一种智能生产线柔性上料机制造技术

本发明专利技术公开了一种智能生产线柔性上料机，包括基座及安装在基座上的传动系统、喷气系统、感知系统和控制系统，传动系统、喷气系统和感知系统接入并受控于控制系统；传动系统包括均匀开设有喷气通孔的柔性传送带，用于承载和传送零件；感知系统位于柔性传送带上方，识别柔性传送带上的各零件的类型和姿态；喷气系统具有喷气嘴，喷气嘴位于柔性传送带下方并可移动位置，用于向选定喷气通孔喷气；控制系统根据零件的姿态选定需要翻转的零件，控制喷气系统将喷气嘴移动到选定零件下方的选定喷气通孔进行喷气，使选定零件翻转。本发明专利技术采用喷气方式来矫正目标零件姿态，与振盘式上料机相比，噪音更小并消除了振动，对高精度装配生产线造成的干扰更小。

A Flexible Feeder for Intelligent Production Line

【技术实现步骤摘要】
一种智能生产线柔性上料机
本专利技术涉及智能制造领域，尤其涉及一种智能生产线柔性上料机。
技术介绍
柔性上料机在自动化生产线上有广泛的应用，一般的散料柔性上料机功能要求如下：(1)接受从上一个传送带送来的零件，零件的间距、位置、方向都是随机的，所以需要识别和翻转；(2)为后续的执行末端提供料件，一般是将零件送到下一个环节的机械臂，所以要求在安装位置上能够匹配，并且在上方留有一定空间供机械臂运动；(3)要有一定的零件储存能力，以应对有各种不同型号零件的情况，这时下一个环节的机械臂会在柔性上料机储存的零件中挑选当前生产所需要的零件。柔性上料机下游的机械臂可以从柔性上料机上方吸取或夹取任意位置任意方向的零件，并进行自由的平移和绕竖直轴旋转操作。但受吸取或夹取装置本身灵活性的限制，机械臂无法像人手一样翻转零件。柔性上料机可以对机械臂这一缺少的功能进行补充，协助机械臂完成散料上料的零件翻转操作。针对零件的翻转操作，目前市场上常见的解决方案是振动型上料机，如美国AdeptTechnology公司的AnyFeeder(料斗型)和FlexiBowl(转盘型)。振动上料机的特点是速度快、结构简单。其工作方式是将零件引至平台上，然后用电机或者电磁铁驱动平台振动，通过精心设计的不同模式的振动使平台上的零件移动和翻转。但振动型上料机投影面积大，安装在生产线上很占空间，而且其在工作过程中会产生较大的振动，这对生产线的精密装配、相机成像都会造成影响，还会产生很大的噪声。另外，振动型上料机吞吐量太大，没有与下一个环节吞吐量小的机械臂进行很好的匹配。
技术实现思路
本专利技术提供了一种智能生产线柔性上料机，通过喷气将位于其上的零件逐个进行翻转，其结构设计合理、工作稳定，与智能生产线上其他环节配合良好。具体技术方案：一种智能生产线柔性上料机，包括基座及安装在基座上的传动系统、喷气系统、感知系统和控制系统，所述传动系统、喷气系统和感知系统接入并受控于控制系统；所述传动系统包括均匀开设有喷气通孔的柔性传送带，用于承载和传送零件；所述感知系统位于柔性传送带上方，识别柔性传送带上的各零件的类型和姿态；所述喷气系统具有喷气嘴，所述喷气嘴位于柔性传送带下方并可移动位置，用于向选定喷气通孔喷气；控制系统根据零件的姿态选定需要翻转的零件，控制喷气系统将喷气嘴移动到选定零件下方的选定喷气通孔进行喷气，使选定零件翻转。本专利技术的智能生产线柔性上料机与上游的给料装置和下游的机械臂配合使用。