一种铝卷材双类变位新型智能贴标装置和方法

技术领域

本发明涉及包装技术领域，尤其是一种铝卷材双类变位新型智能贴标装置和方法。

背景技术

传统生产中，卷材合格证如果要贴于卷材处，则需要人工从多平台提取信息，人工打印并装袋贴标，而因不同客户设计出多种模板合格证，且多张A4规格纸装袋到塑封口袋内，之后查找相应的卷材进行多位置的合格证粘贴，较为繁琐，需要对应的自动化解决方案。

发明内容

本发明提出一种铝卷材双类变位新型智能贴标装置，能自动提取打印卷材合格证所需的信息并自动打印，然后自动贴附于卷材表面，且贴附过程不易损伤卷材。

本发明采用以下技术方案。

一种铝卷材双类变位新型智能贴标装置，用于通过智能找位来实现变规格铝卷材卧包立包两种类型弧面和端面多位置的合格证粘贴，以使合格证粘贴贴合于卷材表面后的标签表面平整无鼓包，且粘贴作业不易损伤卷材及其外包装，所述装置通过贴标机的六轴机器人吸附标签打印装置自动打印的合格证，并对辊道传输的卷材执行智能贴标作业，具体为：先通过上位机与当前包装线的MES系统进行信息交互，实现合格证数据实时传输到标签打印装置；再过标签打印装置与当前包装线一级系统进行信息交互，执行合格证自动打印并反馈打印完成；在与当前包装线一级系统进行信息交互后，六轴机器人吸附合格证，按信息交互过程收到的卷材信息，设定其机械臂的逻辑运动轨迹，以将合格证自动定位贴标至与卷材规格匹配的贴附位置，并反馈贴标完成信息。

在贴标时的工作流程包括以下步骤；

步骤S1、上位机设定完成工业网络配置，并与MES系统做好接口，使上位机能接收MES系统传送的合格证打印信息，打印信息包含卷材包装类型，标签模板及贴标个数；

步骤S2、MES向上位机下达贴标类型信息，即贴标类型为纸质类型或是不干胶类型，而后选择标签打印机型；

步骤S3、若贴标类型为纸质类型，则标签打印装置以一类套袋标签设计机构进行处理，其将铝卷所有信息按照选择的模板进行自动打印，同时，一类套袋标签设计机构的出袋口出袋，出袋后一类套袋标签设计机构的出气口及时出气，将打印后的纸张以气流推入袋中保护；再将袋口进行封口处理，随后对袋子进行贴胶处理，袋子落入六轴机器人贴标机头吸附板，等待贴标；

步骤S4、若贴标类型为不干胶类型，则标签打印装置以二类不干胶标签设计机构进行处理，二类不干胶标签设计机构在不干胶打印机增设不干胶底纸自动剥离机构、自动不干胶标签走纸和底纸走纸装置，不干胶标签的底纸被剥离后，由压缩空气吹气装置吹走，标签打印装置的剥离装置将合格证标签底纸剥离并将底纸回收；同时六轴机器人吸附贴标机头到位配合，以将剥离底纸后的标签纸直接吸附到六轴机器人贴标机头吸附板处，等待贴标；

步骤S5、包装线输送卷材到达贴标位置，贴标机头从一级系统获取合格证标签和卷材的相关信息，通过位置检测系统移动到铝卷区域检测和铝卷边部位置并与理论数据比对，计算出标签粘贴位置；

步骤S6、铝卷运输辊道装置将铝卷输送到到贴标位置后，智能六轴机器人通过辊道位置测量数据、贴标机头激光测距仪测量数据自动寻找贴标位置，贴标吸附板自动贴标后，机械手返回原位；

步骤S7、智能贴标机构通过MES数据流分析出贴标签的类别、标签模板、贴标签的数量，通过铝卷运输辊道测量和贴标机头激光测距仪测量判定贴标签在铝卷的具体位置；

步骤S8、贴完标签前执行校验，其校验方法是将贴标签上带有的卷号与一级将当场卷的卷号反馈给自动贴标机构进行两个卷号的比对，根据卷号的唯一性，判断标签是否正确，如不正确报警提示操作人员返回重新要求打印标签的命令；

