RU2782539C2

RU2782539C2 - Gripper for coils

Info

Publication number: RU2782539C2
Application number: RU2020112233A
Authority: RU
Inventors: Йохан ХУГЕЛИР
Original assignee: Нв Бекаэрт Са
Priority date: 2017-09-01
Filing date: 2018-08-27
Publication date: 2022-10-28

Abstract

FIELD: detection equipment.

SUBSTANCE: group of inventions relates to the field of equipment for detection, clamp, and release of coils having a round grippable part, such as a flange or a landing hole, as well as to the field of using a corresponding gripper. The gripper contains a controlled clamp for clamping and releasing the grippable part of the coil, made with a size corresponding to a diameter of the round grippable part of the coil, and a scanning system for determination of a position of the axis of the coil, which has two or more sensors made with the possibility of detection of the presence of the coil in a direction parallel to the basic axis of the clamp, while all sensors are located along the same straight line at an equal distance from each other, and the distance between any two adjacent sensors is less than the size of the clamp. Corresponding methods for detection and clamp of coils are also presented.

EFFECT: use of inventions allows for reduction in time and increase in the reliability of search of a grippable part of the coil.

16 cl, 5 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

Изобретение относится к захватному устройству для обнаружения, зажима и освобождения катушек. Захватное устройство позволяет автоматизировать манипулирование катушками в промышленных условиях.The invention relates to a gripping device for detecting, clamping and releasing coils. The gripping device allows you to automate the manipulation of coils in an industrial environment.

Уровень техникиState of the art

При производстве удлиненных изделий, таких как пряжа, нити, канаты, корды, стальные корды и подобные изделия, конечные и промежуточные продукты расположены на катушках. Количество захватов катушек, например, для изготовления одной окончательной катушки простой конструкции со стальным кордом, такой как 7×7, легко превышает сто, так как необходимо не только захватывать полные катушки, но и удалять пустые. Поэтому изготовление упомянутых изделий в значительной степени сводится к действиям, связанным с захватом, перемещением и размещением пустых и полных катушек. Поэтому существует постоянное желание уменьшить такое количество манипуляций, например, посредством увеличения емкости катушек или автоматизации манипуляций для решения этой утомительной и трудоемкой задачи.In the production of elongated products such as yarns, threads, ropes, cords, steel cords and the like, the final and intermediate products are arranged on spools. The number of spool pickers, for example, to make one final spool of a simple steel cord design such as 7x7, easily exceeds one hundred, since it is necessary not only to pick up full spools, but also to remove empty ones. Therefore, the manufacture of said products is largely reduced to the actions associated with the capture, movement and placement of empty and full coils. Therefore, there is a constant desire to reduce this number of manipulations, for example, by increasing the capacity of the coils or by automating the manipulations to solve this tedious and time-consuming task.

При автоматизации захвата полной или пустой катушки инженеры сталкиваются со сложной и динамичной производственной средой. Действительно, настоящая производственная среда сильно отличается от виртуальной среды, определяемой в компьютере. В реальной жизни не все полы производственного цеха являются плоскими, не все машины выровнены, как хотелось бы, не все столы для подбора изделий имеют одинаковую высоту с точностью до миллиметра. Операторы-люди не испытывают ни малейшего затруднения в действиях в этой нерегулярной и иногда случайной среде, но эти затруднения испытывают автоматы.When automating full or empty spool capture, engineers are faced with a complex and dynamic manufacturing environment. Indeed, a real production environment is very different from a virtual environment defined in a computer. In real life, not all floors on a production floor are flat, not all machines are leveled as desired, not all picking tables are the same height to the millimeter. Human operators do not experience the slightest difficulty in operating in this irregular and sometimes random environment, but automata experience these difficulties.

Чтобы раздробить сложную задачу на составные части, обычно прибегают к нескольким уровням интеллекта, при этом глобальное устройство управления имеет общую приблизительную картину машинного зала, в то время как локальные устройства управления преодолевают окончательные отклонения в конце процесса. Затем эти локальные устройства управления должны «найти свой путь» на основе входных данных, которые собираются локально, и с помощью локальных алгоритмов находят, например, точное положение катушки. В качестве последнего этапа катушку необходимо механически захватить или освободить.In order to break down a complex task into its component parts, several levels of intelligence are usually resorted to, with the global controller having an overall approximate picture of the computer room, while the local controllers overcome the final deviations at the end of the process. These local controls then have to "find their way" based on inputs that are collected locally and use local algorithms to find, for example, the exact position of the coil. As a final step, the coil must be mechanically gripped or released.

Известны механические захватные устройства для катушки, позиционируемые под воздействием человека и приводимые в действие человеческой силой или механической энергией. Такие захватные устройства для катушки могут, например, захватывать круглый фланец катушки. Пример такого фланцевого зажима описан в документе US 2009057479. В качестве альтернативы захватные устройства для катушки могут вставляться в посадочное отверстие катушки и зажимать катушку с помощью клешневых захватов, которые входят в канавку внутри посадочного отверстия. Пример этого можно найти в документе US 6082796.Known mechanical grippers for coils, positioned under human influence and driven by human power or mechanical energy. Such spool grippers can, for example, grip a round spool flange. An example of such a flange clamp is described in US 2009057479. Alternatively, spool grippers can be inserted into the spool bore and clamp the spool with claws that fit into a groove within the spool bore. An example of this can be found in US 6082796.

Алгоритмы для определения положения отверстия, предпочтительно отверстия круглой формы, в основном основываются на изображении от камеры, как, например, описано в документе US 5771309. Такие способы требуют использования ПЗС-камер, которые являются относительно дорогими.Algorithms for determining the position of a hole, preferably a circular hole, are primarily based on a camera image, such as described in US 5,771,309. Such methods require the use of CCD cameras, which are relatively expensive.

В документе ЕР 1900665 В1 описано захватное устройство для бобины, имеющее компоненты для захвата бобины и сенсорное устройство, содержащее датчики определения дальности. Датчики расположены в двух модулях, в результате чего, при прохождении границы бобины, по меньшей мере один из модулей обнаруживает четыре точки перехода. Координаты этих четырех точек перехода используются для вычисления центра окружности, содержащей эти координаты.Document EP 1900665 B1 describes a bobbin gripper having components for bobbin gripping and a sensor device containing ranging sensors. The sensors are located in two modules, as a result of which, when passing the bobbin boundary, at least one of the modules detects four transition points. The coordinates of these four transition points are used to calculate the center of the circle containing these coordinates.

Альтернативный способ нахождения центра отверстия в пластине описан в документе US 2016/0158884. В данном случае лазерная головка следует извилистой траектории, чтобы найти центр калибровочного отверстия. Это делает поиск положения центра трудоемким, поскольку необходимо следовать извилистой траектории.An alternative way to find the center of a hole in a plate is described in US 2016/0158884. In this case, the laser head follows a winding path to find the center of the calibration hole. This makes finding the center position cumbersome, as a winding path must be followed.

Дополнительный алгоритм описан в документе DE 102007013623 А1, в котором выполняются два взаимно ортогональных линейных сканирования. Первое сканирование обнаруживает первую пару граничных точек на границе отверстия, и вычисляется первая средняя точка между этими граничными точками. Второе сканирование, ортогональное первому сканированию, проходит через эту первую среднюю точку и определяет пересечение линии с краем отверстия, что приводит ко второй паре граничных точек, для которых вычисляется вторая средняя точка. Вторая средняя точка находится уже близко к центру отверстия. Третье сканирование, ортогональное второму сканированию, проходит через вторую среднюю точку, и определяется третья пара граничных точек. На основании этих точек рассчитывается окончательная центральная точка. Процедура требует выполнения ряда взаимно ортогональных сканирований.An additional algorithm is described in DE 102007013623 A1, in which two mutually orthogonal line scans are performed. The first scan finds the first pair of boundary points on the boundary of the hole, and the first midpoint between these boundary points is calculated. A second scan, orthogonal to the first scan, passes through this first midpoint and determines the intersection of the line with the edge of the hole, resulting in a second pair of boundary points for which the second midpoint is computed. The second midpoint is already close to the center of the hole. A third scan orthogonal to the second scan passes through the second midpoint and a third pair of boundary points is determined. Based on these points, the final center point is calculated. The procedure requires a series of mutually orthogonal scans.

