一种码拆垛装置及方法

技术领域

本发明涉及码垛机技术领域，尤其涉及一种码拆垛装置及方法。

背景技术

码垛/拆垛设备是一种用于包装物料的码垛、拆垛作业的设备，其结构一般是夹爪组件、吸盘组件相互配合，在码垛过程中通过夹爪组件抓取包装物料至栈板上有序堆叠，此时一般不使用吸盘组件进行配合，而在拆垛过程中，由于在同一层的包装物料是临近在一起的，夹爪组件在张开爪壁夹取目标包装物料的过程中容易碰到其他包装物料，因此需要吸盘组件先下降吸附目标包装物料后回缩，再使用夹爪组件夹取，从而实现包装物料的拆垛作业。

但是，现有的码垛/拆垛设备只能对单一包装物料、表面比较平整的大袋产品进行操作，对于大袋中装有多个小袋的包装物料，其中的多个小袋会导致大袋表面不够平整，吸盘组件无法稳定吸附目标包装物料，容易导致掉包和塌垛的情况发生，从而导致无法良好地进行拆垛作业。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种码拆垛装置及方法，能够避免掉包和塌垛的情况发生，实现良好的拆垛作业。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的一种技术方案包括：一种码拆垛装置，包括：

栈板，用于放置成品物料袋；

相机，设置于所述栈板的上方，所述相机通过视觉AI定位技术扫描栈板区域得到成品物料袋摆放信息，并将所述成品物料袋摆放信息发送至计算机；

夹爪组件，包括可开合的夹爪和可升降的吸盘，所述吸盘位于所述夹爪的中部；

压力传感器，设置于所述吸盘的中部，且所述压力传感器的感应面与所述吸盘的底面齐平；

计算机，用于接收所述相机发送的信息并处理，并基于处理结果控制所述夹爪组件作业。

本发明采用的另一种技术方案包括：一种码拆垛方法，码拆垛装置的拆垛流程包括：

步骤1、相机获取栈板上的成品物料袋摆放信息，将所述物料摆放信息发送至计算机；

步骤2、计算机获取所述成品物料袋摆放信息，按照预设拆垛顺序选取栈板中最上层的一成品物料袋，基于所述成品物料袋摆放信息分析所述成品物料袋表面得到最为平整的区域，以相机位置建立空间坐标轴，计算所述区域的第一坐标位置；

步骤3、获取所述夹爪组件的第二坐标位置，所述计算机基于所述第一坐标位置和第二坐标位置计算夹爪组件的移动路径，基于所述移动路径控制所述夹爪组件移动，控制所述夹爪张开后令所述吸盘移动至所述区域上方后下压，当所述压力传感器感应的压力超过预设力值后，控制所述吸盘吸附所述成品物料袋，控制所述吸盘上升至预设距离后控制夹爪夹取所述成品物料袋并输送至预设区域。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：通过相机获取到栈板区域的成品物料袋摆放信息后，计算机能够处理该信息且定位待夹取成品物料袋表面最平整区域的坐标信息，从而控制夹爪组件移动至该区域进行精准地吸附和夹取成品物料袋操作，避免掉包和塌垛的情况发生，实现良好的拆垛作业。另外，由于成品物料袋可能存在胀气的情况，若是吸盘贴在成品物料袋表面的时候直接开始吸附作业，则容易吸附面过于单薄、没有吸附到里面的小袋包装而导致吸附不稳，因此，夹爪组件下压的高度并不能每次都一致，在夹爪组件下压过程中，通过吸盘中部的压力传感器感应与成品物料袋的压力情况，如果碰到胀气的成品物料袋，需要下压更多的高度使吸盘与成品物料袋之间的压力超过预设力值，即完成压力传感器与成品物料袋中的小袋包装的接触，从而使吸盘在工作的时候能够将成品物料袋成功吸附住，避免掉包情况发生。

