时对两端电磁弹头402上下左右电磁弹头402进行调整，以提高平衡效率。

移动模块包括移动策略，移动策略包括：获取平衡信号，通过工业相机603扫描检测装夹杆310轴线方向和输出位置间偏差角度，通过调整旋转连接件221以控制装夹杆310轴线方向以调整偏差角度，设定最大偏差角度，最大偏差角度根据实际生产现场石英管直径和石英管下一步加工设备确定，若偏差角度大于最大偏差角度，继续通过旋转连接件221调整，若偏差角度小于或等于最大偏差角度，执行移动石英管工序，通过工业相机603扫描石英管输出位置，并根据坐标系确定石英管输出位置坐标，基于装夹杆310当前位置坐标和石英管输出位置坐标，装夹杆310当前位置坐标具体为装夹杆310前端端头坐标，即装夹杆310远离抵推装置320一端，石英管输出位置坐标具体为石英管下一步加工设备，例如数控内圆磨机，以数控内圆磨机进管端头位置为输出位置坐标，移动装置210通过x轴导轨211、y轴导轨212和z轴导轨213控制滑块220进行定向移动，通过滑块220带动装夹杆310移动至石英管输出位置后，输出到位信号。

输出模块包括输出策略，输出策略包括：获取到位信号，通过工业相机603获取石英管中心位置，通过驱动电机501控制滑动器502移动至石英管在装夹杆310上投影中心位置，控制第二驱动装置505驱动支撑第一驱动装置504和导轮503，第一驱动装置504与滑动器502采用铰接连接，可改变工作角度，通过第二驱动装置505使第一驱动装置504和导轮503与装夹杆310呈垂直状态，通过第一驱动装置504驱动控制导轮503与石英管内壁接触支撑，输出支撑信号；抵推装置320获取支撑信号，滚珠丝杠321通过丝杆325驱动滑套323，驱动滑套323通过拨片324沿装夹杆310轴线定向推动输出石英管，通过红外测距装置602检测石英管输出距离，驱动电机501控制滑动器502跟随石英管一同向输出位置移动，以支撑不断发生重心偏移的石英管；输出完成后，抵推装置320通过滚珠丝杠321控制滑套323回到初始状态，支撑总成500通过滑动器502回到装夹杆310中心位置，控制第一驱动装置504收缩驱动杆以收回导轮503，控制第二驱动装置505收缩驱动杆以放平第一驱动装置504，并输出完成信号，以执行下一次夹持搬运。

工作原理：装夹系统的夹持模块通过工业相机603对工作区域进行扫描，并以三条导轨为轴，以机架100左下角为坐标原点，建立坐标系，获取装夹杆310和待夹持石英管位置三维坐标，基于装夹杆310和石英管三维坐标，移动装置210通过三条导轨控制滑块220移动至石英管一侧端头处，并通过红外检测装置601检测装夹杆310与石英管圆心距，圆心距小于或等于预设圆心距，通过移动装置210控制装夹杆310深入石英管，通过红外测距装置602检测石英管进杆深度，以完成石英管进杆并输出进杆完成信号；平衡模块获取进杆完成信号后，通过红外检测装置601获取装夹杆310和石英管的圆心位置，以装夹杆310近红外检测装置601一端圆心为坐标原点，建立世界坐标系，计算装夹杆310和石英管的同心度，控制装夹杆310两端电磁弹头402弹出距离以满足同心度需求并输出平衡信号；移动模块获取平衡信号后，通过工业相机603扫描检测装夹杆310上石英管端头和输出位置间偏差角度，通过调整旋转连接件221以控制装夹杆310上石英管和输出位置位于同一投影直线，以控制偏差角度小于或等于最大偏差角度，并根据石英管输出位置和装夹杆310当前位置，移动装置210通过三条导轨控制滑块220移动以控制装夹杆310移动至石英管输出位置，输出到位信号；输出模块获取到位信号，通过工业相机603扫描获取石英管中心位置，控制支撑总成500通过滑动器502移动至石英管中心位置，支撑总成500通过第一驱动装置504和第二驱动装置505控制导轮503接触支撑石英管，输出支撑信号，控制抵推装置320驱动滚珠丝杠321沿装夹杆310轴线方向推出石英管，通过红外测距装置602检测石英管输出距离，控制支撑总成500通过滑动器502跟随石英管一同向输出位置移动，以支撑不断发生重心偏移的石英管，直至石英管输出完成，控制支撑总成500返回装夹杆310中心位置，并放平支撑结构，输出完成信号，执行下一次夹持搬运。

