CN117601154A - 一种香水生产运输用机械臂控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械臂控制技术领域，尤其涉及一种香水生产运输用机械臂控制系统，包括：折射检测单元，用以向待旋盖瓶体输出穿过瓶体和瓶体内液体的光线并检测光线落点；翻转模块用以在输出端对香水成品执行检测动作；检测模块用以检测瓶体的液位高度和气泡数量，以及流水线的液体损失量；中控模块用以分析所述光线落点是否符合标准，以及在不符合标准时确定故障原因，在不同的故障原因下通过控制对应的机械臂对生产运输过程进行优化，且中控模块在光线落点符合标准时控制所述翻转模块周期性执行所述检测动作；通过检测光线折射的方法对各环节机械臂进行调整，提高了机械臂的工作效果。

Description

一种香水生产运输用机械臂控制系统

技术领域

本发明涉及机械臂控制技术领域，尤其涉及一种香水生产运输用机械臂控制系统。

背景技术

目前对于香水的生产运输方式为通过流水线上的若干机械臂分别对瓶体进行清洁、加液、旋盖和运输等动作。对于香水流水线上若干机械臂的精准控制来避免液体损失是很重要的。

现今常用较为常见的对于流水线上的机械臂控制系统为：

中国专利申请公开号：CN103737603A公开了一种流水线上机械臂精确控制系统，它包括传感器、运动控制器、PID控制器和运动控制处理器，传感器、运动控制器、PID控制器和运动控制处理器设置在机械臂的各运动关节点上。一种流水线上机械臂精确控制方法，其具体技术方案为：用户确定机械臂的加工运动轨迹路线；机械臂控制系统根据用户输入的机械臂运动轨迹路线图，对任务进行分解；根据输入的控制参量输出运动控制结果，驱动机械臂关节点进行相应的运动控制；运动控制处理器对机械臂的运动过程进行驱动，定位到当前机械臂的运动状态，而且根据机械臂运动控制预先设定的运动轨迹，由运动控制处理器执行运动控制任务。该发明提高了对于机械臂控制的效率和响应速度，保障了机械臂运动过程控制的准确性和精确性。

现今常用较为常见的对于灌装液体的生产加工装置为：

中国专利申请公开号：CN116902895A公开了一种苏打水自动化灌装流水线，涉及灌装技术领域，包括瓶子上料机、清洗机构、灭菌设备、第一烘干机构吹瓶机构、灌装机构、旋盖机构、第二烘干机构、中转输送带、贴标设备和输送带。该发明瓶子上料机、清洗机构、灭菌设备、第一烘干机构吹瓶机构、灌装机构、旋盖机构、第二烘干机构、中转输送带、贴标设备和输送带的配合实现苏打水上料、清洗、消毒、烘干、吹瓶、灌装、旋盖和贴标的全自动化生产，吹瓶机构、灌装机构和旋盖机构均可旋转，设置若干个环形阵列排布的输出端，输送带位于三者处采用四分之一圆设计，吹瓶机构、灌装机构或旋盖机构随输送带同步转动，不间断传送下实现吹瓶、灌装和旋盖操作。

综上，上述方法机械臂控制系统缺乏结合产品状态对机械臂进行的适应性调节，从而使机械臂的控制存在单一性和盲目性，进而导致机械臂的工作效果较差。

发明内容

为此，本发明提供一种香水生产运输用机械臂控制系统，用以克服现有技术中缺乏结合产品状态对机械臂进行的适应性调节，从而使机械臂的控制存在单一性和盲目性，进而导致机械臂的工作效果较差的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种香水生产运输用机械臂控制系统，包括：

折射检测单元，用以向待旋盖瓶体输出穿过瓶体和瓶体内液体的光线，并检测光线落点；

翻转模块，用以在输出端对香水成品执行检测动作；

检测模块，用以检测瓶体的液位高度和气泡数量，以及流水线的液体损失量；

中控模块，其分别与所述折射检测单元、所述翻转模块和所述检测模块连接，用以分析所述光线落点是否符合标准，以及在不符合标准时确定故障原因，在不同的故障原因下通过控制对应的机械臂对生产运输过程进行优化，且中控模块在光线落点符合标准时控制所述翻转模块周期性执行所述检测动作；

其中，所述检测动作为夹持香水成品并翻转一周，所述故障原因包括待旋盖瓶体的位置偏移、内部液位超差、存在杂质、气泡过量和物理性质不符，所述中控模块在所述故障原因为气泡过量时通过调节加液机械臂加液时与液面的距离减少产生气泡的数量。