给料装置将零件传输到智能生产线柔性上料机的柔性传送带上，柔性传送带上方的感知系统识别各零件的类型和姿态(零件姿态包括零件的位置和方向)，并传输给控制系统，控制系统根据各零件的类型和姿态选定需要翻转的零件，控制喷气系统的喷嘴，使其移动到需要翻转的零件下方，向喷气通孔喷气，使选定零件在喷气作用下实现翻转。与通过振动的方式使零件实现翻转的上料机相比，本专利技术的上料机运行更稳定。所述的柔性传送带上方围绕有挡板，所述挡板用于将零件限定在柔性传送带上。优选的，所述柔性传送带采用步进电机驱动。所述感知系统包括：支架，固定在基座上；相机，固定在支架上，采集柔性传送带上的各零件的图像；光源，固定在支架上，为相机提供照明；处理模块，接收并处理零件的图像，识别零件的类型和姿态，并将识别结果传输给控制系统。通过支架将相机和光源固定在柔性传送带上方，支架可还减小传送带振动对相机的影响。处理装置运用机器视觉算法，通过柔性传送带上的各零件的图像识别出各零件的类型和姿态，传输给控制系统。所述喷气系统包括：压缩气源；导气管，连通压缩气源与喷气嘴；电磁阀，设置在导气管上，用于控制喷气嘴的开与关；喷气嘴，设置在移动机构上，位于柔性传送带下方，用于向喷气通孔喷气；移动机构，受控于控制系统，改变喷气嘴在柔性传送带下方的位置。进一步的，所述移动机构包括：X轴滑杆，固定在基座上；滑块，滑动安装在X轴滑杆上；X轴电机，驱动滑块沿X轴滑杆滑动；Y轴滑杆，滑动安装在滑动上；Y轴电机，驱动Y轴滑杆相对滑块沿Y轴轴向滑动；X轴滑杆与Y轴滑杆在水平投影上相互交叉。优选的，X轴滑杆与Y轴滑杆在水平投影上相互垂直。优选的，X轴电机和Y轴电机为步进电机。在移动机构作用下，喷气嘴具有X轴和Y轴两个方向的自由度，喷气嘴可顺利移动到每个喷气通孔的下方。控制系统根据柔性传送带上各零件的类型和姿态，选定需要翻转的零件，根据该零件的位置控制移动机构将喷气嘴移动到该零件下方，当喷气嘴对准该零件下方的喷气通孔后，电磁阀开启，压缩空气顺利喷出，该零件在喷气作用下实现翻转。为了保证获得较好的推动效果，优选的，所述喷气嘴的喷气方向与柔性传送带表面的夹角为30°～60°；最优选的为45°。所述控制系统包括主控制器、通信装置、电机驱动以及其他的电气连接部件。主控制器可以是嵌入式微处理器(MCU)、可编程逻辑控制器(PLC)等。主控制器接收生产线分配的生产任务和感知系统对零件的识别结果，根据识别结果选定需要翻转的零件，并选定喷气位置。控制系统选定需要翻转的零件的策略为：(1)优先翻转装配中即将要用到的零件；(2)优先翻转周围无障碍物的零件。控制系统根据生产线分配的生产任务，对装配即将要用到的零件进行优先翻转，以便于整个生产线装配任务的顺利完成；对于装配中即将要用到的零件，优先翻转周围无障碍物的零件，防止翻转零件后造成零件的堆叠。控制系统选择选定喷气通孔的策略为：(1)选择选定零件的无障碍物一侧边缘为支点；(2)在选定零件的水平投影所覆盖的所有喷气通孔中，选取动力臂与阻力臂的比值最大的喷气通孔作为选定喷气通孔。所述的选定零件为即将要翻转的零件，所述的选定喷气通孔为喷气嘴即将要对准的喷气通孔。所述的动力臂为选定喷气通孔与支点间的距离，所述阻力臂为选定零件的重心与支点间的距离。控制系统与上游进料装置和下游机械臂之间进行信息互通，当柔性上料机上零件太少时，控制系统请求上游进料装置送来更多的零件，反之，则请求上游进料装置停止送料；当柔性上料机完成了对零件的翻转后，控制系统通知下游机械臂在指定位置取走零件。