实施例3

请参阅图16-图17，在实施例2上进一步改进，装夹系统还包括网络通讯模块，大口径石英管生产用夹持装置可通过网络通讯模块将各信号传输至上位机，上位机可通过PID图，即工艺模拟流程图等方式监视装置实时进程，并可输出控制指令传递至装置，对装置进行手动控制，如移动、紧急停止等操作；网络通讯模块可通过现场布置WIFI信号、插接网线、插接电话卡等方式实现实时数据传输。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种大口径石英管生产用夹持装置，其特征在于，包括：

机架（100）；

移动总成（200），所述移动总成（200）设置于机架（100）上，所述移动总成（200）包括移动装置（210）和滑块（220），所述移动装置（210）用于控制滑块（220）移动；

夹持总成（300），所述夹持总成（300）设置于滑块（220）上，所述夹持总成（300）包括装夹杆（310）和抵推装置（320），装夹石英管时，所述石英管套设于装夹杆（310）外，所述装夹杆（310）上沿轴线方向设置有沟槽（311），所述沟槽（311）和装夹杆（310）同轴，所述抵推装置（320）用于沿装夹杆（310）轴线方向输出石英管；

膨胀总成（400），所述膨胀总成（400）设置于装夹杆（310）上，所述膨胀总成（400）用于提供支撑力以控制石英管沿垂直于装夹杆（310）轴向方向调节，所述膨胀总成（400）包括膨胀缸（401），所述膨胀缸（401）设置于装夹杆（310）两端，两侧膨胀缸（401）均与装夹杆（310）同轴，所述膨胀缸（401）内设置有电磁弹头（402），所述电磁弹头（402）可通过电信号控制弹出距离，以控制石英管与装夹杆（310）同轴；

支撑总成（500），所述支撑总成（500）设置于装夹杆（310）上，所述抵推装置（320）输出石英管时，所述支撑总成（500）对石英管内壁支撑并沿装夹杆（310）移动，以使石英管沿装夹杆（310）轴线方向输出，所述支撑总成（500）包括驱动电机（501）和滑动器（502），所述驱动电机（501）用于沿沟槽（311）方向驱动滑动器（502），以使滑动器（502）沿装夹杆（310）轴线方向在沟槽（311）内移动，所述滑动器（502）上设置有导轮（503）、第一驱动装置（504）和第二驱动装置（505），所述第二驱动装置（505）固定设置于滑动器（502）一端，所述第一驱动装置（504）和滑动器（502）通过铰接连接，所述第二驱动装置（505）通过驱动杆支撑第一驱动装置（504），以控制第一驱动装置（504）工作角度，所述导轮（503）设置于第一驱动装置（504）驱动杆端头，所述支撑总成（500）通过第二驱动装置（505）控制第一驱动装置（504）垂直于装夹杆（310）轴线，控制第一驱动装置（504）驱动导轮（503），以使导轮（503）接触石英管内壁，所述导轮（503）用于滚动支撑石英管；

控制终端，所述控制终端包括红外检测装置（601）、红外测距装置（602）和工业相机（603），所述红外检测装置（601）用于检测装夹杆（310）上石英管轴心位置、石英管与装夹杆（310）的圆心距和石英管与装夹杆（310）的同心度，所述红外测距装置（602）用于检测装夹杆（310）上石英管和控制终端的距离，所述工业相机（603）用于检测石英管位置信息和石英管输出区域位置信息。

2.根据权利要求1所述的一种大口径石英管生产用夹持装置，其特征在于：所述移动装置（210）包括x轴导轨（211）和z轴导轨（213），所述z轴导轨（213）和x轴导轨（211）滑移连接，所述z轴导轨（213）在x轴导轨（211）上沿x轴导轨（211）轴线方向移动，所述滑块（220）和z轴导轨（213）滑移连接，所述滑块（220）在z轴导轨（213）上沿z轴导轨（213）轴线方向移动，所述机架（100）上设置有y轴导轨（212），所述移动装置（210）通过y轴导轨（212）和机架（100）滑移连接，所述移动装置（210）通过x轴导轨（211）、y轴导轨（212）和z轴导轨（213）控制滑块（220）在三维空间内定向移动。

3.根据权利要求2所述的一种大口径石英管生产用夹持装置，其特征在于：所述滑块（220）上设置有旋转连接件（221），所述旋转连接件（221）用于连接滑块（220）和夹持总成（300），所述旋转连接件（221）可接收电信号以控制旋转角度。

4.根据权利要求3所述的一种大口径石英管生产用夹持装置，其特征在于：所述机架（100）底部设置有移动结构（101）和固定结构（102），所述移动结构（101）用于移动整体夹持装置，所述固定结构（102）用于固定整体夹持装置。

5.一种大口径石英管生产用夹持装置的装夹系统，应用于权利要求4所述的一种大口径石英管生产用夹持装置，其特征在于：所述装夹系统包括：夹持模块、平衡模块、移动模块和输出模块，所述夹持模块用于控制夹持装置套夹石英管，所述平衡模块用于控制夹持装置装夹杆（310）上石英管维持平衡状态，所述移动模块用于控制移动总成（200）定向移动石英管，所述输出模块用于输出夹持装置装夹杆（310）上石英管。