Чтобы найти более быстрые способы, которые требуют меньших затрат на оборудование, изобретатели придумали решение, которое будет описано ниже.In order to find faster methods that require less equipment, the inventors came up with a solution, which will be described below.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Основной задачей изобретения является устранение описанных недостатков предшествующего уровня техники: слишком дорогое оборудование и/или слишком медленное определение центра отверстия. Второй задачей является предоставление алгоритмов и способов, которые позволяют быстро и надежно определять посадочное отверстие катушки. Способы используются для локального направления захватного устройства для катушки в сторону катушки и ее зажима быстрым и надежным образом. Третья задача состоит в том, чтобы создать захватное устройство, которое особенно подходит для нахождения и захвата катушек в промышленной среде.The main objective of the invention is to eliminate the described disadvantages of the prior art: too expensive equipment and/or too slow determination of the center of the hole. The second objective is to provide algorithms and methods that allow you to quickly and reliably determine the landing hole of the coil. The methods are used for locally guiding the coil gripper towards the coil and clamping it in a fast and reliable manner. The third challenge is to create a gripping device that is particularly suitable for locating and gripping coils in an industrial environment.

Согласно первому аспекту изобретения, захватное устройство для обнаружения, зажима и освобождения катушек заявлено в независимом пункте формулы изобретения. Катушки для захвата должны иметь «круглую захватываемую часть». Круглая захватываемая часть может быть, например, фланцем катушки или посадочным отверстием. Альтернативно, захватываемая часть может представлять собой специально предусмотренный концентрический фланец, который захватное устройство может обнаруживать и использовать для зажима катушки. Нет никаких ограничений для захватываемой части, кроме того, что она должна быть круглой и должна позволять захватывать ее с помощью «управляемого зажима».According to a first aspect of the invention, a gripping device for detecting, clamping and releasing coils is claimed in an independent claim. Pickup reels must have a "round pickup". The round gripping part can be, for example, a coil flange or a mounting hole. Alternatively, the gripping portion may be a specially provided concentric flange that the gripping device can detect and use to grip the coil. There are no restrictions on the part to be gripped other than that it must be round and must allow it to be gripped with a "controlled clamp".

Действительно, захват содержит «управляемый зажим» для зажима и освобождения захватываемой части по требованию. Термин «управляемый» означает, что зажим может приводиться в действие механическим, электрическим, магнитным, пневматическим, гидравлическим или любым другим источником энергии. Зажим может перемещаться по команде в заданном направлении в координатной плоскости или параллельно базовой оси. Под термином «по требованию» подразумевается, что зажим открывается или закрывается в зависимости от входного сигнала, подаваемого на зажим. Зажим имеет базовую ось, которая перемещается и поворачивается вместе с зажимом. Когда зажим удерживает катушку за захватываемую часть, ось катушки совпадает с базовой осью управляемого зажима. Базовая ось определяет координатную плоскость, которая ориентирована перпендикулярно к базовой оси. Зажим имеет размер зажима, соответствующий диаметру круглой захватываемой части катушки, чтобы сопрягаться с круглой захватываемой частью катушки, захватывать или зажимать ее.Indeed, the grip contains a "controlled clip" for clamping and releasing the gripped part on demand. The term "driven" means that the clamp can be driven by a mechanical, electrical, magnetic, pneumatic, hydraulic or any other power source. The clamp can be moved on command in a given direction in the coordinate plane or parallel to the base axis. By "on demand" is meant that the clamp opens or closes depending on the input signal applied to the clamp. The clamp has a base axle that moves and rotates with the clamp. When the clamp holds the spool by the gripped part, the axis of the spool coincides with the basic axis of the controlled clamp. The reference axis defines a coordinate plane that is oriented perpendicular to the reference axis. The clip has a clip size corresponding to the diameter of the round gripping part of the spool to mate with, grip or clamp the round gripping part of the spool.

Захватное устройство дополнительно содержит систему сканирования. Сканирующая система выполнена с возможностью идентификации и поиска захватываемой части на подлежащей захвату катушке. Система сканирования содержит два или более датчиков, расположенных на одинаковом расстоянии вдоль линии. Линия, предпочтительно, является прямой, так как это приводит к самым простым вычислениям. Предпочтительно, все датчики находятся на одной линии.The gripping device further comprises a scanning system. The scanning system is configured to identify and search for the part to be captured on the coil to be captured. The scanning system contains two or more sensors located at the same distance along the line. The line is preferably a straight line, as this results in the simplest calculations. Preferably, all sensors are in line.

Датчики обнаруживают только присутствие или отсутствие тела, такого как катушка, в направлении, параллельном базовой оси. Во время перемещения захватного устройства датчики могут переключаться из состояния, в котором тело не обнаружено, в состояние, в котором тело обнаружено в пределах дальности действия датчика. И наоборот, с одинаковым успехом может быть случай, когда сначала обнаруживается тело в пределах дальности действия, а после перемещения тело не обнаруживается. Оба изменения состояния обнаружения будут называться «переходом». Не требуется, чтобы дальность действия датчика превышала одного метра, например, дальность действия может быть полметра. Предпочтительно, датчики имеют боковое разрешение ниже одного сантиметра, например, ниже 3 или 2 мм.The sensors only detect the presence or absence of a body, such as a coil, in a direction parallel to the base axis. During movement of the gripper, the sensors may switch from a state in which a body is not detected to a state in which a body is detected within range of the sensor. Conversely, with equal success, there may be a case when a body is first detected within the range of action, and after moving the body is not detected. Both discovery state changes will be referred to as a "transition". It is not required that the range of the sensor exceed one meter, for example, the range can be half a meter. Preferably, the sensors have a lateral resolution of less than one centimeter, such as less than 3 or 2 mm.

Датчики являются «детекторами присутствия-отсутствия», и их работа может, например, основываться на отражении света. Датчик испускает коллимированный луч света, а также обнаруживает свет, отраженный телом, препятствующим прохождению светового луча. Обычно для этой цели можно использовать лазерный или коллимированный светодиодный свет, возможно, с частотной модуляцией, чтобы увеличить предел обнаружения. Датчик также может определять расстояние от датчика до отражающего тела, но это делает датчик более дорогим. Используемая длина волны может быть в инфракрасном, видимом или ультрафиолетовом спектре. Преимуществом видимого света является то, что пятна луча становятся видимыми человеческому глазу на катушке при перемещении захватного устройства.The sensors are "presence-absence detectors" and their operation may, for example, be based on the reflection of light. The sensor emits a collimated beam of light and also detects light reflected by a body that obstructs the light beam. Usually laser or collimated LED light can be used for this purpose, possibly frequency modulated to increase the limit of detection. The sensor can also determine the distance from the sensor to the reflecting body, but this makes the sensor more expensive. The wavelength used can be in the infrared, visible or ultraviolet spectrum. The advantage of visible light is that the beam spots become visible to the human eye on the coil when the gripper is moved.

Также могут быть рассмотрены альтернативные направленные датчики, такие как акустические датчики, хотя они могут быть не дешевыми, и при этом не улучшат результаты.Alternative directional sensors such as acoustic sensors may also be considered, although these may not be cheap and will not improve results.