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术将机器视觉与数控机械装置结合运用于流水线柔性上料机，能够自动感知与识别生产所需的特定零件的位置，能适应不同零件，位置感知与控制更精确，针对性更强，更有利于后续机械臂抓取零件；(2)本专利技术采用喷气方式来矫正传送带上目标零件的姿态，与传统振盘式上料机相比，噪音更小，消除了振动，对高精度装配生产线造成的干扰更小；(3)本专利技术采用的操作方式针对性强，上料机对于所需的某一个特定零件进行细致的操作，使其能按所需的方式运动，尽可能降低能耗，体现了精益化生产的特点；(4)本专利技术感知系统有三个用途：判断零件是否需要翻转、确定喷气的最佳位置、提供零件的位置信息供下一个环节的机械臂抓取，实现了设备和运算资源的重复利用；(5)本专利技术在设计上兼顾前后，根据生产线的实际需求，优先翻转装配中即将要用到的零件。其自身有调度算法，同时也能提供接口与整个生产线的综合调度算法对接，方便了系统的部署。本专利技术结构功能设计合理，有先进而可靠的技术作为支撑，解决了智能生产线上的实际问题，满足了生产的需要。附图说明图1为智能生产线柔性上料机的结构示意图；图2为智能生产线柔性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能生产线柔性上料机，其特征在于，包括基座及安装在基座上的传动系统、喷气系统、感知系统和控制系统，所述传动系统、喷气系统和感知系统接入并受控于控制系统；所述传动系统包括均匀开设有喷气通孔的柔性传送带，用于承载和传送零件；所述感知系统位于柔性传送带上方，识别柔性传送带上的各零件的类型和姿态；所述喷气系统具有喷气嘴，所述喷气嘴位于柔性传送带下方并可移动位置，用于向选定喷气通孔喷气；控制系统根据零件的姿态选定需要翻转的零件，控制喷气系统将喷气嘴移动到选定零件下方的选定喷气通孔进行喷气，使选定零件翻转。

【技术特征摘要】
1.一种智能生产线柔性上料机，其特征在于，包括基座及安装在基座上的传动系统、喷气系统、感知系统和控制系统，所述传动系统、喷气系统和感知系统接入并受控于控制系统；所述传动系统包括均匀开设有喷气通孔的柔性传送带，用于承载和传送零件；所述感知系统位于柔性传送带上方，识别柔性传送带上的各零件的类型和姿态；所述喷气系统具有喷气嘴，所述喷气嘴位于柔性传送带下方并可移动位置，用于向选定喷气通孔喷气；控制系统根据零件的姿态选定需要翻转的零件，控制喷气系统将喷气嘴移动到选定零件下方的选定喷气通孔进行喷气，使选定零件翻转。2.根据权利要求1所述的智能生产线柔性上料机，其特征在于，所述的柔性传送带上方围绕有挡板，所述挡板用于将零件限定在柔性传送带上。3.根据权利要求1所述的智能生产线柔性上料机，其特征在于，所述感知系统包括：支架，固定在基座上；相机，固定在支架上，采集柔性传送带上的各零件的图像；光源，固定在支架上，为相机提供照明；处理模块，接收并处理零件的图像，识别零件的类型和姿态，并将识别结果传输给控制系统。4.根据权利要求1所述的智能生产线柔性上料机，其特征在于，所述喷气系统包括：压缩气源；导气管，连通压缩气源与喷气嘴；电磁阀，设置在导气管上，用于控制喷气嘴的开与关；喷气嘴，设置在移动机构上，位于柔性传送带下方，用于向喷气通孔喷气；移动机构，受控于控制系统，改变喷气嘴在柔性传送带下方的位置。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：易畅，王凯军，冯毅萍，赵久强，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33