步骤S9、贴标完成后，六轴机器人回到待机位置，将标识贴标完成的信号反馈给一级系统；

步骤S10、六轴机器人贴标过程中，报警器向给现场人员及叉车给出动作提示，以起到安全互锁功能，所述包装线出口处设置有与六轴机器人相连的光幕，当叉车进入包装线触发光幕时，六轴机器人复位至动作初始原点。

所述卷材为铝卷，所述装置中，上位机与MES系统进行信号交互，当接收到铝卷进入包装线贴标辊道处信号时，包装线一级系统给出当前铝卷信息，上位机根据铝卷信息向MES请求铝卷合格证信息，并将标签信息建立标签模板选择给标签打印装置，并在选择纸质打印还是不干胶打印后开始打印标签，并将打印完成信号反馈给一级系统；

贴标机的一级系统与包装线一级系统进行卷材规格信号交互，以执行贴标签自动定位；其与现有包装线一级系统配合，进行立卧包类型判定，执行贴标个数和贴标位置的信号交互，以实现自动贴标启动，并在完成贴标执行信号反馈。

所述装置包括带负压功能的贴标机头的工业六轴机器人、卷材运输辊道、位置检测编码器及贴标机头测距激光测距仪、用于安装上位机和一级自动化系统的电控柜。

所述工业六轴机器人根据贴标机获取的卷材运输辊道处立卧包信息，设定其机器人的逻辑动作轨迹，执行与立包和卧包卷材各类规格匹配的贴标作业；贴标作业与卷材信息的对应关系如下表

所述贴标机头为带负压吸标贴标机头，位于六轴机器人机械臂末端的六轴机器人扩展工具轴处，包括侧姿组气缸、直线轴承和弹簧伸缩杆、负压风扇、柔性吸标板、激光测距传感器、超声波传感器、标签到位检测传感器，当机械臂驱动贴标机头运行至标签打印装置处时，负压风扇开启，待标签打印完成后自动将标签吸附至柔性吸标板处；当卷材运输辊道输送铝卷并定位至六轴机器人所在的贴标位置时停止输送，机器人根据逻辑轨迹将贴标机头移动到测量卷材辊道外，标签头处的激光和超声波测距传感器测量卷材在输送辊道中心的偏移量，利用贴标机一级系统上传的卷材规格尺寸，计算出标签粘贴在铝卷上的位置，再按六轴机器人设定的逻辑运动轨迹，将贴标机头移动到接近铝卷贴标签外表面约400mm范围内后，此时激光和超声波测距传感器再一次进行测量与卷材外表面的实际距离进行测量，此测量数据用于与设定数据进行比对以调整设定位置量，贴标机头根据距离测量结果慢慢靠近卷材表面，当贴标机头靠近铝卷材表面外大约100mm范围内后，开始降速再低速靠近卷材；使柔性贴标板靠近铝卷外表面并贴附标签，以避免贴标过程损坏卷材表面。

所述标签打印装置将打印的标签置于塑封袋中，所述塑封袋外壁设有贴胶层，贴标机头对内置标签的塑封袋进行吸附，并以塑封袋外壁的贴胶层将内置标签的塑封袋贴附于铝卷外表面；

将标签置于塑封袋内的方法具体为：

步骤A1、标签打印装置接收到当前铝卷相关信息后，按照设定的标签模板进行标签打印，同时外部的塑封袋上料机构将塑封袋移动到塑封袋上料工位，并使塑封袋反向开口，并保留其自封口封闭；

步骤A2、塑封袋移动到标签打印装置的标签纸装袋工位时，标签打印装置的开袋机构将塑封袋开启，并通过推纸机构将打印后的标签纸推入袋中保护；

步骤A3、塑封袋送至标签打印装置的塑封袋热封工位进行封口处理；

步骤A4、标签打印装置的塑封袋贴胶带工位对塑封袋进行贴胶处理以形成塑封袋外壁的贴胶层。

所述二类不干胶标签设计机构包括大规格不干胶标签打印出标吹气吸附装置和不干胶的剥离装置；

所述大规格不干胶标签打印出标吹气吸附装置包括特制的工业不干胶打印机，在包装线一级系统接收到卷材到贴标位置信号后，向上位机请求标签信息文档，以自动打印出不干胶类型的贴标；