Расстояние между любыми двумя смежными, соседними датчиками (в дальнейшем называемое «Δ») меньше размера зажима. Расстояние между соседними датчиками определяет «разрешение» системы сканирования. Очевидно, что лучше всего, если расстояние между соседними датчиками меньше размера зажима, чтобы не пропустить какие-либо захватываемые части, когда они проходят мимо системы датчиков. Еще более предпочтительно, если расстояние между двумя соседними датчиками составляет от четверти до трех четвертей размера зажима. Лучше всего, если расстояние между соседними датчиками составляет от четверти до половины размера зажима по причинам, которые станут очевидными позже.The distance between any two adjacent, adjacent sensors (hereinafter referred to as "Δ") is less than the clamp size. The distance between adjacent sensors determines the "resolution" of the scanning system. Obviously, it is best if the distance between adjacent sensors is less than the size of the clamp, so as not to miss any gripped parts as they pass by the sensor system. Even more preferably, if the distance between two adjacent sensors is from a quarter to three quarters of the clamp size. It is best if the distance between adjacent sensors is between a quarter and a half of the clamp size, for reasons that will become apparent later.

Количество датчиков составляет два или более. Если в системе сканирования присутствуют два, три или четыре датчика, глобальное позиционирование захвата должно быть достаточно хорошим, прежде чем начнется процесс обнаружения, чтобы предотвратить необходимость многократных перемещений. И наоборот, от пяти до десяти датчиков будут увеличивать ширину обнаружения системы сканирования, но, конечно, это будет иметь свою цену. Захватное устройство также может стать несоразмерно широким, препятствуя таким образом перемещению захватного устройства на роботизированной руке. Наиболее предпочтительным является присутствие двух датчиков, поскольку это наименее затратно.The number of sensors is two or more. If two, three, or four sensors are present in the scanning system, the global capture position must be good enough before the acquisition process begins to prevent the need for multiple movements. Conversely, five to ten sensors will increase the detection width of the scanning system, but of course this will come at a cost. The gripper may also become disproportionately wide, thus preventing movement of the gripper on the robotic arm. The most preferred is the presence of two sensors, since this is the least expensive.

Когда базовая ось зажима находится на серединном перпендикуляре двух соседних датчиков, перемещение управляемого зажима уменьшается, поскольку два соседних датчика являются ближайшими к базовой оси. Это является предпочтительным размещением, если число датчиков является четным. В качестве альтернативы, если число датчиков нечетное, лучше всего, чтобы базовая ось находилась на перпендикуляре, перпендикулярном линии датчиков, а средний датчик находился в точке основания этого перпендикуляра.When the clamp reference axis is at the perpendicular midpoint of two adjacent sensors, the movement of the controlled clamp is reduced because the two adjacent sensors are closest to the reference axis. This is the preferred placement if the number of sensors is even. Alternatively, if the number of sensors is odd, it is best to have the reference axis on a perpendicular to the sensor line and the middle sensor to be at the base of that perpendicular.

Перпендикулярное расстояние d в координатной плоскости между базовой осью и линией, образованной упомянутыми двумя или более датчиками, предпочтительно, меньше размера зажима. Таким образом, перемещение захвата после идентификации положения центра захватываемой части сводится к минимуму. Преимущество этого заключается в том, что легко устанавливается местоположение центра катушки и меньше времени теряется при перемещении зажима. В качестве альтернативы это перпендикулярное расстояние должно быть больше половины диаметра захватываемой части, чтобы предотвращать перемещение захвата назад после идентификации положения центра захватываемой части.The perpendicular distance d in the coordinate plane between the reference axis and the line formed by said two or more sensors is preferably less than the size of the clamp. Thus, the movement of the gripper after identifying the position of the center of the gripped part is minimized. The advantage of this is that the location of the center of the spool is easily established and less time is lost when moving the clamp. Alternatively, this perpendicular distance should be greater than half the diameter of the gripper to prevent the gripper from moving backwards after the position of the center of the gripper has been identified.

Когда круглая захватываемая часть катушки является посадочным отверстием катушки, зажим может иметь форму стержня, который (при достаточном люфте) соответствует посадочному отверстию и удерживает катушку с помощью посадочного отверстия. Размер зажима в этом случае равен диаметру стержня. Стержень может обеспечиваться несколькими равномерно распределенными подпружиненными клешневыми захватами. В посадочном отверстии имеется внутренняя периферическая канавка, в которую при вставлении стержня помещаются клешневые захваты, чтобы удерживать катушку на зажиме. Чтобы освободить зажим, клешневые захваты радиально отводятся, что позволяет стержню выходить из посадочного отверстия.When the round gripped part of the spool is the spool bore, the clip may be in the form of a rod which (with sufficient play) fits into the spool and holds the spool with the spool. The size of the clamp in this case is equal to the diameter of the rod. The rod may be provided with a plurality of evenly spaced spring-loaded claws. The mounting hole has an internal peripheral groove into which, when the rod is inserted, the claws are placed to hold the coil on the clamp. To release the clamp, the claws retract radially, allowing the rod to exit the mounting hole.

Когда круглая захватываемая часть катушки представляет собой фланец катушки, зажим может иметь подпружиненные круговые сегменты с канавками, которые удерживают фланец, когда происходит скольжение по фланцу. Размер зажима в этом случае равен диаметру круга, образованного круговыми сегментами с канавками, когда зажим закрыт, т. е. равен диаметру фланца. Для удаления зажима круговые сегменты перемещаются в радиальном направлении, освобождая таким образом фланец.When the round gripped portion of the spool is a spool flange, the clip may have spring-loaded, grooved circular segments that hold the flange as it slides over the flange. The size of the clamp in this case is equal to the diameter of the circle formed by the circular grooved segments when the clamp is closed, i.e. equal to the diameter of the flange. To remove the clamp, the circular segments move in the radial direction, thus releasing the flange.

Согласно второму аспекту изобретения, заявлен способ управления захватным устройством, описанным выше. Существуют два основных режима работы захватного устройства: один, в котором диаметр круглой захватываемой части является известным, и другой, в котором этот диаметр неизвестен. В описании способа идентичные этапы будут обозначаться одинаковыми буквами ((a), (b), …). Если этапы повторяются или изменяются, буквы будут обеспечиваться апострофом ((e), (e'), …). Для удобства предполагается, что два или более датчиков располагаются вдоль оси X с увеличением значения X слева направо, если смотреть в направлении излучения датчиков. Положение двух или более датчиков известно и кратно расстоянию между соседними датчиками. Перпендикуляр к линии датчиков через базовую ось определяет значение x = 0. Количество датчиков будет обозначено как «N», при этом N = 2, 3, 4 или любому положительному целому числу. Таким образом, общая ширина системы сканирования составляет (N - 1) × Δ. Ось Y ориентирована в направлении, перпендикулярном оси X, и увеличивается вдоль направления перемещения захватного устройства.According to the second aspect of the invention, the method of controlling the gripper described above is claimed. There are two main modes of operation of the gripper: one in which the diameter of the circular gripper is known, and the other in which this diameter is unknown. In the description of the method, identical steps will be denoted by the same letters ((a), (b), ...). If the steps are repeated or changed, the letters will be provided with an apostrophe ((e), (e'), ...). For convenience, it is assumed that two or more sensors are located along the X-axis with increasing value of X from left to right, when viewed in the direction of emission of the sensors. The position of two or more sensors is known and is a multiple of the distance between adjacent sensors. Perpendicular to the line of sensors through the base axis defines the value x = 0. The number of sensors will be indicated as "N", with N = 2, 3, 4 or any positive integer. Thus, the total width of the scanning system is (N - 1) × Δ. The Y-axis is oriented in a direction perpendicular to the X-axis and increases along the direction of movement of the gripper.

