管制瓶检测上料系统的上料方法

技术领域

本发明属于管制瓶转运领域，具体涉及到管制瓶的上料方法。

背景技术

管制瓶一般指外观为管状，用于盛装物品；管制瓶生产完成后，需要对管制瓶外观尺寸、气密性、完整度以及是否存在污垢进行检测，一批生产出来的管制瓶数量较多，需要用到自动化机械来实现持续性检测，在检测前，需要将摆放杂乱的待检测瓶转移到检测的自动化机械中。为了让检测节奏连续，待检测瓶到达检测位置之前还需要一段检测线。我们将待检测瓶转运到检测线上之前的结构称为上料系统。

如图2所示，现在管制瓶上料系统基本上只有一个转运的抓料机械手，抓料机械手包括多轴运动的机械臂，机械臂下方连接一个架体，一般架体下方连接多个抓取单体，多个抓取单体排成两列且等距离的安装于机械臂下方。

为了便于下一步检测需要，检测线通常采用链条传动方式转运管制瓶，链条上安装支撑夹用于承载管制瓶，抓料机械手将管制瓶转运到支撑夹上的过程中，抓料机械手需要经过抓取管制瓶，抓料机械手移动、放下管制瓶到支撑夹、抓料机械手往返到管制瓶位置再次抓取的过程。因为每一个步骤之间只能顺次进行。所以当后方支撑夹上缺少管制瓶后，只能等待抓料机械手再次夹取管制瓶到支撑夹上，才能进行下一步检测，使得检测效率较低。

发明内容

本申请的目的是提供一种管制瓶检测上料系统的上料方法，在以解决管制瓶的检测效率较低的问题。

为了解决上述问题，本申请提供的管制瓶检测上料系统的上料方法，包括独立执行的抓料步骤、暂存步骤和上料步骤，

所述抓料步骤包括：

A1：获取管制瓶姿态图像：视觉系统拍摄管制瓶的姿态图像；

A2：分析管制瓶当前姿态，选取管制瓶位置与抓料单体间距相同的管制瓶作为抓取对象；

A3：根据A2中作为抓取对象的管制瓶所在图像的坐标位置，计算出抓料机械手的位移量以及管制瓶需要转动的角度值；

A4：根据A3中计算出的位移量，抓料机械手移动到作为抓取对象的管制瓶上方；

A5：抓料机械手将管制瓶抓取的过程中，抓料机械手上的抓取单体根据当前管制瓶需要转动的角度值，调整管制瓶处于同一朝向；

A6：放入暂存线中；整个抓料机械手移动到暂存线处，将抓料机械手上的管制瓶放到暂存线上；

重复步骤A1至步骤A6；

B1：暂存线循环转动，暂存线上的管制瓶靠近上料机械手一侧；

重复步骤B1动作；

所述上料步骤包括：

C1：从暂存线上抓取管制瓶；通过上料机械手抓取将管制瓶从暂存线中抓取管制瓶，

C2：上料机械手移动到检测链上方，并释放管制瓶到检测链上；

C3：上料机械手释放了管制瓶后，返回到暂存线上方，进行下一次抓取准备；

重复步骤C1到步骤C3。

本申请通过上述方法对管制瓶进行上料处理，将上料系统分为三段路径，第一段是通过抓料机械手从待检测处抓取管制瓶放到放置槽上。第二段是暂存线通过传输带让放置槽移动到上料机械手处。第三段是上料机械手从放置槽上获取管制瓶，并将管制瓶转运到检测链上；整个过程完成管制瓶的上料。

本方案的有益效果：本申请通过三段路径将总路径进行了拆分，第一段为抓料机械手的路径，相比以前只有一个抓料机械手来完成三段路径来说，其实际是现在抓料机械手的路径大大缩短，只需要将管制瓶直接转运到暂存线上即可，对于抓料机械手来说，送料路径的减短，其返回的路径也减少；因此对于抓料机械手来说，在原来同等运动速度上，抓料机械手的上料效率将提高3倍以上。如果抓料机械手的路径进一步减少，抓料机械手的上料效率还会相应提高。