所述不干胶的剥离装置，用于在嵌套的特制工业不干胶打印机上增设不干胶标签的输送打印功能和底纸回收功能，其通过对标签纸开卷取往返中建张，利用剥离装置的剥离杆和倒角杆条，将标签和底纸分离，还利用标签打印剥离架增设吹气托标系统及对应的控制系统，在贴标装置的系统给出打印信号当标签剥离出的同时，吹气杆吹气，将标签吹起，当标签在走纸过程中被吹起时，六轴机器人负压贴标机头定位在出标签纸正前方，在标签吹起的同时，贴标机头内部负压风扇旋转形成负压将标签吸附到贴标机吸附板上。

所述上位机处设有用于创建卷材合格证贴标信息的数据库平台，其采用MQTT通讯协议实现与MES系统之间的数据交互，执行标签文档创建、防错系统及纠错处理机制；

所述贴标机的一级系统用于执行与上位机的信号交互作业、卷材运输辊道的工作条件监测、执行卷材运输辊道的状态监测，驱动打印机的打印动作和六轴机器人的作业动作与定位。

所述贴标机的一级系统采用S7-300系列PLC、10寸威纶通人机界面一台、其余I/O板卡若干。实现设备的气缸控制、电机控制、数据采集、机械手通讯等功能。实现各个机构之间的动作统筹功能，在实现与上位机的信号交互，确定卷材运输辊道的工作条件和状态监测，打印机打印动作和六轴机器人动作与定位的功能实现。

本发明所述装置通过设计卷材包装贴标信息、尺寸规格和粘贴一致性统一管理机制和装置，可自动贴标签，实现卷材信息数字化管理，无人工干预，贴标更智能，实现铝卷材包装线的美观、整体和智能。

本发明能提高信息大数据管理水平，实现对铝卷进行终身制统一管理，通过创建MES系统，卷材信息标准化管理，达到包装一条龙无人高自动化包装和贴标，便于统一管理和下游的客户使用。

本发明中，六轴机器人采用多轴机械臂(例如四轴机械臂)，因此在按信息交互过程收到的卷材信息来设定其机械人的逻辑运动轨迹时，能灵活地避让铝卷表面，而且能在贴标过程中分段地按不同速度接近铝卷表面，因此不易损伤铝卷光洁表面，可以用于带外体包装或未包装的铝卷外表面自动贴标，而且贴标效率较高。

本发明中，由于能严格地按卷材类型贴标(例如在上表中贴标位置严格地避让叉车叉刀的进入位)，所以所贴标签不易在运输中被损坏。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：

附图1是本发明所述装置的自动贴标作业的流程示意图；

附图2是本发明六轴机器人贴标动作的示意图；

附图3是本发明所述装置的示意图(铝卷为卧包)；

附图4是本发明所述装置的另一示意图(铝卷为立包)；

附图5是本发明的贴标机头的示意图；

附图6是本发明的贴标机头的另一示意图；

附图7是本发明的贴标机头的立体示意图；

附图8是标签打印装置的不干胶标签打印机及剥离托标吸标装置的示意图；

图中：1-贴标机头；2-卷材；3-卷材运输辊道；4-工业六轴机器人；5-电控柜；6-负压风扇；7-激光测距传感器；8-柔性吸标板；9-弹簧伸缩杆；10-侧姿组气缸；11-直线轴承。

具体实施方式

如图所示，一种铝卷材双类变位新型智能贴标装置，所述装置通过贴标机的六轴机器人吸附标签打印装置自动打印的合格证，并对辊道传输的卷材2执行智能贴标作业，具体为：先通过上位机与当前包装线的MES系统进行信息交互，实现合格证数据实时传输到标签打印装置；再过标签打印装置与当前包装线一级系统进行信息交互，执行合格证自动打印并反馈打印完成；在与当前包装线一级系统进行信息交互后，六轴机器人吸附合格证，按信息交互过程收到的卷材信息，设定其机械臂的逻辑运动轨迹，以将合格证自动定位贴标至与卷材规格匹配的贴附位置，并反馈贴标完成信息。