Первый режим работы функционирует следующим образом.The first mode of operation operates as follows.

На этапе (а) захватное устройство располагается в вблизи катушки таким образом, что базовая ось захватного устройства примерно является параллельной (в пределах ±5°) катушке, которую необходимо захватить. Под термином «вблизи» подразумевается, что базовая ось находится от оси катушки на расстоянии в пределах двух или трех диаметров круглой захватываемой части. Захватное устройство может быть, например, закрепленным на механическом рычаге, установленном на транспортном средстве с автоматическим управлением. В качестве альтернативы захватное устройство может быть установлено на манипуляторе робота, который перемещается на верхних направляющих рельсах на заводе. В качестве еще одной альтернативы захватное устройство может быть прикреплено к машине, которую оно обслуживает.In step (a), the gripper is positioned in the vicinity of the spool such that the basic axis of the gripper is approximately parallel (within ±5°) to the spool to be gripped. By "near" is meant that the base axis is within two or three diameters of the circular gripping part from the coil axis. The gripper may, for example, be mounted on a mechanical arm mounted on a self-driving vehicle. Alternatively, the gripper can be mounted on a robot arm that rides on top rails in the factory. As another alternative, the gripper may be attached to the machine it serves.

Начальное позиционирование захватного устройства выполняется на основе входных данных от глобального устройства управления, которое имеет представление о том, где располагаются катушки (в трехмерном пространстве (x, y, z)), как они ориентированы (два угла) и каковы их размеры (приблизительная длина и диаметр, возможно, дополненные размером посадочного отверстия). Например, глобальное устройство управления управляет рычагом, на котором располагается захватное устройство. Для простоты ориентация катушки будет сохраняться либо вертикальной, то есть с посадочным отверстием, ориентированным вдоль направления силы тяжести, либо горизонтально, то есть с посадочным отверстием в плоскости, перпендикулярной вертикали. Однако способ одинаково хорошо подходит для других отклоняющихся ориентаций.The initial positioning of the gripper is done based on input from the global control device, which knows where the coils are (in 3D space (x, y, z)), how they are oriented (two corners), and what their dimensions are (approximate length). and diameter, possibly supplemented by bore size). For example, the global control device controls the lever on which the gripper is located. For simplicity, the orientation of the coil will be kept either vertical, ie with the bore oriented along the direction of gravity, or horizontal, ie with the bore in a plane perpendicular to the vertical. However, the method is equally well suited for other deviant orientations.

Перемещение захватного устройства контролируется локальным устройством управления. Например, перемещение рычага, на котором установлено захватное устройство, находящееся под контролем глобального устройства управления, теперь осуществляется локальным устройством управления. Локальное устройство управления управляет приводными механизмами, которые могут перемещать захватное устройство в координатной плоскости и вдоль базовой оси. Возможен вариант, в котором локальное устройство управления может управлять локальной ориентацией захвата, но это не является обязательным условием способа согласно изобретению.The movement of the gripper is controlled by the local control device. For example, the movement of a lever on which a gripper is mounted that is under the control of the global control device is now controlled by the local control device. The local control device controls the drive mechanisms that can move the gripper in the coordinate plane and along the reference axis. It is possible that the local control device can control the local orientation of the grip, but this is not a prerequisite for the method according to the invention.

На этапе (b) локальное устройство управления информируется глобальным устройством управления о диаметре круглой захватываемой части. Значение диаметра является входным для локального устройства управления.In step (b), the local control device is informed by the global control device of the diameter of the circular gripping part. The diameter value is input to the local control device.

На этапе (c) захватное устройство перемещается в координатной плоскости. Перемещение всегда выполняется в направлении, в котором два или более датчиков находятся перед базовой осью, т.е. рабочая зона датчика находится перед зажимом. Предпочтительно, перемещение происходит в направлении, перпендикулярном линии, образованной двумя или более датчиками. Перемещение является относительно медленным (от 1 до 10 см/с), чтобы позволять локальному устройству управления записывать пройденное расстояние от нулевого значения. Общее перемещение захватного устройства находится в пределах ограниченной длины перемещения. Например, оно ограничено аппаратными средствами, и для захватного устройства оно устанавливается равным или примерно равным двум диаметрам фланца катушки или любому другому разумному значению. Это необходимо для предотвращения возможного ошибочного размещения катушек, например катушек, которые не представлены, в отличие от того, что предполагает глобальное устройство управления. Начальное положение захватного устройства при захвате с помощью локального устройства управления используется в качестве точки отсчета в направлении перемещения (y = 0).In step (c), the gripper moves in the coordinate plane. The movement is always carried out in the direction in which two or more sensors are in front of the reference axis, i.e. the working area of the sensor is in front of the clamp. Preferably, the movement occurs in a direction perpendicular to the line formed by the two or more sensors. The movement is relatively slow (1 to 10 cm/s) to allow the local control device to record the distance traveled from zero. The total movement of the gripper is within the limited travel length. For example, it is limited by hardware, and for the gripper it is set to equal or approximately equal to two spool flange diameters or any other reasonable value. This is necessary to prevent possible erroneous placement of coils, such as coils that are not represented, as opposed to what the global control device suggests. The start position of the gripper when gripping with the local control is used as a reference point in the direction of travel (y = 0).

На этапе (d) захватное устройство перемещается, и первый переход круглой захватываемой части обнаруживается с помощью какого-либо из датчиков, который, таким образом, становится «первым датчиком». Положение первого датчика является известным, и пройденное расстояние регистрируется, следовательно, можно зарегистрировать первую точку (x₁, y₁).In step (d), the gripping device is moved and the first transition of the circular gripping part is detected by any of the sensors, which thus becomes the "first sensor". The position of the first sensor is known and the distance traveled is recorded, so the first point (x ₁ , y ₁ ) can be recorded.

Этап (d) продолжается как этап (d') до тех пор, пока не обнаруживается второй переход круглой захватываемой части каким-либо из датчиков, который в этом случае является «вторым датчиком». Аналогичным образом, положение второго датчика и пройденное расстояние являются известными, и можно записать вторую точку (x₂, y₂).Step (d) continues as step (d') until a second transition of the circular gripping part is detected by any of the sensors, which in this case is the "second sensor". Similarly, the position of the second sensor and the distance traveled are known and the second point (x ₂ , y ₂ ) can be recorded.

На этапе (f) на основе координат первой и второй точек и известного диаметра захватываемой части локальное устройство управления вычисляет положение центра круглой захватываемой части в координатной плоскости. В общем случае будет два решения, но одно из них может быть легко исключено.In step (f), based on the coordinates of the first and second points and the known diameter of the gripping part, the local control device calculates the position of the center of the circular gripping part in the coordinate plane. In the general case, there will be two solutions, but one of them can be easily ruled out.

На этапе (g) базовая ось захватного устройства перемещается в это вычисленное положение центра.In step (g), the base axis of the gripper moves to this calculated center position.

Процедура завершается этапом (h), на котором захватное устройство зажимает и удерживает катушку за круглую захватываемую часть. Например, это может быть выполнено посредством введения стержня в посадочное отверстие катушки или посредством зажима фланца катушки.The procedure ends with step (h) in which the gripping device clamps and holds the spool by the round gripped part. For example, this can be done by inserting a rod into the spool bore or by clamping the spool flange.