附图说明

图1为本发明的码拆垛装置的整体结构示意图；

图2为本发明的码拆垛装置的夹爪组件部分的正视图；

图3为本发明的码拆垛装置的夹爪组件部分的侧视图；

图4为本发明的码拆垛装置应用于具体场景的示意图；

图5为本发明的码拆垛方法的流程图；

【附图标记说明】

1、栈板；2、相机；3、夹爪；4、吸盘；5、伸缩气缸；6、安装顶板；7、安装侧板；8、安装横板；9、夹爪气缸；10、弹簧；11、通孔；12、滑杆；13、第一连接板；14、第二连接板。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

请参照图1至图4所示，一种码拆垛装置，包括：

栈板，用于放置成品物料袋；

相机，设置于所述栈板的上方，所述相机通过视觉AI定位技术扫描栈板区域得到成品物料袋摆放信息，并将所述成品物料袋摆放信息发送至计算机；

夹爪组件，包括可开合的夹爪和可升降的吸盘，所述吸盘位于所述夹爪的中部；

压力传感器，设置于所述吸盘的中部，且所述压力传感器的感应面与所述吸盘的底面齐平；

计算机，用于接收所述相机发送的信息并处理，并基于处理结果控制所述夹爪组件作业。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过相机获取到栈板区域的成品物料袋摆放信息后，计算机能够处理该信息且定位待夹取成品物料袋表面最平整区域的坐标信息，从而控制夹爪组件移动至该区域进行精准地吸附和夹取成品物料袋操作，避免掉包和塌垛的情况发生，实现良好的拆垛作业。另外，由于成品物料袋可能存在胀气的情况，若是吸盘贴在成品物料袋表面的时候直接开始吸附作业，则容易吸附面过于单薄、没有吸附到里面的小袋包装而导致吸附不稳，因此，夹爪组件下压的高度并不能每次都一致，在夹爪组件下压过程中，通过吸盘中部的压力传感器感应与成品物料袋的压力情况，如果碰到胀气的成品物料袋，需要下压更多的高度使吸盘与成品物料袋之间的压力超过预设力值，即完成压力传感器与成品物料袋中的小袋包装的接触，从而使吸盘在工作的时候能够将成品物料袋成功吸附住，避免掉包情况发生。

进一步的，所述夹爪组件还包括：

缓冲装置，其底部连接有所述吸盘；

伸缩气缸，用于驱动所述缓冲装置升降。

从上述描述可知，通过缓冲装置能够在吸盘下压物料带的过程中提供缓冲功能，不仅能够起到吸盘作用，也能起到带有缓冲功能的压板作用，避免下压力度过重压坏成品物料袋内的产品，同时也能保证成品物料袋不会发生位移。