在贴标时的工作流程包括以下步骤；

步骤S1、上位机设定完成工业网络配置，并与MES系统做好接口，使上位机能接收MES系统传送的合格证打印信息，打印信息包含卷材包装类型，标签模板及贴标个数；

步骤S2、MES向上位机下达贴标类型信息，即贴标类型为纸质类型或是不干胶类型，而后选择标签打印机型；

步骤S3、若贴标类型为纸质类型，则标签打印装置以一类套袋标签设计机构进行处理，其将铝卷所有信息按照选择的模板进行自动打印，同时，一类套袋标签设计机构的出袋口出袋，出袋后一类套袋标签设计机构的出气口及时出气，将打印后的纸张以气流推入袋中保护；再将袋口进行封口处理，随后对袋子进行贴胶处理，袋子落入六轴机器人贴标机头吸附板，等待贴标；

步骤S4、若贴标类型为不干胶类型，则标签打印装置以二类不干胶标签设计机构进行处理，二类不干胶标签设计机构在不干胶打印机增设不干胶底纸自动剥离机构、自动不干胶标签走纸和底纸走纸装置，不干胶标签的底纸被剥离后，由压缩空气吹气装置吹走，标签打印装置的剥离装置将合格证标签底纸剥离并将底纸回收；同时六轴机器人吸附贴标机头到位配合，以将剥离底纸后的标签纸直接吸附到六轴机器人贴标机头吸附板处，等待贴标；

步骤S5、包装线输送卷材到达贴标位置，贴标机头从一级系统获取合格证标签和卷材的相关信息，通过位置检测系统移动到铝卷区域检测和铝卷边部位置并与理论数据比对，计算出标签粘贴位置；

步骤S6、铝卷运输辊道装置将铝卷输送到到贴标位置后，智能六轴机器人通过辊道位置测量数据、贴标机头激光测距仪测量数据自动寻找贴标位置，贴标吸附板自动贴标后，机械手返回原位；

步骤S7、智能贴标机构通过MES数据流分析出贴标签的类别、标签模板、贴标签的数量，通过铝卷运输辊道测量和贴标机头激光测距仪测量判定贴标签在铝卷的具体位置；

步骤S8、贴完标签前执行校验，其校验方法是将贴标签上带有的卷号与一级将当场卷的卷号反馈给自动贴标机构进行两个卷号的比对，根据卷号的唯一性，判断标签是否正确，如不正确报警提示操作人员返回重新要求打印标签的命令；

步骤S9、贴标完成后，六轴机器人回到待机位置，将标识贴标完成的信号反馈给一级系统；

步骤S10、六轴机器人贴标过程中，报警器向给现场人员及叉车给出动作提示，以起到安全互锁功能，所述包装线出口处设置有与六轴机器人相连的光幕，当叉车进入包装线触发光幕时，六轴机器人复位至动作初始原点。

所述卷材为铝卷，所述装置中，上位机与MES系统进行信号交互，当接收到铝卷进入包装线贴标辊道处信号时，包装线一级系统给出当前铝卷信息，上位机根据铝卷信息向MES请求铝卷合格证信息，并将标签信息建立标签模板选择给标签打印装置，并在选择纸质打印还是不干胶打印后开始打印标签，并将打印完成信号反馈给一级系统；

贴标机的一级系统与包装线一级系统进行卷材规格信号交互，以执行贴标签自动定位；其与现有包装线一级系统配合，进行立卧包类型判定，执行贴标个数和贴标位置的信号交互，以实现自动贴标启动，并在完成贴标执行信号反馈。

所述装置包括带负压功能的贴标机头1的工业六轴机器人4、卷材运输辊道3、位置检测编码器及贴标机头测距激光测距仪、用于安装上位机和一级自动化系统的电控柜5。

所述工业六轴机器人根据贴标机获取的卷材运输辊道处立卧包信息，设定其机器人的逻辑动作轨迹，执行与立包和卧包卷材各类规格匹配的贴标作业；贴标作业与卷材信息的对应关系如下表

