板材切割装置及方法

技术领域

本发明涉及板材切割领域，特别涉及一种板材切割装置及方法。

背景技术

车辆、船舶以及工程机械的主体框架都是由各种各样的工件焊接完成，而这些工件主要由板材切割而成。板材切割后会通过输送线运行至下一个区域进行机器人自动分拣，即机器人自动抓取切割板材上零件。但是，板材在切割过程中，由于切割可能没有切透、分拣台面不平整等，板材的部分区域由于得不到支撑或出现部分下陷，部分翘起和边框压工件等情况，会影响后续的分拣。如何对其进行改善，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种板材切割装置，旨在解决现有技术中板材在切割后边框及工件出现移位和翘起的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种板材切割装置，包括：

机台，用于放置板材；

定位组件，用于获取工件的位置；

切割机构，包括第一驱动组件以及与所述第一驱动组件连接的切割嘴；

固定机构，设置在所述机台一侧，用于固定所述机台上的板材；

第二驱动组件，用于驱动上述固定机构沿着所述机台运动；

控制模块，用于与所述定位组件、切割机构以及固定机构电连接。

在一些实施例中，所述固定机构包括：

安装架，设置在所述机台的上方；

第三驱动组件，设置在所述安装架上；

覆压件，设置在所述第三驱动组件的移动端，所述第三驱动组件用于驱动所述覆压件朝向或背离所述机台运动。

在一些实施例中，所述板材切割装置还包括：

梁架，设置在所述第二驱动组件的移动端，用于安装所述安装架和所述第一驱动组件；沿着所述机台的长度方向，所述梁架的两侧分别设置有所述固定机构。

在一些实施例中，所述定位组件包括设置在所述机台一侧的第一相机以及设置在所述第一驱动组件的移动端的第二相机。

在一些实施例中，所述板材切割装置还包括设置在所述切割嘴一侧的测距传感器，以及连接所述切割嘴以及所述第一驱动组件的第四驱动组件。

在一些实施例中，所述第三驱动组件包括设置在所述安装架四角处的气缸，所述覆压件包括连接相邻两气缸的推杆的压条。

本申请还提出一种板材切割方法，应用于上述的板材切割装置；所述板材切割方法包括以下步骤：

对套料图进行规划，生成切割图档；

获取板材的第一图像信息，并根据第一图像信息及套料图获取板材的位置信息；

控制固定机构运动至板材上方，并对板材进行固定；

控制切割机构对板材进行切断加工。

在一些实施例中，所述控制切割机构对板材进行切断加工前还包括以下步骤：

控制所述第一驱动组件运动，以对加工区域进行扫描以获取第二图像信息；

根据所述第二图像信息、板材的位置信息以及切割图档生成切割程序。

在一些实施例中，所述控制切割机构对板材进行切断加工还包括以下步骤：获取板材与切割嘴之间的距离信息，根据距离信息控制切割嘴的高度。

在一些实施例中，所述对加工区域进行扫描以获取第二图像信息前还包括以下步骤：根据板材的位置信息，以及所述固定机构的位置信息规划扫描轨迹。

本申请实施例中，板材切割装置包括机台、定位组件、切割机构、固定机构、第二驱动组件以及控制模块，定位组件用于获取工件的位置；切割机构包括第一驱动组件以及与所述第一驱动组件连接的切割嘴；固定机构用于固定所述机台上的板材；第二驱动组件用于驱动上述固定机构沿着所述机台运动，控制模块可根据定位组件获取的板材的实际位置信息，并控制固定机构运动至加工区域的上方以对板材进行覆压固定，随后控制切割机构对边框区域进行切断加工，同时固定机构能避免切断加工时板材边框发生翘起。边框在切割完后与工件完全分离，避免在分拣阶段工件卡在边框中无法取出的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本申请一实施例中板材切割装置的结构示意图；

图2为图1实施例中切割机构及固定机构的结构示意图；

图3为本申请一实施例中板材切割方法的流程图；

图4为本申请另一实施例中板材切割方法的流程图；

图5为本申请图1实施例中板材切割装置的侧视图；

图6为本申请图1实施例中板材切割装置的俯视图。

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示，诸如上、下、左、右、前、后……，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态，如附图所示，下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本申请提供了一种板材切割装置，参阅图1和图2以及图5和图6，板材切割装置包括：机台10，用于放置板材；定位组件(图未示出)，用于获取工件的位置；切割机构30，包括第一驱动组件31以及与所述第一驱动组件31连接的切割嘴32；固定机构40，设置在所述机台10一侧，用于固定所述机台10上的板材；第二驱动组件50，用于驱动上述固定机构40沿着所述机台10的长度方向运动；控制模块60，用于与所述定位组件(图未示出)、切割机构30以及固定机构40电连接。