В способе могут встречаться два разных случая. В первом случае первый и второй датчики являются разными датчиками, которые обязательно являются соседними датчиками. В этом случае выбираемое на этапе (f) решение - это решение, имеющее наибольшую y-координату. Если бы было выбрано решение с более низкой координатой y, это привело бы к противоречию с направлением перемещения датчиков, т.е. эта конфигурация была бы обнаружена ранее при перемещении захватного устройства, следовательно, первая и вторая точки не были бы первой и второй обнаруженными точками.Two different cases may occur in the method. In the first case, the first and second sensors are different sensors, which are necessarily adjacent sensors. In this case, the solution selected in step (f) is the solution with the largest y-coordinate. If a solution with a lower y-coordinate were chosen, this would lead to a contradiction with the direction of movement of the sensors, i.e. this configuration would have been detected earlier when the gripper was moved, hence the first and second points would not be the first and second detected points.

Во втором случае первый и второй датчики являются одним и тем же датчиком, то есть этот один датчик, например внешний датчик, обнаруживает первую и вторую точку, а соседние датчики не обнаруживают никакого перехода. В этом случае решение, которое должно быть выбрано на этапе (f), является решением с x-координатой центра со стороны, противоположной необнаруживающему датчику или датчикам. Однако для этого необходимо, чтобы расстояние между датчиками было меньше половины диаметра круглой части, в противном случае могут сканироваться области, в которых не определено, какое решение должно быть выбрано.In the second case, the first and second sensors are the same sensor, that is, that one sensor, such as an external sensor, detects the first and second point, and adjacent sensors do not detect any transition. In this case, the solution to be chosen in step (f) is the solution with the x-coordinate of the center on the side opposite the non-detecting sensor or sensors. However, this requires that the distance between the sensors be less than half the diameter of the circular part, otherwise areas may be scanned in which it is not determined which solution should be selected.

Общая ширина, при которой центр захватываемой части может быть идентифицирован и рассчитан захватным устройством, будет называться «шириной W сканирования». В первом режиме работы будет обнаружен любой переход в пределах диапазона, немного меньшем, чем (N - 1) × Δ + 2 × R. Где «R» соответствует половине диаметра для круглой захватываемой части. Но только когда Δ < R, центр может быть однозначно идентифицирован. Следовательно, значение W чуть меньше, чем (N + 1) × R.The total width at which the center of the gripping part can be identified and calculated by the gripping device will be referred to as the "scanning width W". In the first mode of operation, any transition within a range slightly less than (N - 1) × Δ + 2 × R will be detected. Where "R" corresponds to half the diameter for the round gripping part. But only when Δ < R, the center can be uniquely identified. Therefore, the value of W is slightly less than (N + 1) × R.

Во втором режиме работы диаметр круглой части катушки не используется при вычислении положения центра круглой захватываемой части локальным устройством управления. Этап (а) идентичен тому этапу, который выполняется в первом режиме работы. Однако, поскольку диаметр круглой части катушки не используется, этап (b) является необязательным и может быть опущен.In the second mode of operation, the diameter of the circular part of the coil is not used in the calculation of the position of the center of the circular gripping part by the local control device. Step (a) is identical to that of the first mode of operation. However, since the diameter of the round part of the coil is not used, step (b) is optional and can be omitted.

Этапы (d) и (d') остаются такими же, как в первом режиме работы, но теперь процедура продолжается этапом (d''), в котором третий переход при присутствии круглой захватываемой части обнаруживается третьим датчиком и пройденное расстояние при этом третьем переходе записывается как третья точка (x₃, y₃).Steps (d) and (d') remain the same as in the first mode of operation, but now the procedure continues with step (d''), in which the third transition in the presence of a round gripping part is detected by the third sensor and the distance traveled during this third transition is recorded as the third point (x ₃ , y ₃ ).

Следовательно, известны три точки (x₁, y₁), (x₂, y₂) и (x₃, y₃). Основываясь на трех точках окружности, может быть однозначно определено положение ее центра (x₀, y₀), что выполняется на этапе (f’). Остальные этапы (g) и (h) остаются такими же, как в первом режиме работы.Therefore, three points are known (x ₁ , y ₁ ), (x ₂ , y ₂ ) and (x ₃ , y ₃ ). Based on the three points of the circle, the position of its center (x ₀ , y ₀ ) can be uniquely determined, which is performed in step (f'). The remaining steps (g) and (h) remain the same as in the first mode of operation.

Во втором режиме работы первый случай возникает тогда, когда три точки обнаруживаются тремя разными датчиками. Это может произойти только в том случае, если расстояние между соседними датчиками меньше половины диаметра круглой части.In the second mode of operation, the first case occurs when three points are detected by three different sensors. This can only happen if the distance between adjacent sensors is less than half the diameter of the circular part.

Два других эквивалентных случая могут возникать тогда, когда третий датчик приравнивается первому датчику, или когда третий датчик приравнивается второму датчику. В этом случае вычисление центральной точки круглой части катушки несколько проще. Кроме того, в этом случае расстояние «Δ» между датчиками должно быть немного меньше, чем R, чтобы всегда «поймать» по меньшей мере 3 точки. С другой стороны, в этом режиме работы, когда краевые датчики обнаруживают только два перехода, центр не может быть вычислен. Следовательно, максимальная ширина сканирования составляет чуть меньше, чем (N - 1) × R.Two other equivalent cases may occur when the third sensor is equated to the first sensor, or when the third sensor is equated to the second sensor. In this case, the calculation of the center point of the circular part of the coil is somewhat easier. Also, in this case, the distance "Δ" between the sensors should be slightly less than R in order to always "catch" at least 3 points. On the other hand, in this mode of operation, when only two transitions are detected by the edge sensors, the center cannot be calculated. Therefore, the maximum scan width is slightly less than (N - 1) × R.

Когда три точки окружности известны и ее центр вычислен, радиус «R» можно легко определить как расстояние от центра до любой из трех точек. Следовательно, диаметр круглой захватываемой части в два раза больше этого радиуса, то есть составляет 2R. В принципе, эта информация является избыточной, но она может быть полезна в том случае, если также известен диаметр круглой захватываемой части из других источников, например, из глобального устройства управления.When the three points of a circle are known and its center is calculated, the radius "R" can easily be determined as the distance from the center to any of the three points. Therefore, the diameter of the circular gripping part is twice this radius, i.e. 2R. In principle, this information is redundant, but it can be useful if the diameter of the circular gripper is also known from other sources, such as the global controller.

Следовательно, в дополнительном предпочтительном варианте осуществления изобретения для второго режима работы вводится этап (b), где диаметр круглой захватываемой части является входными параметром, подаваемым в локальное устройство управления глобальным устройством управления. Теперь, рассчитав диаметр круглой захватываемой части и сравнив его с входным значением, можно установить, готова ли катушка, как ожидалось, к захватыванию. Например, если относительная разница между значениями превышает 1, 2 или даже 5%, может быть выдан сигнал тревоги, чтобы инициировать корректирующее действие. Это то, что происходит на этапе (f'').Therefore, in a further preferred embodiment of the invention, step (b) is introduced for the second mode of operation, where the diameter of the circular gripping part is an input parameter supplied to the local controller by the global controller. Now, by calculating the diameter of the round gripper and comparing it with the input value, it can be determined whether the spool is ready to grip as expected. For example, if the relative difference between values exceeds 1%, 2%, or even 5%, an alarm can be issued to initiate corrective action. This is what happens in step (f'').

Конечно, может случиться так, что положение захвата будет за пределами ширины W сканирования. В этом случае этап (c) заканчивается на ограниченной длине перемещения. Это означает, что в первом или втором режиме работы переход не был обнаружен. Когда это происходит, захват перемещается в исходное положение, смещаясь вдоль линии датчиков на расстояние, равное расстоянию «Δ» между соседними датчиками, умноженному на количество «N» датчиков, и сканирование перезапускается, т.е. этап (c) повторяется.Of course, it may happen that the gripping position is outside of the scan width W. In this case, step (c) ends at a limited travel length. This means that no transition was detected in the first or second mode of operation. When this happens, the gripper moves to its original position, moving along the line of sensors by a distance equal to the distance "Δ" between adjacent sensors, multiplied by the number "N" of sensors, and the scan is restarted, i.e. step (c) is repeated.