进一步的，所述缓冲装置包括：

第一连接板，其顶部与所述伸缩气缸的输出杆连接，所述第一连接板的四角设有穿孔；

第二连接板，其底部与所述吸盘连接；

滑杆，分别穿过所述穿孔与第二连接板固定连接，且所述滑杆在所述穿孔内可滑动；

弹簧，套设于所述滑杆的外部，且所述弹簧固定连接于所述第一连接板和第二连接板之间。

进一步的，还包括：

安装顶板，其底面中部固定有所述伸缩气缸；

安装侧板，分别连接于所述安装顶板的底部四角；

安装横板，将四个所述安装横板划分为两侧，每一侧的一对所述安装侧板之间连接有所述安装横板，所述夹爪连接于所述安装横板的底部；

夹爪气缸，安装于所述安装横板上，所述夹爪气缸用于驱动所述夹爪做开合作业。

从上述描述可知，通过在安装顶板的底部四角设置安装侧板，使得伸缩气缸能够位于安装侧板中部放置，从而能够让夹爪的设计高度更加灵活，其夹取的活动角度和幅度更加可控。

进一步的，所述安装侧板的表面开设有多个通孔。

从上述描述可知，在安装侧板的表面开设多个通孔，能够不影响安装侧板使用功能的同时，减轻整体的重量，从而能够减轻码垛机的机械臂的控制负担。

请参照图5所示，一种基于上述码拆垛装置的码拆垛方法，码拆垛装置的拆垛流程包括：

步骤1、相机获取栈板上的成品物料袋摆放信息，将所述物料摆放信息发送至计算机；

步骤2、计算机获取所述成品物料袋摆放信息，按照预设拆垛顺序选取栈板中最上层的一成品物料袋，基于所述成品物料袋摆放信息分析所述成品物料袋表面得到最为平整的区域，以相机位置建立空间坐标轴，计算所述区域的第一坐标位置；

步骤3、获取所述夹爪组件的第二坐标位置，所述计算机基于所述第一坐标位置和第二坐标位置计算夹爪组件的移动路径，基于所述移动路径控制所述夹爪组件移动，控制所述夹爪张开后令所述吸盘移动至所述区域上方后下压，当所述压力传感器感应的压力超过预设力值后，控制所述吸盘吸附所述成品物料袋，控制所述吸盘上升至预设距离后控制夹爪夹取所述成品物料袋并输送至预设区域。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过相机获取到栈板区域的成品物料袋摆放信息后，计算机能够处理该信息且定位待夹取成品物料袋表面最平整区域的坐标信息，从而控制夹爪组件移动至该区域进行精准地吸附和夹取成品物料袋操作，避免掉包和塌垛的情况发生，实现良好的拆垛作业。

进一步地，预设码垛顺序为：先顺时针/逆时针继续码放后续的成品物料袋，然后码放栈板中心部分的成品物料袋，按当层成品物料袋码放完毕后，继续往上码放下一层成品物料袋，直至码垛到预设层数后停止码垛作业；