进一步地，所述检测模块包括；

视觉检测单元，其用以采集瓶体图像以确定瓶体的内部液位、内部杂质、位置和内部气泡数量；

漏液检测单元，其用以收集流水线各环节的溢出液体以确定所述液体损失量。

进一步地，所述中控模块设置有所述待旋盖瓶体的标准落点，通过光线落点与标准落点的落点距离判定光线落点是否符合标准；

其中，所述中控模块在所述落点距离小于等于预设距离时判定光线落点符合标准，在落点距离大于预设距离时判定光线落点不符合标准。

进一步地，所述中控模块在所述光线落点不符合标准时通过所述视觉检测单元确定待旋盖瓶体状态为倾斜状态、液差状态或无特征状态；

所述倾斜状态满足待旋盖瓶体位置倾斜，所述液差状态满足待旋盖瓶体的液位不处于标准区间内，所述无特征状态满足待旋盖瓶体位置无倾斜且液位处于标准区间之内。

进一步地，所述中控模块在所述倾斜状态下对所述待旋盖瓶体进行位置修正，通过控制对应的机械臂调节待旋盖瓶体位置直至所述光线落点符合标准，在所述液差状态下调整液位高度，通过加液或放液调整液位直至所述光线落点符合标准。

进一步地，所述中控模块在所述无特征状态下，通过所述待旋盖瓶体内的气泡量对落点不符合标准的原因进行进一步分析，

若气泡量大于预设阈值，判定不符合标准的原因为气泡过量并执行工艺优化动作；

若气泡量小于等于预设阈值，控制所述视觉检测单元进行杂质检测动作。

进一步地，所述中控模块执行所述工艺优化动作以减少气泡产生；

其中，所述工艺优化动作包括所述中控模块根据气泡量控制加液机械臂在加液过程中保持与液面距离为优化距离，以及根据气泡消减量调小瓶体从加液机械臂至旋盖机械臂的输送速度；

其中，所述优化距离与所述气泡量成负相关，所述气泡消减量为瓶体在加液机械臂完成加液后一刻的气泡量与旋盖机械臂进行旋盖前一刻的气泡量的差值。

进一步地，所述杂质检测动作为通过所述视觉检测单元检测待旋盖瓶体内部的杂质，所述中控模块在待旋盖瓶体内部存在杂质时判定环境因素对生产造成影响并停止生产；

所述中控模块在待旋盖瓶体内部无杂质时判定液体物理性质异常需对生产环节进行检查。

进一步地，所述中控模块在所述光线落点符合标准时，控制所述翻转模块周期性所述检测动作，中控模块根据液体损失量调节翻转模块的检测频率；

其中，所述中控模块在单位时间内的液体损失量小于等于预设体积时判定根据液体损失量调节所述检测频率，且检测频率与液体损失量成正相关。

进一步地，所述标准落点为所述待旋盖瓶体在标准状态下的落点；

所述标准状态满足瓶体内液体处于标准液位、瓶体处于标准位置、内部无气泡和杂质且瓶体内液体的通过标准生产工艺制备。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，利用设置折射检测单元、翻转模块、检测模块以及中控模块的方式，对进行旋盖前的瓶体进行分析以确定对机械臂和流水线的调控，通过检测光线折射的方法，简单有效的对各环节机械臂进行调整，有效保证了香水的生产质量，且在旋盖前在保证封装后质量的同时能够保证旋盖机械臂对当前待旋盖瓶体进行的旋盖封装动作能够正常实现，从而有效提高了机械臂的工作效果。

进一步地，本发明中控模块在光线落点不符合标准时通过视觉检测单元确定待旋盖瓶体状态为倾斜状态、液差状态或无特征状态，倾斜、液位过高或过低均会导致光线落点偏移，且当位置未倾斜、液位符合标准时，光线落点不符合标准的原因应来自液体内部，中控模块通过对无特征状态的进一步气泡和杂质分析确定原因，通过进一步分析确定液体的物理性质是否存在问题，通过对光线折射这一过程的多重分析，能够对香水的多方面参数进行检测和控制，避免了机械臂的盲目加工和生产，进一步提高了机械臂的工作效果。

进一步的，本发明中控模块在光线落点符合标准时控制翻转模块周期性执行检测动作，对于正常状态，通过周期性的翻转能够有效确定是否旋盖机械臂的封装效果，避免漏液现象，进一步提高了机械臂的工作效果。

进一步的，本发明中控模块根据液体损失量调节翻转模块的检测频率，整个流程的液体损失越多说明各机械臂的工作状态越不稳定，增大检测频率能够对不稳定工作状态下漏液的状态进行有效监测，进一步提高了机械臂的工作效果。