Разумным ограничением длины перемещения является случай, когда захватное устройство переместилось на диаметр круглой захватываемой части после обнаружения первого перехода. В качестве альтернативы, ограниченная длина перемещения достигается в том случае, когда достигается половина диаметра круглой захватываемой части.A reasonable limitation on the length of movement is when the gripper has moved the diameter of the circular gripper after detecting the first transition. Alternatively, a limited travel length is achieved when half the diameter of the circular gripping part is reached.

Преимущество захватного устройства состоит в том, что датчики перемещаются перед зажимом. Следовательно, перемещение захватного устройства назад не требуется (до тех пор, пока не достигнута ограниченная длина перемещения). Это предотвращает перемещения вперед-назад, которые могут запутать отслеживание местоположения устройством управления из-за ускоряющих сил.The advantage of the gripper is that the sensors move before the clamp. Therefore, no rearward movement of the gripper is required (until the limited length of movement has been reached). This prevents back and forth motions that could confuse the controller's position tracking due to accelerating forces.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На фиг. 1 показан общий вид захватного устройства согласно изобретению в его наиболее общей форме;In FIG. 1 shows a general view of a gripping device according to the invention in its most general form;

на фиг. 2а и 2b - первый и второй случай первого режима работы;in fig. 2a and 2b - the first and second case of the first mode of operation;

на фиг. 3а и 3b - первый и второй случай второго режима работы;in fig. 3a and 3b show the first and second case of the second mode of operation;

на фиг. 4 - фактический вариант выполнения захватного устройства;in fig. 4 - the actual implementation of the gripping device;

на фиг. 5 - выравнивание захватного устройства с катушкой.in fig. 5 - alignment of the gripper with the reel.

Одинаковые части на разных фигурах имеют одинаковые номера в разрядах единиц и десятков, тогда как число сотен относится к номеру фигуры.The same parts in different figures have the same numbers in the units and tens digits, while the number of hundreds refers to the number of the figure.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

На фиг. 1 показан вид сверху общего варианта выполнения захватного устройства 100. Захватное устройство содержит управляемый зажим 102, который устанавливается на рычаге робота, или транспортного средства с автоматическим управлением, или подобного устройства (не показано). Зажим 102 имеет базовую ось, которая обозначена позицией 104 и в данном случае перпендикулярна плоскости листа. Катушка, подлежащая захватыванию, обозначена позицией 120 и имеет круглую захватываемую часть 122, которая в этом случае является посадочным отверстием катушки 120. Круглая захватываемая часть 122 имеет диаметр, обозначенный как «D». Размер зажима, соответствующий диаметру зажима 102, таким образом, немного меньше D, чтобы можно было вставлять зажим в посадочное отверстие. Захватное устройство имеет сканирующую систему 106, состоящую из четырех датчиков, обозначенных позициями 108, 108', 108'', 108''' и расположенных на линии 110. Датчики расположены на расстоянии «Δ» друг от друга. Расстояние Δ чуть меньше D/2, например 0,45 × D. Датчики определяют присутствие или отсутствие корпуса катушки 120 в направлении, параллельном базовой оси 104. Датчики представляют собой, например, фотоэлектрические датчики отсутствия/присутствия, основанные на отражении света, такие как датчики серии Keyence LR-W.In FIG. 1 shows a top view of a general embodiment of the gripper 100. The gripper includes a controlled clamp 102 that is mounted on the arm of a robot or self-driving vehicle or similar device (not shown). The clamp 102 has a base axis, which is indicated by 104 and in this case is perpendicular to the plane of the sheet. The spool to be gripped is designated 120 and has a circular gripping portion 122, which in this case is the spool bore 120. The circular gripping portion 122 has a diameter designated "D". The size of the clip corresponding to the diameter of the clip 102 is thus slightly smaller than D to allow the clip to be inserted into the mounting hole. The gripper has a scanning system 106, consisting of four sensors, indicated by the positions 108, 108', 108'', 108''' and located on the line 110. The sensors are located at a distance "Δ" from each other. The distance Δ is slightly less than D/2, for example 0.45×D. The sensors detect the presence or absence of the coil body 120 in a direction parallel to the base axis 104. The sensors are, for example, photoelectric absence/presence sensors based on light reflection, such as Keyence LR-W series sensors.

Базовая ось 104 расположена на серединном перпендикуляре 112, проходящем между двумя соседними датчиками 108' и 108''. Перпендикулярное расстояние между базовой осью 104 и линией 110 датчиков обозначено как «d». Значение «d» меньше диаметра D, но больше D/2. Во время использования захватное устройство сканирует присутствие круглой захватываемой части в направлении

параллельном направлению серединного перпендикуляра 112.The base axis 104 is located on the middle perpendicular 112 passing between two adjacent sensors 108' and 108''. The perpendicular distance between the reference axis 104 and the sensor line 110 is indicated as "d". The "d" value is less than diameter D but greater than D/2. During use, the gripper scans for the presence of the round gripper in the direction

parallel to the direction of the perpendicular bisector 112.

Первый режим работы захватного устройства проиллюстрирован на фиг. 2а и 2b. Здесь для иллюстрации работы приведен случай использования двух датчиков (N = 2). Фиксированная система координат имеет ось X, проходящую вдоль линии 210 датчиков и ось Y, проходящую вдоль серединного перпендикуляра 212. Координаты «y» увеличиваются с перемещением захвата в направлении

Следовательно, первый датчик 208 первоначально расположен в координатах (-Δ/2, 0), а второй датчик - в координатах (+Δ/2, 0). Базовая ось 204 первоначально расположена в точке (0, -d). По мере перемещения захватного устройства X-координаты остаются неизменными, но Y-координаты увеличиваются. Когда локальное устройство управления принимает управление, Y-координата обнуляется.The first mode of gripper operation is illustrated in FIG. 2a and 2b. Here, to illustrate the operation, the case of using two sensors (N = 2) is given. The fixed coordinate system has an X-axis along the sensor line 210 and a Y-axis along the perpendicular bisector 212. The "y" coordinates increase as the grip moves in the direction

Therefore, the first sensor 208 is initially located at the coordinates (−Δ/2, 0) and the second sensor at the coordinates (+Δ/2, 0). The base axis 204 is initially located at (0, -d). As the gripper moves, the X-coordinates stay the same, but the Y-coordinates increase. When the local control device takes control, the Y-coordinate is reset to zero.

Сначала захватное устройство располагается в вблизи катушки, и базовая ось 204 выравнивается с осью катушки под управлением глобального устройства управления. Глобальное устройство управления также указывает направление

перемещения для локального устройства управления. Диаметр D круглой захватываемой части передается на локальное устройство управления глобальным устройством управления. Затем управление перемещением передается локальному устройству управления. Радиус круглой захватываемой части обозначен как «R» на фиг. 2 и равен D/2.First, the gripper is positioned in the vicinity of the spool and the base axis 204 is aligned with the spool axis under the control of the global control device. The global control device also indicates the direction

movement for the local control device. The diameter D of the circular gripping part is transmitted to the local control device by the global control device. The motion control is then transferred to the local control device. The radius of the circular gripping part is indicated as "R" in FIG. 2 and is equal to D/2.