本申请实施例中，板材切割装置包括机台10、定位组件(图未示出)、切割机构30、固定机构40、第二驱动组件50以及控制模块60，定位组件(图未示出)可以采用视觉定位的方式，具体可在机台10上设置一个或多个相机以获取工件的位置；切割机构30中的第一驱动组件31可以是机械臂也可以是三轴正交驱动模组。切割嘴32设置在第一驱动组件31的移动端，具体可选激光切割嘴32也可以选择等离子切割嘴32，具体切割方式不限。固定机构40用于固定所述机台10上的板材，具体可通过夹持固定、磁吸固定、覆压固定等方式；第二驱动组件50用于驱动上述固定机构40沿着所述机台10的长度方向运动，第二驱动组件50可以是直线电机也可以是电动缸。针对长距离的移动可以采用直线电机。控制模块60可根据定位组件(图未示出)获取的板材的实际位置信息，并控制固定机构40运动至加工区域的上方以对板材进行覆压固定，随后控制切割机构30对加工区域进行切断加工，避免切断加工时板材发生下陷、翘起等。

在一些实施例中，参阅图1和图2以及图5和图6，所述固定机构40包括：安装架41，设置在所述机台10的上方；第三驱动组件42，设置在所述安装架41上；覆压件43，设置在所述第三驱动组件42的移动端，所述第三驱动组件42用于驱动所述覆压件43朝向或背离所述机台10运动。在本实施例中，安装架41可以框架结构，具体可以是型材连接形成的方形框架。第三驱动组件42包括设置在方形框架中的两排气缸或电动缸，气缸或电动缸的沿着机台10的宽度方向排布，两排气缸靠近方形框架相对两侧边缘设置，在两排气缸中形成有供切割嘴32运动的加工空间。此外，覆压件43可以是与安装架41滑动连接的压条。安装架41上设置有套筒，在套筒中设置有导杆，导杆和套筒沿着竖直方向设置，压条则设置在导杆的下端。气缸的缸体固定设置在安装架41上，气缸的推杆同样沿着竖直方向设置并与导杆连接，由此可驱动压条升降。上述压条同样沿着安装架41的边缘设置，上述加工区域则位于两压条之间。覆压件43的设置可对加工区域的两端区域进行固定，避免在切割时工件与边框发生翘起。同时，边框在切割完后与工件完全分离，避免在分拣阶段工件卡在边框中无法取出的问题。

在一些实施例中，参阅图1和图2以及图5和图6，所述板材切割装置还包括：梁架45，设置在所述第二驱动组件50的移动端，用于安装所述安装架41和所述第一驱动组件31；沿着所述机台10的长度方向，所述梁架45的两侧分别设置有所述固定机构40。在本实施例中梁架45可以采用龙门架的结构，也可以采用L形的结构，具体包括立柱以及设置在立柱上端的横梁，横梁位于机台10的上方。立柱的下端与第二驱动组件50的移动端连接。安装架41及第一驱动组件31设置在横梁上。具体可沿着机架的长度方向，将安装架41设置在横梁的两侧。第一驱动组件31则设置在横梁上端，具体可以采用机械臂。两个安装架41位于机械臂的活动范围内。通过在横梁上设置对称的两组固定机构40可覆盖更大面积的加工区域。

在一些实施例中，参阅图1和图2以及图5和图6，所述定位组件(图未示出)包括设置在所述机台10一侧的第一相机21以及设置在所述第一驱动组件31的移动端的第二相机22。在本实施例中，第一相机21靠近机台10的一角设置，用于获取机台10及板材以及板材上工件的图像，根据上述图像与套料图进行识别比对，计算出当前板材的角点坐标及板材的偏转角度来定位板材的实际位置。第二相机22由第一驱动组件31驱动，对下方的加工区域进行扫描，由此可获取边框及工件的具体位置，此次扫面是对上述边框及工件进行二次定位，定位精度更高，误差更小。

在一些实施例中，参阅图1和图2以及图5和图6，所述板材切割装置还包括设置在所述切割嘴32一侧的测距传感器(图未示出)，以及连接所述切割嘴32以及所述第一驱动组件31的第四驱动组件33。在本实施例中，测距传感器(图未示出)可以是激光测距传感器(图未示出)，也可以是电容测距传感器(图未示出)。测距传感器(图未示出)的探测端竖直朝向下方的板材。第四驱动组件33可以是设置在第一驱动组件31的移动端的电动缸，测距传感器(图未示出)及切割嘴32则设置在电动缸的移动端。测距传感器(图未示出)实时测量的切割嘴32与板材的距离信息可传送至控制模块60，当上述距离低于设定高度，则由控制模块60控制第四驱动组件33驱动切割嘴32抬起确保上述距离在设定范围内，避免切割嘴32与板材发生碰撞。

参阅图1至图6，本申请还提出一种板材切割方法，应用于上述的板材切割装置。

在一些实施例中，所述的板材切割方法包括以下步骤：

S10、对套料图进行规划，生成切割图档；在本步骤中，控制模块60调用与板材对应的套料图，并识别套料图中的工件及边框的轮廓线。计算相邻两个工件中最短的连线，当两个工件的轮廓线平行存在多条最短连线时则随机选取位于端点位置以及中间位置处的三根连线作为备选切割线。当然，也可以标记出与板材外轮廓线靠近的外围工件的轮廓线，并计算出各个标记好的外围工件的轮廓线与板材外轮廓线最短的连线，在某个外围工件具备多跟连线时，可按照上述方法选取三根连线作为备选切割线。

