一种自动灌装、配送及清洗糖液的机器人系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及食品生产自动化技术领域，提供了一种自动灌装、配送及清洗糖液的机器人系统及方法，机器人系统主要包括糖液自动对接灌装机器人分系统、自动叉车配送分系统、立体库位缓存分系统、糖液自动对接卸料机器人分系统、料罐自动清洗机器人分系统和主控调度系统。本发明专利技术采用机器人系统技术方案，实现了糖液从灌装、配送到清洗全流程的自动化，提高生产了生产效率；系统可替代糖液管道输送系统，简化了生产工艺，增强了生产柔性；系统更方便对接生产管理系统，实现工厂生产的智能制造。实现工厂生产的智能制造。实现工厂生产的智能制造。

【技术实现步骤摘要】
一种自动灌装、配送及清洗糖液的机器人系统及方法


[0001]本专利技术涉及食品生产自动化
，尤其涉及一种能够实现糖液自动灌装、配送及清洗的机器人自动化系统及方法。

技术介绍

[0002]糖液是食品生产的重要原料，广泛应用乳制品、烟草、饮料及蜜饯类食品的加工中。现有技术方案，糖液在专用车间完成化糖、调配等工艺，然后通过管道或料罐输送配送到生产线上，再通过专用设备按工艺要求进行糖液定量添加。
[0003]中国专利CN201921029722.4公开了一种糖液运输装置和中国专利CN201811514052.5公开了一种使用空气源热泵供热的糖浆存储与管道运输系统。该类技术方案适合大批量、连续的生产系统，但粘稠糖液长时间积累易发生管道堵塞，糖液消耗量大，为此需要配置加热器、回流管等复杂管路系统。不同产品糖液配方不同时，则需要多条管路，或清洗管路更换糖液，由此带来生产工艺复杂，生产线自动化柔性化较低。
[0004]中国专利CN201320437746.X公开了一种烟草专用糖料小车和中国专利CN202120136378.X公开了一种电动多功能糖浆筒搬运车。首先在配料车间利用各类灌、桶等容器进行灌装，然后由人工驾驶叉车、搬运车等工具运输到生产车间，最后通过人工插管对接，由专用设备泵送到生产线上。该类技术方案省去了复杂输送管路，维护简单，生产方式相对灵活，但是糖液灌装、配送及料罐清洗主要依靠人员完成，自动化程度和效率相对较低。