附图说明

图1为本发明香水生产运输用机械臂控制系统的结构框图；

图2为本发明实施例检测模块的结构框图；

图3为本发明实施例翻转模块的示意图；

图4为本发明实施例加液机械臂的示意图；

其中：1，转动轴；2，旋转部；3，夹持部；4，导管；5，伸缩部；6，输出口。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以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，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为便于理解，本实施例给出一种适用于本发明技术方案的香水生产流程，依次为向瓶体内部通过加液机械臂加液，安装内盖，通过旋盖机械臂装外盖以形成香水成品。

请参阅图1所示，其为本发明香水生产运输用机械臂控制系统的结构框图，香水生产运输用机械臂控制系统包括：

折射检测单元，用以向待旋盖瓶体输出穿过瓶体和瓶体内液体的光线，并检测光线落点；

优选的，折射单元包括用以发出光线的激光二极管和用以检测光线落点的光敏元件。

翻转模块，用以在输出端对香水成品执行检测动作；

在实施中，翻转模块可以为能够实现检测动作的任一结构，可选的，其为图3所示结构，夹持部3通过旋转部2的转动实现对瓶体的夹持，通过转动轴1的转动实现瓶体的翻转。

检测模块，用以检测瓶体的液位高度和气泡数量，以及流水线的液体损失量；

中控模块，其分别与折射检测单元、翻转模块和检测模块连接，用以分析光线落点是否符合标准，以及在不符合标准时确定故障原因，在不同的故障原因下通过控制对应的机械臂对生产运输过程进行优化，且中控模块在光线落点符合标准时控制翻转模块周期性执行检测动作；

其中，检测动作为夹持香水成品并翻转一周，故障原因包括待旋盖瓶体的位置偏移、内部液位超差、存在杂质、气泡过量和物理性质不符，中控模块在故障原因为气泡过量时通过调节加液机械臂加液时与液面的距离减少产生气泡的数量。

利用设置折射检测单元、翻转模块、检测模块以及中控模块的方式，对进行旋盖前的瓶体进行分析以确定对机械臂和流水线的调控，通过检测光线折射的方法，简单有效的对各环节机械臂进行调整，有效保证了香水的生产质量，且在旋盖前在保证封装后质量的同时能够保证旋盖机械臂对当前待旋盖瓶体进行的旋盖封装动作能够正常实现，从而有效提高了机械臂的工作效果。

请参阅图2所示，其为本发明实施例检测模块的结构框图，检测模块包括；

视觉检测单元，其用以采集瓶体图像以确定瓶体的内部液位、内部杂质、位置和内部气泡数量；

漏液检测单元，其用以收集流水线各环节的溢出液体以确定液体损失量。

本发明对视觉检测单元和漏液检测单元的结构不作限定，可选的，视觉检测单元为摄像头和视觉处理软件的组合，漏液检测单元为设置在流水线各环节下方的可读刻度的容器。

具体而言，本发明对中控模块的具体结构不作限定，在本实施例中，可以由逻辑部件或逻辑部件的组合构成，逻辑部件包括现场可编程部件、计算机以及计算机中的微处理器。

具体而言，中控模块设置有待旋盖瓶体的标准落点，通过光线落点与标准落点的落点距离判定光线落点是否符合标准；

其中，中控模块在落点距离小于等于预设距离时判定光线落点符合标准，在落点距离大于预设距离时判定光线落点不符合标准。

本发明预设距离与光线输出角度和瓶体材质有关，其可以通过有限次实验确定，满足小于预设距离时至少存在位置偏移、内部液位超差、存在杂质、气泡过量和生产问题导致液体物理性质中的一种问题。

具体而言，中控模块在光线落点不符合标准时通过视觉检测单元确定待旋盖瓶体状态为倾斜状态、液差状态或无特征状态；

倾斜状态满足待旋盖瓶体位置倾斜，液差状态满足待旋盖瓶体的液位不处于标准区间内，无特征状态满足待旋盖瓶体位置无倾斜且液位处于标准区间之内。

在实施中，标准区间根据香水的生产标准确定，可以根据实际工况、场景设置为其他值，或者设置为可变化的若干确定值，只需能够满足判定要求即可，在此不再赘述，后续的预设阈值同理。

具体而言，中控模块在倾斜状态下对待旋盖瓶体进行位置修正，通过控制对应的机械臂调节待旋盖瓶体位置直至光线落点符合标准，在液差状态下调整液位高度，通过加液或放液调整液位直至光线落点符合标准。

