一种基于PLC控制的自动化线装书装订设备及方法

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，更具体的说是涉及一种基于PLC控制的自动化线装书装订设备及方法。

背景技术

书本的装帧历经了数千年的演变发展，而线装的装帧方式是古代装帧的最后一种形式，也是书籍最具有代表性的一个阶段表现。但是现在的线装书的装订依然是靠工人一针一线的装帧而成，长时间的装订会使工人出现各种疲劳反应，消耗大量的精力和时间。

因此，如何提高装订效率和准确率，节省人力资源，减轻工人的工作负担是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于PLC控制的自动化线装书装订设备及方法，操作简单、维护方便，将工人从繁琐机械的劳动中解放出来，提高了装订效率和准确率，节省人力资源，为后续生产流程提供良好的工艺条件。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于PLC控制的自动化线装书装订设备，包括：物料传输机构、图像定位装置、夹紧装置、装订执行机构、控制模块和收纳箱；其中，所述图像定位装置、夹紧装置、装订执行机构均设于所述物料传输机构上方；收纳箱位于物料传输机构末端；

所述物料传输机构，运输待装订书籍并在装订完成后将书籍运送至收纳箱；

所述图像定位装置，用于定位物料传输机构上的待装订书籍，并在所述待装订书籍到达装订位置后向控制模块传递信号；

所述夹紧装置，在所述装订执行机构的协助下将待装订书籍进行夹紧固定，等待装订；

所述装订执行机构，用于完成待装订书籍的装订任务；

所述控制模块，用于控制所述自动化线装书装订设备的启停，监测设备的运行状态。

上述技术方案可达到的技术效果为：结构单元，操作方便，使工人能够从繁琐机械的劳动中解放出来，提高装订效率和准确率，节省人力资源，为后续生产流程提供良好的工艺条件。

可选的，所述物料传输机构包括传送带、电机和支架，所述传送带与支架之间焊接固定；所述传送带由电机驱动，通过所述控制模块控制电机的启停。

可选的，所述控制模块包括上位机和下位机；

所述上位机为触摸屏，用于提供用户操作交互界面并向用户展示反馈数据；

所述下位机为西门子PLC，接收上位机的指令并将所述指令转换为相应信号以控制设备。

可选的，所述图像定位装置为第一光传感器，所述第一光传感器设于物料传输机构上方，当检测到待装订书籍后，所述西门子PLC采用移位的方式控制待装订书籍到达夹紧装置时使物料传输机构停止运行。

可选的，所述夹紧装置包括夹紧机构和第二光传感器；

所述夹紧机构包括力源装置、中间递力结构、夹紧元件，且力源装置、中间递力结构、夹紧元件依次相连，力源装置为电动；

所述第二光传感器位于夹紧机构上方，当检测到待装订书籍时，控制夹紧机构对所述待装订书籍进行夹紧固定。

可选的，所述装订执行机构包括机械臂和检测模块；

所述机械臂，将待装订书籍进行抓取并使用装订用具通过固定的轨迹进行装订操作；

所述检测模块，用于对装订完成的书籍进行检测，判断装订是否达到要求。

可选的，所述检测模块为摄像头，所述摄像头位于机械臂末端，用于拍摄装订后的书籍并上传至控制模块，判断装订是否达到要求。

可选的，所述装订执行机构还包括：机械臂舵机控制模块和协作抓取模块；

所述机械臂舵机控制模块，用于控制机械臂的运动；

所述协作抓取模块，用于对待装订书籍和装订用具进行抓取操作。

本发明还公开了一种基于PLC控制的自动化线装书装订方法，包括以下步骤：

通过控制模块的触摸屏开启自动化线装书装订设备，物料传输机构启动；

将待装订书籍放置在物料传输机构上，当图像定位装置的第一光传感器检测到所述待装订书籍经过时，将信号传递给控制模块的西门子PLC并在待装订书籍到达装订位置时，向控制模块传递信号以使传送带停止运动；

利用机械臂和协作抓取模块将所述待装订书籍站立固定并放置到夹紧装置下，夹紧装置处的第二光传感器向控制模块传递信号，对所述待装订书籍进行夹紧操作；

在触摸屏上选择开始装订，西门子PLC控制装订执行机构对所述待装订书籍进行装订操作；

装订操作完成后，机械臂回零位且夹紧装置松开，传送带开始转动，将装订完毕后的书籍运输至收纳箱。

可选的，装订操作完成后，所述方法还包括：

利用装订执行机构的检测模块对书籍进行检测，通过机械臂末端的摄像头拍摄装订完毕后的书籍并上传至控制模块，判断装订是否达到要求。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于PLC控制的自动化线装书装订设备及方法，结构简单、操作方便、维护方便，通过夹紧装置将待装订书籍夹紧，找准位置后，由机械臂通过固定的轨迹进行装订，可大大减轻工人的工作负担，使其从繁琐机械的劳动中解放出来，提高了工作效率和准确率，节省人力资源，为后续生产流程提供良好的工艺条件；此外，还可以在装订操作完成后，通过摄像头对书籍进行检测，判断装订是否达到要求，避免不符合要求的书籍进入下一环节。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为基于PLC控制的自动化线装书装订设备的结构示意图；