因为抓料机械手、上料机械手和暂存线均独立执行，三段路径可以在同一时间内同时运行，互补干扰，形成三段独立的循环运动，有效提升整个上料的效率。

优选的，在步骤A1中，所述抓料机械手包括双排设置有八个抓取单体。这样抓料机械手可以一次性抓取八个管制瓶，八个管制瓶分为两排布置，当抓料机械手将管制瓶到达暂存位置后，直接将八个管制瓶放置到暂存线的两侧，这样上料机械手可以交替在暂存线两侧抓取管制瓶单体，上料机械手来回的运动，均被利用，进一步提高转运的效率。

优选的，在步骤A2中，所述抓取单体包括吸附管瓶的吸盘，以及与吸盘一端同轴固定的连接管；所述连接管与吸盘连通，所述连接管同轴连接一个带动其同轴转动的贯穿式步进电机。通过吸盘抓取管制瓶的方式，有效利用负压的力量，快速吸取和释放管制瓶。另外采用贯穿式步进电机带动其转动，该步进电机内部空心，可以直接安装连接管，节省了安装空间，并且转动是连接管做中心，转动更加平稳。

优选的，在步骤A1中的视觉系统包括摄像头和上位机，所述摄像头固定安装在抓料机械手上方位置，摄像头用于获取管制瓶的图像；所述上位机中安装有用于处理视觉信号的处理系统，当摄像头拍摄到管制瓶的图像后，先确定需要抓取的管制瓶，通过处理系统分析出该管制瓶距离抓料机械手的位移量以及管制瓶需要调整的角度值，处理系统控制抓料机械手移动到管制瓶位置执行抓取动作，并控制抓料机械手移动到暂存线位置处；在移动的过程中，调整管制瓶的角度，使得管制瓶处于同一方向。

优选的，在步骤A4中，抓料机械手转移单个管制瓶的平均速率大于等于15个/分钟。抓料机械手一次性抓取八只，及平均每分钟就可以完成130个管制瓶的抓取，足以满足后续小于120个/分钟的转移需求。

优选的，在步骤B1中，所述传输带包括两条平行的链条，所述链条上平行固定有多个放置槽，所述相邻两个放置槽之间的距离与抓料机械手上的相邻抓取单体之间间隔距离相同。

相邻两个放置槽之间的距离与抓料机械手上的相邻抓取单体之间间隔距离相同，这样抓料机械手直接夹取管制瓶和直接放置管制瓶，避免抓料机械手调整夹取姿态和释放姿态的时间浪费。

优选的，在步骤C2中，所述检测链有两条，两条检测链处于上料机械手两侧，上料机械手两端的抓取头到达检测链上的移动距离相同。通过两条检测链，每条检测链每分钟只需要检测不少于60个，两条检测链每分钟就可以达到120个以上。

上料机械手两端的抓取头到达检测链上的移动距离相同，上料机械手两边的抓取单体就可以交替进行夹取和释放管制瓶。有效利用了上料机械手的运动轨迹。

优选的，在步骤C1至步骤C3中，所述上料机械手为PPU机械手，PPU机械手下方安装有一根连杆，连杆的两端分别安装有一侧抓取头，其中一侧抓取头处于检测链位置时，另一侧抓取头则处于放置槽位置。

PPPU机械手是一个能够快速移动的拾取装置，是通过带动的凸轮结构装置，其移动速度能够达到0.3米/秒，该速度满足了快速抓取的需求；但是单向距离取决于凸轮的半径，因此只有使用在短距离传输，从这一点也可以看出，不能单纯通过PPU机械手代替原来的抓料机械手。

另外利用PPU机械手往复运动的特性，通过在PPU机械手下方安装有一根连杆，连杆的两端分别安装有抓取头，当一侧抓取头处于检测链位置时，另一侧抓取头则处于放置槽位置，也就是说，当一侧抓取头从放置槽上抓取管制瓶时，另一侧抓取头释放管制瓶到检测链上。这样让PPU机械手的进给和后退均能实现一次管制瓶的抓取，提高了上料机械手的效率。

优选的，从步骤C1到步骤C3的过程中，PPU机械手转移单个管制瓶的平均速率大于等于120个/分钟。这样使得上料机械手能够完成后续120个/分钟检测速率的要求。

最后，在步骤B1中，在所述链条下方固定有一个回收滑道，回收滑道连接到放置待检测管制瓶位置处；回收滑道是防止放置槽内的管制瓶未来得及转运，导致管制瓶掉落放置槽外，造成资源的浪费问题。