可以理解的是，对应的机械臂指能够对待旋盖瓶体位置进行调节且与待旋盖瓶体距离最近的机械臂。

待旋盖瓶体为运行至旋盖机械臂所在位置且未进行旋盖动作时的瓶体。

具体而言，中控模块在无特征状态下，通过待旋盖瓶体内的气泡量对落点不符合标准的原因进行进一步分析，

若气泡量大于预设阈值，判定不符合标准的原因为气泡过量并执行工艺优化动作；

若气泡量小于等于预设阈值，控制视觉检测单元进行杂质检测动作。

在实施中，气泡过多会导致对光线折射造成影响且气泡过多也影响香水的加工质量，在气泡过多时进行工艺优化能够减少气泡，提高质量。若气泡少进而其不对光线的落点造成过多影响，即说明存在杂质或物理性能存在问题。

具体而言，中控模块执行工艺优化动作以减少气泡产生；

其中，工艺优化动作包括中控模块根据气泡量控制加液机械臂在加液过程中保持与液面距离为优化距离，以及根据气泡消减量调小瓶体从加液机械臂至旋盖机械臂的输送速度；

其中，优化距离与气泡量成负相关，气泡消减量为瓶体在加液机械臂完成加液后一刻的气泡量与旋盖机械臂进行旋盖前一刻的气泡量的差值。

可选的，优化距离S通过下式确定，，其中S0为原工艺加液机械臂与液面的最小距离，V₁为待旋盖瓶体的气泡量，V0为气泡量的预设阈值。

可选的，调节的输送速度A通过下式确定，，其中A0为初始的输送速度，Vn为气泡消减量，V₂为瓶体在加液机械臂完成加液后一刻的气泡量。

本实施例中的旋盖机械臂通过将瓶盖对准瓶口施压并旋转完成封装，其为现有技术，在此不再赘述。

本实施例中的加液机械臂通过伸缩实现向瓶内加液，其可以是图4所示的结构，液体通过导管4从输出口6输出，通过伸缩部5的伸缩实现不同高度的加液。

具体而言，杂质检测动作为通过视觉检测单元检测待旋盖瓶体内部的杂质，中控模块在待旋盖瓶体内部存在杂质时判定环境因素对生产造成影响并停止生产；

中控模块在待旋盖瓶体内部无杂质时判定液体物理性质异常需对生产环节进行检查。

中控模块在光线落点不符合标准时通过视觉检测单元确定待旋盖瓶体状态为倾斜状态、液差状态或无特征状态，倾斜、液位过高或过低均会导致光线落点偏移，且当位置未倾斜、液位符合标准时，光线落点不符合标准的原因应来自液体内部，中控模块通过对无特征状态的进一步气泡和杂质分析确定原因，通过进一步分析确定液体的物理性质是否存在问题，通过对光线折射这一过程的多重分析，能够对香水的多方面参数进行检测和控制，避免了机械臂的盲目加工和生产，进一步提高了机械臂的工作效果。

具体而言，中控模块在光线落点符合标准时，控制翻转模块周期性检测动作，中控模块根据液体损失量调节翻转模块的检测频率；

优选的，翻转模块的初始检测频率为每小时5次；

其中，中控模块在单位时间内的液体损失量小于等于预设体积时判定根据液体损失量调节检测频率，且检测频率与液体损失量成正相关。

可选的，调节的检测频率f通过下式确定，，/>表示向上取整，f0为初始检测频率。N0为单瓶香水包含液体的标准体积，N1为液体损失量。

中控模块在光线落点符合标准时控制翻转模块周期性执行检测动作，通过周期性的翻转能够有效确定旋盖机械臂的封装效果，避免漏液现象，进一步提高了机械臂的工作效果。且中控模块根据液体损失量调节翻转模块的检测频率，整个流程的液体损失越多说明各机械臂的工作状态越不稳定，增大检测频率能够对不稳定工作状态下漏液的状态进行有效监测，进一步提高了机械臂的工作效果。

具体而言，标准落点为待旋盖瓶体在标准状态下的落点；标准状态满足瓶体内液体处于标准液位、瓶体处于标准位置、内部无气泡和杂质且瓶体内液体的通过标准生产工艺制备。

可以理解的是，标准液位、标准位置和标准生产工艺根据香水的生产标准确定。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种香水生产运输用机械臂控制系统，其特征在于，其用于香水生产流水线机械臂的控制，包括：