Затем локальное устройство управления медленно перемещает захватное устройство в направлении

в координатной плоскости так, что два датчика 208 и 208' находятся перед базовой осью 204. В точке (x₁, y₁) происходит первый переход (от фланца катушки к посадочному отверстию), который определяется датчиком 208, определяющим первую точку с координатами (-Δ/2, y₁), где «y₁» - расстояние, пройденное вдоль направления

. Сканирование продолжается до тех пор, пока второй датчик 208' не обнаружит второй переход (опять от фланца катушки к посадочному отверстию) в точке (x₂, y₂). Таким образом, вторая точка имеет координаты (+Δ/2, y₂).Then the local control device slowly moves the gripper in the direction

in the coordinate plane so that the two sensors 208 and 208' are in front of the reference axis 204. At the point (x ₁ , y ₁ ) the first transition occurs (from the coil flange to the mounting hole), which is determined by the sensor 208, which determines the first point with coordinates ( -Δ / 2, y ₁ ), where "y ₁ " is the distance traveled along the direction

. Scanning continues until the second sensor 208' detects a second transition (again from coil flange to bore) at (x ₂ , y ₂ ). Thus, the second point has coordinates (+Δ/2, y ₂ ).

Теперь локальное устройство управления вычисляет положение центра «C» круглой захватываемой части следующим образом.Now the local control device calculates the position of the center "C" of the round gripping part as follows.

Сначала вычисляется расстояние ’а’ между первой и второй точками:First, the distance ' a ' between the first and second points is calculated:

Затем рассчитывается величина «A»:Then the value "A" is calculated:

Теперь два возможных решения для центра «C» имеют следующие координаты (x₀, y₀):Now two possible solutions for the center "C" have the following coordinates (x ₀ , y ₀ ):

и

and

В этом случае должно быть выбрано решение с самым высоким значением y₀, так как другое решение, обозначенное позицией 222' на фиг. 2а, не будет соответствовать положению первой и второй обнаруженных точек:In this case, the solution with the highest value of y ₀ should be chosen, since the other solution, indicated by 222' in FIG. 2a will not correspond to the position of the first and second detected points:

и

and

Следует обратить внимание, что если датчик 208' обнаружит первый переход, знак x₀ должен быть обратным.Note that if the sensor 208' detects the first transition, the sign of x ₀ must be reversed.

Во втором случае первого режима работы один из датчиков 208 обнаруживает первый переход (от фланца катушки к посадочному отверстию), и тот же самый датчик 208 также обнаруживает второй переход (от посадочного отверстия к фланцу), в то время как другой датчик 208' не обнаруживает никакого перехода. В этом случае координаты (x₁, y₁) будут (-Δ/2, y₁), а координаты (x₂, y₂) будут (-Δ/2, y₂). Следовательно, формулы упрощаются до:In the second case of the first mode of operation, one of the sensors 208 detects the first transition (from the coil flange to the bore), and the same sensor 208 also detects the second transition (from the bore to the flange), while the other sensor 208' does not detect no transition. In this case, the coordinates (x ₁ , y ₁ ) will be (-Δ/2, y ₁ ) and the coordinates (x ₂ , y ₂ ) will be (-Δ/2, y ₂ ). Therefore, the formulas are simplified to:

иand

и

and

При этом крайнее левое решение, обозначенное позицией 222' на фиг. 2b, является альтернативным решением, которое было бы обнаружено датчиком 208'. После внесения соответствующих изменений рассуждения и формулы также будут верны, когда только датчик 208' обнаруживает два перехода при прохождении слева от центральной точки «C», но тогда необходимо выбрать другое решение, в результате чего:In this case, the leftmost solution, indicated by the position 222' in FIG. 2b is an alternative solution that would be detected by sensor 208'. When appropriately modified, the reasoning and formulas will also be correct when only the sensor 208' detects two transitions while passing to the left of the center point "C", but then a different solution must be chosen, resulting in:

и

and

Таким образом, положение центра круглой захватываемой части в фиксированной системе координат известно. Теперь необходимо переместить базовую ось 204 зажима 202 в правильное положение. Так как в момент обнаружения второго перехода базовая ось находится в точке (0, y₂ - d), необходимо выполнить только поступательное перемещение оттуда в точку (x₀, y₀) или окончательное поступательное перемещение в точку (x₀, y₀ - y₂ + d).Thus, the position of the center of the circular gripping part in a fixed coordinate system is known. It is now necessary to move the base shaft 204 of the clamp 202 to the correct position. Since the reference axis is at point (0, y ₂ - d) when the second transition is detected, it is only necessary to perform a translation from there to the point (x ₀ , y ₀ ) or a final translation to the point (x ₀ , y ₀ - y ₂ + d).

Следует отметить, что в этой процедуре общая ширина W сканирования равна Δ + 2R при условии, что Δ меньше R.It should be noted that in this procedure, the total scan width W is equal to Δ + 2R, provided that Δ is less than R.

На фиг. 3а и 3b проиллюстрирован второй режим работы, в котором диаметр круглой захватываемой части первоначально неизвестен. Способ проиллюстрирован с помощью трех датчиков (N = 3), хотя он одинаково хорошо работает с двумя датчиками. Ось X фиксированной системы координат проходит вдоль линии датчиков. Ноль оси X находится на перпендикуляре, проходящем через базовую ось 304. Таким образом, базовая ось расположена в точке (0, -d). Ось Y параллельна направлению

перемещения, и обнуляется в начале сканирования.In FIG. 3a and 3b illustrate a second mode of operation in which the diameter of the circular gripping portion is initially unknown. The method is illustrated with three sensors (N = 3), although it works equally well with two sensors. The x-axis of the fixed coordinate system runs along the sensor line. The zero of the X-axis is on a perpendicular passing through the base axis 304. Thus, the base axis is located at the point (0, -d). Y axis is parallel to the direction

movement, and is reset to zero at the start of the scan.

При сканировании может возникнуть ситуация, в которой переход сначала замечает датчик 308', тем самым регистрируя точку (x₁, y₁), затем датчик 308, который регистрирует точку (x₂, y₂), и, наконец, датчик 308'', который регистрирует точку (x₃, y₃). Как только три перехода были обнаружены, положение центра «C» (x₀, y₀) круглой захватываемой части рассчитывается по следующим формулам:When scanning, a situation may arise in which the transition first notices the sensor 308', thereby registering the point (x ₁ , y ₁ ), then the sensor 308, which registers the point (x ₂ , y ₂ ), and finally the sensor 308'' , which registers the point (x ₃ , y ₃ ). Once three transitions have been detected, the position of the center "C" (x ₀ , y ₀ ) of the circular gripping part is calculated using the following formulas:

,

В этом случае существует только одно возможное решение для «C».In this case, there is only one possible solution for "C".

В качестве альтернативы может возникнуть ситуация, изображенная на фиг. 3b. В данном случае первый переход обнаруживается датчиком 308'', и тем самым определяется первая точка (x₁, y₁). После этого датчик 308' обнаруживает два перехода в точках (x₂, y₂) и (x₃, y₃). Как только эти три точки станут известны, положение центральной точки «C» с координатами (x₀, y₀) можно рассчитать по тем же формулам, которые приведены выше. В этом случае также существует только одно возможное решение для «C»Alternatively, the situation depicted in FIG. 3b. In this case, the first transition is detected by the sensor 308'', and thereby the first point (x ₁ , y ₁ ) is determined. Thereafter, sensor 308' detects two transitions at (x ₂ , y ₂ ) and (x ₃ , y ₃ ). Once these three points are known, the position of the central point "C" with coordinates (x ₀ , y ₀ ) can be calculated using the same formulas as above. In this case, there is also only one possible solution for "C"

В тот момент, когда были обнаружены три перехода, базовая ось 304 находится в положении (0, y₃ - d). Захват должен перемещаться только по вектору (x₀, y₀ - y₃ + d), чтобы позиционировать базовую ось 304 на одной линии с центральной точкой «C». После позиционирования стержень захватного устройства может быть введен в посадочное отверстие посредством поступательного перемещения вдоль базовой оси.At the moment when three transitions were detected, the base axis 304 is in position (0, y ₃ - d). The grip only needs to move along the vector (x ₀ , y ₀ - y ₃ + d) to position the base axis 304 in line with the center point "C". After positioning, the gripper rod can be inserted into the mounting hole by translational movement along the base axis.