技术实现思路

[0005]针对上述技术背景提到的不足，本专利技术的目的在于提供一种能够实现糖液自动灌装、配送及清洗的机器人自动化系统及方法。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]一种自动灌装、配送及清洗糖液的机器人系统及方法，可实现糖液的自动灌装、自动调度配送，并具备自动清洗料罐的功能，所述机器人系统主要包括糖液自动对接灌装机器人分系统、自动叉车配送分系统、立体库位缓存分系统、糖液自动对接卸料机器人分系统、料罐自动清洗机器人分系统和主控调度系统。机器人各分系统由主控调度系统集中管控，自动叉车配送分系统在各分系统之间，以料框为最小运输单元进行周转运输，料框可盛放一个或多个料罐，且料罐设置有可与机器人自动对接的罐塞和罐盖。
[0008]进一步的，所述糖液自动对接灌装机器人分系统主要包括视觉识别定位相机、多关节机械臂、末端夹爪、自动称重地秤和灌装管路及管接头。
[0009]进一步的，所述视觉识别定位系统采用3D机器视觉相机，视觉相机固定安装在料框上方，相机视野范围覆盖全部料框。该优选方案可通过3D视觉相机对料罐的罐塞和罐盖的类型进行识别，获取罐塞和罐盖位置姿态，为多关节机械臂作业提供位姿信息的输入。
[0010]进一步的，所述多关节机械臂采用六自由度机械臂，通过门架吊挂安装于料框上
方，机械臂在料罐料框空间区域可达，机械臂在非工作状态处于折叠状态，且处于视觉相机视野之外。该优选方案可根据视觉识别定位系统提供的位姿信息，实现机械臂运动轨迹的自动规划。
[0011]进一步的，所述末端夹爪采用气动二指夹爪，气动电磁阀为编程可控，固定安装在多关节机械臂的末端，二指夹爪的夹口与管接头圆柱面形状匹配。该优选方案可实现自动实现对灌装管路及管接头的定位与夹持。
[0012]进一步的，所述自动称重地秤固定安装在灌装工位地面上，地秤底面架空高度大于自动叉车的货叉高度，地秤台面尺寸大于料框投影尺寸，称重范围大于料框、料罐及糖液重量总和，地秤设置有数据控制接口，地秤与料框接触面设置有RFID信息写入设备。该优选方案可实现叉车的自动转载作业，通过数据控制接口对地秤自动清零，测量罐内糖液质量。通过地秤上的信息写入设备，将糖液牌号、重量、生产日期等信息写入料框的信息标签。
[0013]进一步的，所述灌装管路及管接头一端连接糖液配制设备，另一端通过接头与料罐罐口配合，罐口与管接头采用锥面定位，罐口端面由铁磁性材质制成，管接头端面设置有电磁线圈，线圈控制电路设置有电流实时检测与分析模块，线圈通断励磁为编程可控，管接头颈部设置有卡槽，门架上的固定工装与卡槽对接定位。该优选方案可实现罐口与管接头的定位和自动电磁吸合，防止管路晃动导致接头松脱。根据电涡流效应，电磁线圈电流的实时检测分析，可自动判断罐口与接头是否吸合可靠。
[0014]进一步的，所述自动叉车配送分系统由多台叉车组成，叉车与主控调度系统之间通过无线局域网连接。叉车在预设路径上自动导航配送，货叉设置有物料信息读取设备，非接触读取料框对应的编码信息。
[0015]进一步的，所述叉车为激光导航叉车，叉车四周有安全壁障传感器，货叉设置有RFID读卡器，可读取料框上的标签信息。该优选方案可实现叉车在不同分系统之间的自动导航运行，在主控调度系统的控制下，实现料框信息匹配与定点位置的配送。
[0016]进一步的，所述立体库位缓存分系统由多组料框和管理软件组成，不同标签信息的料罐料框在立体库内缓存，管理软件依据料框的库存位置、生产日期、糖液牌号、糖液重量、料罐使用时间信息进行分类管理。
[0017]进一步的，所述糖液自动对接卸料机器人分系统主要包括视觉识别定位相机、多关节机械臂、末端夹爪、自动称重地秤、卸料管路及管接头和加压管路及管接头。
[0018]进一步的，所述加压管路及管接头与加压罐口配合对接，加压管接头、卸料管接头和灌装管接头采用相同的组成结构。该优选方案可实现接头的互换通用，加压管路有助于糖液的卸料。
[0019]进一步的，所述料罐自动清洗机器人分系统主要包括视觉识别定位相机、取盖机械臂、取罐机械臂、暂存工作台、高压蒸汽清洗装置、气流加热烘干装置和气流蒸汽发生器，视觉识别定位相机用于识别定位料罐，取盖机械臂用于取罐盖和罐塞，高压蒸汽清洗装置、气流加热烘干装置分别用于清洗和干燥料罐，气流蒸汽发生器提供高压蒸汽和高压干燥热气流。
[0020]进一步的，所述取盖机械臂和取罐机械臂落地安装，工作空间在料罐料框空间区域可达，取盖机械臂根据视觉识别定位相机提供的空间位姿，分别夹取罐塞和罐盖到暂存工作台上。