附图说明

图1管制瓶上料系统省去抓料机械手的结构示意图；

图2为管制瓶上料系统中抓料机械手的结构示意图；

图3为抓料机械手的结构示意图；

图4为管制瓶检测上料系统的上料方法的逻辑步骤框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明，其中说明书附图标记为：抓料机械手1；抓取单体12；电机121；连接管122；吸盘123；上料机械手2；连杆21；抓取头22；检测链3；支撑夹31；暂存线4；放置槽41；传输链42。

实施例1：

如图1、图2和图3所示，管制瓶检测上料系统的上料方法对应的上料系统结构，包括从待检测处获得物料的抓料机械手1以及转运到检测链3上的上料机械手2。待检测处安装一个物料盘，物料盘中盛装有随意摆放的管制瓶。

抓料机械手1和上料机械手2之间设有暂存线4，暂存线4处于抓料机械手1路径终点正下方。抓料机械手包括摆臂和抓取单体，物料盘到暂存线的距离其实际为摆臂弧长距离。

物料盘上方安装有视觉系统，视觉系统通过拍摄管制瓶当前姿态的图片，通过视觉系统中的上位机对图片中管制品所在位置和朝向进行分析，并计算出抓料机械手1移动到管制瓶上方的距离。

抓料机械手1安装有多个抓取单体12，每个抓取单体12均单独连接有带动抓取单体转动的电机121，以及带动抓取单体伸缩的电机或气缸，抓料机械手通过电机和气缸将实现抓取单体的旋转和伸缩运动，实现管制瓶的夹取和姿态调整。视觉系统将管制瓶的朝向计算出，管制瓶转动量，带动抓取单体转动的电机或气缸转动视觉系统中的转动量将管制瓶调整为同一朝向。

暂存线4包括多个放置槽41，相邻两个放置槽41之间的距离与相邻抓取单体12之间距离相同。暂存线4还包括两条同高度的平行传输链，放置槽41两端分别固定在两条传输链42上，两条传输链42同步运动；放置槽41垂直于传输链42的移动方向。传输链在预先设定的速度循环转动，使得传输链上方的放置槽不间断的靠近上料机械手位置。

检测链3有两条，两条检测链3处于上料机械手2两侧，上料机械手2下方安装有一根连杆21，连杆21的两端固定安装两组抓取头22,两侧抓取头22到达检测链3上的移动距离相同。其中一侧抓取头22的初始位置处于放置槽41正上方时，另一侧抓取头22处于其中一条检测链3正上方，当一侧抓取头22结束位置在另一条检测链3的正上方时，另一侧抓取头22处于放置槽另一端正上方。

检测链3上表面固定有连续的支撑夹31，相邻放置槽41之间的距离大于相邻支撑夹31之间的距离。支撑夹之间的距离小于管制瓶的直径；放置槽是要匹配抓料机械手的夹取单体之间的距离，夹取单体要调整管制瓶的方向，因此夹取单体之间的间隔距离要大于管制瓶的直径，最终表现出来的是放置槽也需要大于管制瓶的直径。

放置槽41与两条检测链3处于同一水平面且平行设置；放置槽41与检测链3在运动方向部分重合。这样上料机械手2从具有重合部分的放置槽上获取到管制瓶，只进行横向移动就直接运送到检测链上，缩短上料机械手的运行轨迹。

上料机械手2选用转运速度能够达到0.3米/秒的PPU机械手。利用了PPU上料机械手往复的运动，让往复运动均能实现首次抓取管制瓶的动作，提高了上料机械手的效率。

放置槽41可以为一种一次成型压制的传输带上的凹槽，也可以是独立安装在传输带上的独立部件，其目的是平稳放置管制瓶；针对比较容易碎裂的玻璃瓶需要采用柔软材料制造放置槽，或者在放置槽41内部垫一层缓冲垫。