所述预设拆垛顺序为：先按逆时针/顺时针夹取周边部分的成品物料袋，然后夹取栈板中心部分的成品物料袋，继续往下夹取下一层成品物料袋，直至夹取完毕后停止拆垛作业。

从上述描述可知，不论是在码垛和拆垛的时候，都会先按照逆时针/顺时针的顺序处理周边部分的成品物料袋，使其作业过程中能够保持良好的稳定性，避免塌垛的情况发生。

实施例一

请参照图1至图4所示，一种码拆垛装置，包括：

栈板1，用于放置成品物料袋；

相机2，设置于所述栈板1的上方，所述相机2通过视觉AI定位技术扫描栈板1区域得到成品物料袋摆放信息，并将所述成品物料袋摆放信息发送至计算机；

夹爪组件，包括可开合的夹爪3和可升降的吸盘4，所述吸盘4位于所述夹爪3的中部；

压力传感器，设置于所述吸盘4的中部，且所述压力传感器的感应面与所述吸盘4的底面齐平；

计算机，用于接收所述相机2发送的信息并处理，并基于处理结果控制所述夹爪组件作业。

其中，所述夹爪组件还包括：

缓冲装置，其底部连接有所述吸盘4；

伸缩气缸5，用于驱动所述缓冲装置升降。

其中，所述缓冲装置包括：

第一连接板13，其顶部与所述伸缩气缸5的输出杆连接，所述第一连接板13的四角设有穿孔11；

第二连接板14，其底部与所述吸盘4连接；

滑杆12，分别穿过所述穿孔11与第二连接板14固定连接，且所述滑杆12在所述穿孔11内可滑动；

弹簧10，套设于所述滑杆12的外部，且所述弹簧10固定连接于所述第一连接板13和第二连接板14之间。

其中，还包括：

安装顶板6，其底面中部固定有所述伸缩气缸5；

安装侧板7，分别连接于所述安装顶板6的底部四角；

安装横板8，将四个所述安装横板8划分为两侧，每一侧的一对所述安装侧板7之间连接有所述安装横板8，所述夹爪3连接于所述安装横板8的底部；

夹爪气缸9，安装于所述安装横板8上，所述夹爪气缸9用于驱动所述夹爪3做开合作业。

其中，所述安装侧板7的表面开设有多个通孔11。

实施例二

请参照图1至图5所示，一种基于实施例一中码拆垛装置的码拆垛方法，码拆垛装置的拆垛流程包括：

步骤1、相机获取栈板上的成品物料袋摆放信息，将所述物料摆放信息发送至计算机；

步骤2、计算机获取所述成品物料袋摆放信息，按照预设拆垛顺序选取栈板中最上层的一成品物料袋，基于所述成品物料袋摆放信息分析所述成品物料袋表面得到最为平整的区域，以相机位置建立空间坐标轴，计算所述区域的第一坐标位置；

步骤3、获取所述夹爪组件的第二坐标位置，所述计算机基于所述第一坐标位置和第二坐标位置计算夹爪组件的移动路径，基于所述移动路径控制所述夹爪组件移动，控制所述夹爪张开后令所述吸盘移动至所述区域上方后下压，当所述压力传感器感应的压力超过预设力值后，控制所述吸盘吸附所述成品物料袋，控制所述吸盘上升至预设距离后控制夹爪夹取所述成品物料袋并输送至预设区域。

其中，预设码垛顺序为：先顺时针/逆时针继续码放后续的成品物料袋，然后码放栈板中心部分的成品物料袋，按当层成品物料袋码放完毕后，继续往上码放下一层成品物料袋，直至码垛到预设层数后停止码垛作业；

所述预设拆垛顺序为：先夹取栈板中心部分的成品物料袋，然后按逆时针/顺时针继续夹取后续的成品物料袋，当层成品物料袋夹取完毕后，继续往下夹取下一层成品物料袋，直至夹取完毕后停止拆垛作业。

参照图4所示，本发明的码垛流程如下：

1.夹爪3和在夹爪气缸9的作用下张开到最大位置；

2.待成品物料袋(多指内装有多袋小袋的大袋成品物料袋)到达输送线预置位置处于静止状态后，通过计算机控制夹爪3放在固定的码垛位置；

3.夹爪3在夹爪气缸9的作用下合拢将大袋物料抱住(本文中抱住动作与夹取动作为同一含义)；

4.吸盘4通过伸缩气缸5伸出并压在成品物料袋表面(不抽真空，只提供下压力，防止成品物料袋在码垛搬运途中滑落)；

5.夹爪3将成品物料袋搬运到栈板1上方的程序预设位置，伸缩气缸5回缩将吸盘4抽离，夹爪气缸9控制夹爪3张开，成品物料袋下落至栈板1上的目标位置。

6.重复以上的步骤，直至完成整体的码垛流程。

本发明的拆垛流程如下：

1.通过相机2的视觉AI定位技术对需要拆垛的成品物料袋进行扫描，将扫描的相关数据通过计算机程序进行计算，其计算结果传导到码垛，码垛机是一个整体设备，而本方案的码拆垛装置是码垛机的其中一部分，该码垛机还包括其他组件，例如用于移动码拆垛装置位置的机械手等组件；

2.夹爪组件按照码垛机的相关控制程序动作，先将夹爪组件移动到需要拆垛的成品物料袋位置；

3.夹爪3在夹爪气缸9的作用下张开到最大位置；

4.吸盘4通过伸缩气缸5伸出压在成品物料袋表面，当压力传感器感应到的压力超过预设力值后停止下压，进行抽真空作业，吸住后通过机械手作用将成品物料袋吸离原有位置；

5.夹爪3在夹爪气缸9的作用下合拢抱住成品物料袋(防止成品物料袋在拆垛搬运途中滑落)；

6.夹爪3将成品物料袋搬运到输送线的程序预设位置，控制吸盘4取消对吸附并上升，夹爪3在夹爪气缸9的作用下张开使得成品物料袋落至输送线目标位置，重复执行1-6步骤，直至完成拆垛工作流程。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。