6.根据权利要求5所述的一种大口径石英管生产用夹持装置的装夹系统，其特征在于：所述夹持模块包括夹持策略，所述夹持策略包括：通过工业相机（603）扫描夹持装置机架（100），以机架（100）左下角为坐标原点，沿机架（100）建立坐标系，通过工业相机（603）扫描，获取装夹杆（310）三维坐标信息和夹持装置上石英管三维坐标信息，基于装夹杆（310）三维坐标信息和石英管三维坐标信息，移动装置（210）通过x轴导轨（211）、y轴导轨（212）和z轴导轨（213）控制滑块（220）定向运动，使装夹杆（310）进管端头对准石英管近装夹杆（310）一侧端口，控制旋转连接件（221）旋转角度以调整装夹杆（310）和石英管的投影直线重合，通过红外检测装置（601）检测装夹杆（310）与石英管的圆心距，若圆心距大于预设圆心距，控制滑块（220）在z轴导轨（213）上进一步移动调整，若圆心距小于或等于预设圆心距，移动装置（210）通过x轴导轨（211）和y轴导轨（212）控制滑块（220）移动，以控制装夹杆（310）轴线方向深入石英管，通过红外测距装置（602）检测石英管端头距离控制终端距离记为进杆深度，若进杆深度小于预期值，移动装置（210）控制滑块（220）继续移动，若进杆深度大于或等于预期值，移动装置（210）控制滑块（220）停止移动并输出进杆完成信号。

7.根据权利要求6所述的一种大口径石英管生产用夹持装置的装夹系统，其特征在于：所述平衡模块包括平衡策略，所述平衡策略包括：获取进杆完成信号，控制装夹杆（310）两端膨胀缸（401）内电磁弹头（402）弹出，通过红外检测装置（601）获取装夹杆（310）和石英管的圆心位置，以装夹杆（310）近红外检测装置（601）一端圆心为坐标原点，建立世界坐标系，通过世界坐标系确定石英管圆心坐标（x，y），根据需求设定同心度最大偏差z，判断当前同心度是否符合需求，若符合则维持电磁弹头（402）弹出距离并输出平衡信号；若不符合，则进一步调整两端电磁弹头（402），直至满足同心度需求。

8.根据权利要求7所述的一种大口径石英管生产用夹持装置的装夹系统，其特征在于：所述移动模块包括移动策略，所述移动策略包括：获取平衡信号，通过工业相机（603）扫描检测装夹杆（310）轴线方向和输出位置间偏差角度，通过调整旋转连接件（221）以控制装夹杆（310）轴线方向以调整偏差角度，设定最大偏差角度，若偏差角度大于最大偏差角度，继续通过旋转连接件（221）调整，若偏差角度小于或等于最大偏差角度，执行移动石英管工序，通过工业相机（603）获取石英管输出位置，并根据所述坐标系确定石英管输出位置坐标，基于装夹杆（310）当前位置坐标和石英管输出位置坐标，移动装置（210）通过x轴导轨（211）、y轴导轨（212）和z轴导轨（213）控制滑块（220）进行定向移动，通过滑块（220）带动装夹杆（310）上石英管移动至石英管输出位置后，输出到位信号。

9.根据权利要求8所述的一种大口径石英管生产用夹持装置的装夹系统，其特征在于：所述输出模块包括输出策略，所述输出策略包括：获取到位信号，通过工业相机（603）获取石英管中心位置，通过驱动电机（501）控制滑动器（502）移动至石英管中心在装夹杆（310）上投影位置，控制第二驱动装置（505）驱动支撑第一驱动装置（504）和导轮（503），使第一驱动装置（504）和导轮（503）与装夹杆（310）呈垂直状态，通过第一驱动装置（504）驱动控制导轮（503）与石英管内壁接触支撑，输出支撑信号；抵推装置（320）获取支撑信号，沿装夹杆（310）轴线方向定向输出石英管，通过红外测距装置（602）检测石英管输出距离，通过驱动电机（501）控制滑动器（502）跟随石英管一同向输出位置移动；输出完成后，抵推装置（320）回到初始状态，驱动电机（501）控制滑动器（502）回到装夹杆（310）中心位置，控制第一驱动装置（504）收回导轮（503），控制第二驱动装置（505）放平第一驱动装置（504），并输出完成信号。

10.根据权利要求9所述的一种大口径石英管生产用夹持装置的装夹系统，其特征在于：所述装夹系统还包括网络通讯模块，所述网络通讯模块用于传输控制信号至上位机，并通过通讯模块接收上位机控制指令。