折射检测单元，用以向待旋盖瓶体输出穿过瓶体和瓶体内液体的光线，并检测光线落点；

翻转模块，用以在输出端对香水成品执行检测动作；

检测模块，用以检测瓶体的液位高度和气泡数量，以及流水线的液体损失量；

中控模块，其分别与所述折射检测单元、所述翻转模块和所述检测模块连接，用以分析所述光线落点是否符合标准，以及在不符合标准时确定故障原因，在不同的故障原因下通过控制对应的机械臂对生产运输过程进行优化，且中控模块在光线落点符合标准时控制所述翻转模块周期性执行所述检测动作；

其中，所述检测动作为夹持香水成品并翻转一周，所述故障原因包括待旋盖瓶体的位置偏移、内部液位超差、存在杂质、气泡过量和物理性质不符，所述中控模块在所述故障原因为气泡过量时通过调节加液机械臂加液时与液面的距离减少产生气泡的数量。

2.根据权利要求1所述的香水生产运输用机械臂控制系统，其特征在于，所述检测模块包括；

视觉检测单元，其用以采集瓶体图像以确定瓶体的内部液位、内部杂质、位置和内部气泡数量；

漏液检测单元，其用以收集流水线各环节的溢出液体以确定所述液体损失量。

3.根据权利要求2所述的香水生产运输用机械臂控制系统，其特征在于，所述中控模块设置有所述待旋盖瓶体的标准落点，通过光线落点与标准落点的落点距离判定光线落点是否符合标准；

其中，所述中控模块在所述落点距离小于等于预设距离时判定光线落点符合标准，在落点距离大于预设距离时判定光线落点不符合标准。

4.根据权利要求3所述的香水生产运输用机械臂控制系统，其特征在于，所述中控模块在所述光线落点不符合标准时通过所述视觉检测单元确定待旋盖瓶体状态为倾斜状态、液差状态或无特征状态；

所述倾斜状态满足待旋盖瓶体位置倾斜，所述液差状态满足待旋盖瓶体的液位不处于标准区间内，所述无特征状态满足待旋盖瓶体位置无倾斜且液位处于标准区间之内。

5.根据权利要求4所述的香水生产运输用机械臂控制系统，其特征在于，所述中控模块在所述倾斜状态下对所述待旋盖瓶体进行位置修正，通过控制对应的机械臂调节待旋盖瓶体位置直至所述光线落点符合标准，在所述液差状态下调整液位高度，通过加液或放液调整液位直至所述光线落点符合标准。

6.根据权利要求4所述的香水生产运输用机械臂控制系统，其特征在于，所述中控模块在所述无特征状态下，通过所述待旋盖瓶体内的气泡量对落点不符合标准的原因进行进一步分析，

若气泡量大于预设阈值，判定不符合标准的原因为气泡过量并执行工艺优化动作；

若气泡量小于等于预设阈值，控制所述视觉检测单元进行杂质检测动作。

7.根据权利要求6所述的香水生产运输用机械臂控制系统，其特征在于，所述中控模块执行所述工艺优化动作以减少气泡产生；

其中，所述工艺优化动作包括所述中控模块根据气泡量控制加液机械臂在加液过程中保持与液面距离为优化距离，以及根据气泡消减量调小瓶体从加液机械臂至旋盖机械臂的输送速度；

其中，所述优化距离与所述气泡量成负相关，所述气泡消减量为瓶体在加液机械臂完成加液后一刻的气泡量与旋盖机械臂进行旋盖前一刻的气泡量的差值。

8.根据权利要求6所述的香水生产运输用机械臂控制系统，其特征在于，所述杂质检测动作为通过所述视觉检测单元检测待旋盖瓶体内部的杂质，所述中控模块在待旋盖瓶体内部存在杂质时判定环境因素对生产造成影响并停止生产；

所述中控模块在待旋盖瓶体内部无杂质时判定液体物理性质异常需对生产环节进行检查。

9.根据权利要求3所述的香水生产运输用机械臂控制系统，其特征在于，所述中控模块在所述光线落点符合标准时，控制所述翻转模块周期性所述检测动作，中控模块根据所述液体损失量调节翻转模块的检测频率；

其中，所述中控模块在单位时间内的液体损失量小于等于预设体积时判定根据液体损失量调节所述检测频率，且检测频率与液体损失量成正相关。

10.根据权利要求3所述的香水生产运输用机械臂控制系统，其特征在于，所述标准落点为所述待旋盖瓶体在标准状态下的落点；

所述标准状态满足瓶体内液体处于标准液位、瓶体处于标准位置、内部无气泡和杂质且瓶体内液体的通过标准生产工艺制备。