S20、获取板材的第一图像信息，并根据第一图像信息及套料图获取板材的位置信息；第一图像信息可通过设置在机台10边角的视觉相机进行拍照获取，控制模块60根据上述第一图像信息及套料图即可计算获取板材的实质位置信息。具体对第一图像信息与套料图进行识别比对，计算出当前板材的角点坐标及板材的偏转角度来定位板材的实际位置。

S30、控制固定机构40运动至板材上方，并对板材进行固定；控制模块60控制第二驱动组件50以驱动固定机构40运动至板材设定区域的上方。固定机构40与板材接触实现对板材的固定，具体可通过夹持固定、磁吸固定、覆压固定等方式。

S40、控制切割机构30对板材进行切断加工。在本步骤中控制模块60控制第一驱动组件31运动，以带动切割嘴32对边框进行切断，由于固定机构40与板材会进行接触式固定，因此在切割加工

在本实施例中，控制模块60可根据定位组件(图未示出)获取的板材的实际位置信息，并控制固定机构40运动至加工区域的上方以对板材进行覆压固定，随后控制切割机构30对加工区域进行切断加工，避免切断加工时板材发生翘起。

在一些实施例中，在执行所述步骤S40前，还包括以下步骤：

S32、控制所述第一驱动组件31运动，以对加工区域进行扫描以获取第二图像信息；在本步骤中，固定机构40采用覆压固定的方式，在两个压条之间的区域则为切割嘴32及第二相机22的加工区域。可通过第二驱动组件50驱动第二相机22对加工区域下方的板材进行扫描，以获取工件及边框的位置信息。扫描过程可以是逐行扫描，也可以是只扫描一行并根据套料图计算出其他工件及边框的位置信息，为提升加工精度建议进行逐行扫描。以获取整个加工区域内板的图像信息。此次扫面是对上述边框及工件进行二次定位，定位精度更高，误差更小。

S33、根据所述第二图像信息、板材的位置信息以及切割图档生成切割程序。在本步骤中，控制模块60调取切割图档，并基于板材的位置信息将第二图像信息与切割图档进行比对。具体可拾取第二图像信息中的轮廓线以及切割图档中的轮廓线，并将二者的轮廓线叠合，可获取第二图像信息中的轮廓线位于切割图档中的具体位置信息，由此可获得各轮廓线的高精度坐标。控制模块60再选取与第二图像信息叠合的切割图档部分区域的备选切割线，结合第二图像信息中个轮廓线的高精度坐标，生成切割程序。通过第二图像信息可对工件以及边框的具体位置进行精定位，避免切割到工件，提升了加工精度。

在一些实施例中，所述步骤S40还包括以下步骤：

获取板材与切割嘴32之间的距离信息，根据距离信息控制切割嘴32的高度。测距传感器(图未示出)可以是激光测距传感器(图未示出)，也可以是电容测距传感器(图未示出)。测距传感器(图未示出)的探测端竖直朝向下方的板材。第四驱动组件33可以是设置在第一驱动组件31的移动端的电动缸，测距传感器(图未示出)及切割嘴32则设置在电动缸的移动端。测距传感器(图未示出)实时测量的切割嘴32与板材的距离信息可传送至控制模块60，当上述距离低于设定高度，则由控制模块60控制第四驱动组件33驱动切割嘴32抬起确保上述距离在设定范围内，避免切割嘴32与板材发生碰撞。

在一些实施例中，在执行所述步骤S32前还包括以下步骤：

S31、根据板材的位置信息，以及所述固定机构40的位置信息规划扫描轨迹。在切割加工时可对每次第二组件的移动距离进行限定。由于第二驱动组件50可驱动压板进行平移，压板的位置信息可由控制模块60根据其与第二驱动组件50的移动端的位置关系计算获得。再根据压板的位置信息与板材的位置信息，获取上述加工区域的信息，加工区域及板材在同一固定机构40中，两压板之间的区域。根据第二相机22的视场角及焦距，计算需要逐行扫描的并生成第二相机22的扫描轨迹，扫描轨迹优选S形。

在上述实施例中，激光切割装置在完成对板材的某一区域的压板切割后，第二驱动组件50再驱动压板机构运动至相邻区域并进行压板切割，直至板材中所有工件的边框被切断。

上述给出本发明的板材切割装置及方法，其总体原则是：先定位板材位置—自动压板—在压板区域内切割，完成区域内的切割—压板机构运动至下一工位进行自动压板—在压板区域内切割，如此循环直至完成整个钢板的切割过程。相较于现有技术的方式，能够避免板材在切割过程中或切割后，出现下陷、上翘等情况，导致后续抓取失败、分拣错误等问题。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。