图2为自动化线装书装订设备的工作原理图；

图3为自动化线装书装订方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

基于对线装书装订过程和PLC控制方法的研究，本发明实施例公开了一种基于PLC控制的自动化线装书装订设备，如图1-2所示，包括：物料传输机构1、图像定位装置2、夹紧装置3、装订执行机构4、控制模块和收纳箱；其中，图像定位装置2、夹紧装置3、装订执行机构4均设于物料传输机构1上方；

物料传输机构1，运输待装订书籍并在装订完成后将书籍运送至收纳箱；

图像定位装置2，用于定位物料传输机构1上的待装订书籍，并在待装订书籍到达装订位置后向控制模块传递信号；

夹紧装置3，在装订执行机构4的协助下将待装订书籍进行夹紧固定，等待装订；

装订执行机构4，用于完成待装订书籍的装订任务；

控制模块，用于控制自动化线装书装订设备的启停，监测设备的运行状态。

其中，物料传输机构1采用带传动，具体地，物料传输机构1包括传送带、电机和支架，传送带与支架之间焊接固定；传送带由电机驱动，通过控制模块控制电机的启停。

进一步地，控制模块包括上位机和下位机；其中，上位机用于提供用户操作交互界面并向用户展示反馈数据，可选用触摸屏；下位机为西门子PLC，接收上位机的指令并将该指令转换为相应信号以控制设备。

在一种更具体的实施例中，图像定位装置2为第一光传感器，第一光传感器设于物料传输机构1上方，当检测到待装订书籍后，西门子PLC采用移位的方式控制待装订书籍到达夹紧装置3时使物料传输机构1停止运行。

进一步地，夹紧装置3包括夹紧机构和第二光传感器；其中，夹紧机构包括力源装置、中间递力结构、夹紧元件，且力源装置、中间递力结构、夹紧元件依次相连，力源装置为电动；第二光传感器位于夹紧机构上方，当检测到待装订书籍时，控制夹紧机构对待装订书籍进行夹紧固定。

具体地，装订执行机构4包括机械臂和检测模块；机械臂底盘固定在工作台上(工作台上还存放有装订过程需要用到的物料)，用于将待装订书籍进行抓取并使用装订用具通过固定的轨迹进行装订操作；检测模块，用于对装订完成的书籍进行检测，判断装订是否达到要求。

在一种更具体的实施例中，检测模块为摄像头，摄像头位于机械臂末端，用于拍摄装订后的书籍并上传至控制模块，判断装订是否达到要求。

更进一步地，装订执行机构4还包括：机械臂舵机控制模块和协作抓取模块；其中，机械臂舵机控制模块用于控制机械臂的运动；协作抓取模块用于对待装订书籍和装订用具进行抓取操作。

根据以上对基于PLC控制的自动化线装书装订设备的陈述可以了解到，该设备的结构简单，物料传输机构采用带传动，待装订书籍在传送带上运输，书籍夹紧装置也固定在传送带旁，通过夹紧装置将待装订书籍夹紧，找准位置后，再由机械臂通过固定的轨迹对其进行装订，装订完毕后的书籍可输送至传送带末端的收纳箱。本实施例的技术方案可大大减轻工人的工作负担，提高工作效率。

实施例2

本发明实施例公开了一种基于PLC控制的自动化线装书装订方法，如图3所示，包括以下步骤：

通过控制模块的触摸屏开启自动化线装书装订设备，物料传输机构启动；

将待装订书籍放置在物料传输机构上，当图像定位装置的第一光传感器检测到待装订书籍经过时，将信号传递给控制模块的西门子PLC并在待装订书籍到达装订位置时，向控制模块传递信号以使传送带停止运动；

利用机械臂和协作抓取模块将待装订书籍站立固定并放置到夹紧装置下，夹紧装置处的第二光传感器向控制模块传递信号，对待装订书籍进行夹紧操作；

在触摸屏上选择开始装订，西门子PLC控制装订执行机构对待装订书籍进行装订操作；

装订操作完成后，机械臂回零位且夹紧装置松开，传送带开始转动，将装订完毕后的书籍运输至收纳箱。

进一步地，装订操作完成后，所述方法还包括：利用装订执行机构的检测模块对书籍进行检测，通过机械臂末端的摄像头拍摄装订完毕后的书籍并上传至控制模块，判断装订是否达到要求。

现有技术中线装书的装订依然是靠工人一针一线的装帧而成，长时间的装订会使工人出现各种疲劳反应，消耗大量的精力和时间。而本发明提出的自动化装订设备的结构简单、操作方便、维护方便，通过夹紧装置将待装订书籍夹紧，找准位置后，由机械臂通过固定的轨迹进行装订，可大大减轻工人的工作负担，使其从繁琐机械的劳动中解放出来，提高了工作效率和准确率，节省人力资源，为后续生产流程提供良好的工艺条件；此外，还可以在装订操作完成后，通过摄像头对书籍进行检测，判断装订是否达到要求，避免不符合要求的书籍进入下一环节。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的装置相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。