传输链42靠近上料机械手的一端，其下方设置有物料回收滑道，回收滑道是防止放置槽内的管制瓶未来得及转运，导致管制瓶掉落放置槽外，造成资源的浪费问题。

实施例2：

如图4所示，针对实施例1中的管制瓶上料系统，其上料的方法包括如下步骤，

包括独立执行的抓料步骤、暂存步骤和上料步骤，

所述抓料步骤包括：

A1：获取管制瓶姿态图像：视觉系统拍摄管制瓶的姿态图像；

A2：分析管制瓶当前姿态，选取位置与抓料单体间距相同的管制瓶作为抓取对象；

A3：根据A2中作为抓取对象的管制瓶所在图像的坐标位置，计算出抓料机械手的位移量以及管制瓶需要转动的角度值；

A4：根据A3中计算出的位移量，抓料机械手移动到作为抓取对象的管制瓶上方；

A5：抓料机械手将管制瓶抓取的过程中，抓取单体根据当前管制瓶需要转动的角度值，调整管制瓶处于同一朝向；

A6：放入暂存线中；整个抓料机械手移动到暂存线处，将抓料机械手上的管制瓶放到暂存线上；

重复步骤A1至步骤A6；

B1：暂存线循环转动，暂存线上的管制瓶靠近上料机械手一侧；

重复步骤B1动作；

所述上料步骤包括：

C1：从暂存线上抓取管制瓶；通过上料机械手抓取将管制瓶从暂存线中抓取管制瓶，

C2：上料机械手移动到检测链上方，并释放管制瓶到检测链上；

C3：上料机械手释放了管制瓶后，返回到暂存线上方，进行下一次抓取准备；

重复步骤C1到步骤C3。

本申请通过上述方法对管制瓶进行上料处理，将上料系统分为三段路径，第一段是通过抓料机械手从待检测处抓取管制瓶放到放置槽上。第二段是暂存线通过传输带上放置槽向前移动，让放置槽移动到上料机械手处。第三段是上料机械手从放置槽上获取管制瓶，并将管制瓶转运到检测链上；整个过程完成管制瓶的上料。

相比以前只有一个抓料机械手来完成三段路径来说，将总路径拆分成三段，第一段为抓料机械手的路径，现在抓料机械手的路径大大缩短，只需要将管制瓶直接转运到暂存线上即可，对于抓料机械手来说，送料路径的减短，其返回的路径也减少；因此对于抓料机械手来说，在原来同等运动速度上，抓料机械手的上料效率将提高3倍以上。如果抓料机械手的路径进一步减少，抓料机械手的上料效率还会相应提高。

抓料机械手、上料机械手和暂存线均独立执行，三段路径可以在同一时间内同时运行，互补干扰，形成三段独立的循环运动，有效提升整个上料的效率。

步骤A1中的视觉系统包括摄像头和上位机，所述摄像头固定安装在抓料机械手上方位置，摄像头用于获取管制瓶的图像；所述上位机中安装有用于处理视觉信号的处理系统。

当摄像头拍摄到管制瓶的图像后，先确定需要抓取的管制瓶，通过处理系统分析出该管制瓶距离抓料机械手的位移量以及管制瓶需要调整的角度值。

处理系统控制抓料机械手移动到管制瓶位置并执行抓取动作，抓料机械手移动距离为上述计算所得位移量。

当抓料机械手抓取到管制瓶后，控制抓料机械手摆臂摆动，让管制瓶移动到暂存线位置处；在移动的过程中，抓料机械手完成调整管制瓶的角度，使得管制瓶处于同一方向。

在从步骤A2到步骤A4的过程，抓料机械手抓取瓶子到放下瓶子的平均速率大于等于15个/分钟。

从步骤C1到步骤C3的过程中，上料机械手抓取到放下管制瓶的平均速率大于等于120个/分钟。这样使得上料机械手2能够完成后续120个/分钟检测速率的要求。

实施例3

如图3所示，抓取单体12包括吸附管瓶的吸盘123，以及与吸盘123一端同轴固定的连接管122；连接管122与吸盘123连通，转动输出部件带动连接管转动。抓取单体采用负压吸取的方式，针对玻璃材质的管制瓶具有很好抓取效果，并且不易损伤玻璃瓶。转动输出部件的电机采用中轴空心的贯穿式步进电机，连接管处于贯穿式步进电机的中轴空心处，连接管与贯穿式步进电机输出端同轴固定连接。采用贯穿式步进电机带动其转动，该步进电机内部空心，可以直接安装连接管，节省了安装空间。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功能效果，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。