所述贴标机头为带负压吸标贴标机头，位于六轴机器人机械臂末端的六轴机器人扩展工具轴处，包括侧姿组气缸10、直线轴承11和弹簧伸缩杆9、负压风扇6、柔性吸标板8、激光测距传感器7、超声波传感器、标签到位检测传感器，当机械臂驱动贴标机头运行至标签打印装置处时，负压风扇开启，待标签打印完成后自动将标签吸附至柔性吸标板处；当卷材运输辊道输送铝卷并定位至六轴机器人所在的贴标位置时停止输送，机器人根据逻辑轨迹将贴标机头移动到测量卷材辊道外，标签头处的激光和超声波测距传感器测量卷材在输送辊道中心的偏移量，利用贴标机一级系统上传的卷材规格尺寸，计算出标签粘贴在铝卷上的位置，再按六轴机器人设定的逻辑运动轨迹，将贴标机头移动到接近铝卷贴标签外表面约400mm范围内后，此时激光和超声波测距传感器再一次进行测量与卷材外表面的实际距离进行测量，此测量数据用于与设定数据进行比对以调整设定位置量，贴标机头根据距离测量结果慢慢靠近卷材表面，当贴标机头靠近铝卷材表面外大约100mm范围内后，开始降速再低速靠近卷材；使柔性贴标板靠近铝卷外表面并贴附标签，以避免贴标过程损坏卷材表面。

所述标签打印装置将打印的标签置于塑封袋中，所述塑封袋外壁设有贴胶层，贴标机头对内置标签的塑封袋进行吸附，并以塑封袋外壁的贴胶层将内置标签的塑封袋贴附于铝卷外表面；

将标签置于塑封袋内的方法具体为：

步骤A1、标签打印装置接收到当前铝卷相关信息后，按照设定的标签模板进行标签打印，同时外部的塑封袋上料机构将塑封袋移动到塑封袋上料工位，并使塑封袋反向开口，并保留其自封口封闭；

步骤A2、塑封袋移动到标签打印装置的标签纸装袋工位时，标签打印装置的开袋机构将塑封袋开启，并通过推纸机构将打印后的标签纸推入袋中保护；

步骤A3、塑封袋送至标签打印装置的塑封袋热封工位进行封口处理；

步骤A4、标签打印装置的塑封袋贴胶带工位对塑封袋进行贴胶处理以形成塑封袋外壁的贴胶层。

所述二类不干胶标签设计机构包括大规格不干胶标签打印出标吹气吸附装置和不干胶的剥离装置；

所述大规格不干胶标签打印出标吹气吸附装置包括特制的工业不干胶打印机，在包装线一级系统接收到卷材到贴标位置信号后，向上位机请求标签信息文档，以自动打印出不干胶类型的贴标；

所述不干胶的剥离装置，用于在嵌套的特制工业不干胶打印机上增设不干胶标签的输送打印功能和底纸回收功能，其通过对标签纸开卷取往返中建张，利用剥离装置的剥离杆和倒角杆条，将标签和底纸分离，还利用标签打印剥离架增设吹气托标系统及对应的控制系统，在贴标装置的系统给出打印信号当标签剥离出的同时，吹气杆吹气，将标签吹起，当标签在走纸过程中被吹起时，六轴机器人负压贴标机头定位在出标签纸正前方，在标签吹起的同时，贴标机头内部负压风扇旋转形成负压将标签吸附到贴标机吸附板上。

所述上位机处设有用于创建卷材合格证贴标信息的数据库平台，其采用MQTT通讯协议实现与MES系统之间的数据交互，执行标签文档创建、防错系统及纠错处理机制；

所述贴标机的一级系统用于执行与上位机的信号交互作业、卷材运输辊道的工作条件监测、执行卷材运输辊道的状态监测，驱动打印机的打印动作和六轴机器人的作业动作与定位。

所述贴标机的一级系统采用S7-300系列PLC、10寸威纶通人机界面一台、其余I/O板卡若干。实现设备的气缸控制、电机控制、数据采集、机械手通讯等功能。实现各个机构之间的动作统筹功能，在实现与上位机的信号交互，确定卷材运输辊道的工作条件和状态监测，打印机打印动作和六轴机器人动作与定位的功能实现。