Поскольку теперь известна центральная точка «C» круглой захватываемой части, радиус и диаметр D можно легко рассчитать как расстояние между любой из зарегистрированных точек и точкой «C». Результат можно сравнить с диаметром круглой захватываемой части, полученной от глобального устройства управления, для проверки наличия подходящей катушки.Since the center point "C" of the circular gripping part is now known, the radius and diameter D can be easily calculated as the distance between any of the registered points and point "C". The result can be compared with the diameter of the round gripper received from the global controller to check if a suitable coil is available.

Если при достижении ограниченной длины перемещения не было обнаружено ни одного, или было обнаружено только два перехода, процедура повторяется после повторного позиционирования захватного устройства в исходное положение и его смещения в направлении от датчиков, которые не обнаружили никакого перехода, на длину, которая равна N × Δ. Разумная длина предела перемещения достигается тогда, когда после первого обнаружения перехода сканирование продолжается на длину, равную диаметру круглой захватываемой части. Если этот диаметр неизвестен, то в качестве предела можно использовать максимальный диаметр из всех круглых захватываемых частей, используемых на производстве.If, upon reaching the limited length of movement, no transitions were detected, or only two transitions were detected, the procedure is repeated after repositioning the gripper to its original position and moving it in the direction away from the sensors that did not detect any transition, by a length that is equal to N × Δ. A reasonable length of the travel limit is reached when, after the first detection of the transition, scanning continues for a length equal to the diameter of the circular gripping part. If this diameter is not known, then the maximum diameter of all round gripping parts used in production can be used as a limit.

На фиг. 4 показан фактический вариант выполнения захватного устройства 400 со всеми различными компонентами: управляемый зажим 402 показан с базовой осью 404. Зажим имеет клешневые захваты 420, которые входят во внутреннюю канавку в посадочном отверстии катушки. Клешневые захваты 420 могут быть отведены для освобождения катушки по команде. Два показанных лазерных детектора 408 и 408' присутствия-отсутствия во время перемещения захвата перемещаются перед зажимом 402.In FIG. 4 shows an actual embodiment of the gripper 400 with all the different components: the steerable gripper 402 is shown with a base pin 404. The gripper has claws 420 that fit into an internal groove in the spool bore. The claws 420 can be retracted to release the spool on command. The two presence-absence laser detectors 408 and 408' shown are moved in front of the clamp 402 during grip movement.

На фиг. 5 показано выравнивание зажима 500 с катушкой 520, когда базовая ось находится на одной линии с осью катушки перед захватыванием катушки.In FIG. 5 shows the clamp 500 aligned with the spool 520 when the reference axis is in line with the spool axis before gripping the spool.

Claims

1. A gripping device for a coil with a round gripped part, made with the possibility of detecting, clamping and releasing said coil and containing

(a) a controlled clamp for clamping and releasing said gripping part on demand, wherein said clip is made with a size corresponding to the diameter of the round gripped part of the coil and with the possibility of matching the location of its base axis with the axis of the coil during clamping,

(b) a scanning system for determining the position of the coil axis,

different in that

said scanning system has two or more sensors configured to detect the presence of a coil in a direction parallel to said base axis of the clamp, all sensors being located along one straight line at an equal distance from each other, and the distance between any two adjacent sensors is less than the mentioned dimension clamp, and said base axis defines a coordinate plane perpendicular to it, including the line of said sensors.

2. The gripper of claim 1, wherein the distance between any two adjacent sensors is between one quarter and three quarters of the size of the clamp.

3. The gripping device according to claim 1 or 2, wherein said base axis of the clamp is located on the medial perpendicular passing between two adjacent sensors that are located closest to the base axis.

4. The gripping device according to claim 1 or 2, wherein said base axis of the clamp is perpendicular to said line passing through one of the sensors located in the middle.

5. The gripping device according to any one of paragraphs. 1-4, wherein in the coordinate plane the perpendicular distance between said clamp reference axis and said sensor line is less than said clamp dimension.

6. The gripping device according to claim 5, wherein in the coordinate plane the perpendicular distance between said clamp reference axis and said sensor line is more than half of said clamp dimension.

7. The gripping device according to any one of paragraphs. 1-6, in which said clamp is made in the form of a rod with the possibility of insertion and retention in the mounting hole of the coil, if the gripped part of the coil is made in the form of a mounting hole, while said size of the clip corresponds to the diameter of the said rod.

8. The gripping device according to any one of paragraphs. 1-6, in which said clamp is made in the form of a flange clamp with the possibility of clamping and holding the coil flange, if the gripped part of the coil is made in the form of a coil flange, while said clamp size corresponds to the diameter of said flange.

9. The method of capturing the coil with a round capturing part, including the use of a gripping device according to any one of paragraphs. 1-8, which is provided with a local control device to control its movement, while

(a) positioning the gripper near the spool so that the base axis of the grip is parallel to the axis of the spool to be gripped,

(b) inputting the value of the diameter of the circular gripping part into said local control device from the global control device,

(c) moving the gripper in said coordinate plane so that said two or more sensors are in front of said clamp reference axis and recording the distance traveled within the limited travel length,

(d) detecting with one of the sensors the first point of the boundary of the circular gripping part of the coil and registering the distance traveled by the gripping device during its movement up to the moment of this detection,

(d') detecting with one of the sensors the second point of the boundary of the circular gripping part of the coil and registering the distance traveled by the gripping device during its movement until the moment of this detection,

(f) calculating, based on the position of said first and second points and the entered diameter value, the position of the center of the circular gripping part of the coil in said coordinate plane,

(g) moving the gripping device with the location of the said basic axis of the clamp to the said calculated center position,

(h) clamping and holding the coil by the round gripped part.

10. The method of claim 9, wherein the sensors in steps (d) and (d') are adjacent sensors.

11. The method of claim 9, wherein the sensors in steps (d) and (d') are the same sensor.

12. The method of capturing the coil with a round capturing part, including the use of a gripping device according to any one of paragraphs. 1-8, which is provided with a local control device to control its movement, while

(a) positioning the gripping device near the coil in such a way that said base axis of the clamp is parallel to the axis of the coil to be gripped,

(c) moving the gripper in said coordinate plane so that said two or more sensors are in front of said reference axis and recording the distance traveled within the limited travel length,

(d'') using one of the sensors to detect the third point of the border of the round gripped part of the coil and record the distance traveled by the gripping device during its movement until the moment of this detection,

(f') calculating, based on the position of said first, second and third points, the position of the center of the circular gripping part of the coil in said coordinate plane,

(h) clamping and holding the coil by the round gripped part.

13. The method of claim 12, wherein either the sensor used in step (d) or the sensor used in step (d') is the same sensor used in step (d'').

14. The method according to p. 12 or 13, which after step (a) includes

(b) inputting the value of the diameter of the circular gripping part of the coil into said local control device from the global control device,

and after step (f'), includes step (f'') in which the diameter of the circular gripping part is calculated and an alarm is given if the calculated and entered diameter values differ by more than 5%.

15. The method according to any one of paragraphs. 9-14, in which, if step (c) ends at a limited travel length, then the gripper is repositioned to its original position and displaced along said sensor line by a shift distance equal to the distance between adjacent sensors multiplied by the number of sensors, and step ( c) repeat.

16. The method according to any one of paragraphs. 9-15, wherein said limited travel length is considered complete when the gripper has been moved by the amount of the diameter of the circular gripper part of the spool after the detection of the first point of the boundary of the gripper part.