[0021]进一步的，所述取盖机械臂和取罐机械臂落地安装，工作空间在料罐料框空间区域可达，取罐机械臂负载大于空料罐自重。该优选方案可根据视觉系统提供识别定位信息，首先由取盖机械臂取出罐盖和罐塞，再由取罐机械臂取出空料罐并倒置。
[0022]进一步的，所述取罐机械臂末端安装有气动抱夹，抱夹的夹持面与料罐配合，夹持面设置有凹槽，且凹槽与罐体外圆周凸环嵌入配合。该优选方案可实现从料罐顶面的夹持抓取，凹槽与凸环配合，可以防止料罐的滑落。
[0023]进一步的，所述高压蒸汽清洗装置主要由伺服升降模组、清洗伸缩管、旋转喷头和清洗支架组成，清洗伸缩管与伺服升降模组连接，旋转喷头安装清洗伸缩管的末端，由高压蒸汽带动旋转，并在罐体内上下往复对内壁进行清洗。清洗支架设置有积水盘，废水通过积水盘收集并处理并从排水口排放。积水盘与清洗伸缩管之间设计有滑动密封本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动灌装、配送及清洗糖液的机器人系统装置，机器人系统主要包括：糖液自动对接灌装机器人分系统(1)、自动叉车配送分系统(2)、立体库位缓存分系统(3)、糖液自动对接卸料机器人分系统(4)、料罐自动清洗机器人分系统(5)和主控调度系统，其特征在于，所述糖液自动对接灌装机器人分系统(1)设置有六个灌装工位，立体库位缓存分系统(3)设置有双层库位，料罐设置有可与机器人自动对接的罐塞(61)和罐盖(64)，料框内料上的信息，以通用编码器数据格式存储在立库管理系统中，主控调度系统与立库管理系统采用通用通信协议实现数据交换，自动叉车配送分系统(2)主控调度系统之间通过无线局域网连接，叉车在预设路径上自动导航配送，货叉设置有物料信息读取设备，非接触读取料框对应的编码信息，叉车为激光导航叉车，叉车四周有安全壁障传感器，货叉设置有RFID读卡器；所述糖液自动对接灌装机器人分系统(1)主要包括：视觉识别定位相机(17)、多关节机械臂(16)、末端夹爪(161)、自动称重地秤(11)、灌装管路(15)和管接头(151)，视觉识别定位相机(17)采用3D机器视觉相机，视觉相机固定安装在料框(12)的上方，相机视野范围覆盖全部料框(12)，通过3D视觉相机对料罐中的罐塞(61)和罐盖(64)的类型进行识别，获取罐塞(61)和罐盖(64)位置姿态，为多关节机械臂(16)作业提供位姿的信息输入；所述自动称重地秤(11)固定安装在灌装工位地面上，地秤底面架空高度大于自动叉车的货叉高度，地秤台面尺寸大于料框投影尺寸，称重范围大于料框、料罐及糖液重量总和，地秤设置有数据控制接口，地秤与料框接触面设置有RFID信息写入设备。2.根据权利要求1所述的一种自动灌装、配送及清洗糖液的机器人系统，其特征在于，所述料罐由罐体(60)、罐盖(64)和罐塞(61)组成，罐体(60)设置有一个灌装罐口(66)、一个卸料罐口(67)和两个暂存罐口(65)，末端夹爪(161)采用气动二指夹爪，气动电磁阀为编程可控，固定安装在多关节机械臂(16)的末端，二指夹爪的夹口与管接头(151)圆柱面形状匹配，罐塞(61)和罐盖(64)顶部设置有与末端夹爪(161)配合的夹持位，夹持位与管接头圆柱面形状相同，末端夹爪(161)可以实现对管接头(151)、罐塞(61)和罐盖(64)的夹持，罐塞(61)和罐盖(64)端面设置有软磁片(63)，罐口端面与软磁片(63)吸合密封，软磁片(63)同时具备密封的效果，罐体(60)底面和顶面设置为锥面，卸料罐口(67)直通连接吸料管(68)，吸料管(68)尾部弯曲至罐体(60)的锥底。3.根据权利要求2所述的一种自动灌装、配送及清洗糖液的机器人系统，其特征在于，所述罐体(60)外圆周设置有凸环(62)，与气动抱夹的夹持面凹槽配合，灌装管路(15)的一端连接糖液配制设备，另一端通过管接头(151)与料罐罐口(66)配合，罐口(66)与管接头(151)采用锥面定位，罐口端面由铁磁性材质制成，管接头(151)端面设置有电磁线圈(152)，控制电路设置有电流实时检测与分析模块，(152)线圈通断励磁为编程可控，管接头(151)颈部设置有卡槽，门架(14)上的固定工装(13)与卡槽对接定位。4.根据权利要求1所述的一种自动灌装、配送及清洗糖液的机器人系统，其特征在于，所述糖液自动对接卸料机器人分系统(4)主要包括：视觉识别定位相机(17)、多关节机械臂(16)、末端夹爪(161)、自动称重地秤(11)、卸料管路(41)和加压管路(42)，加压管接头、卸料管接头和灌装管接头采用相同的组成结构。5.根据权利要求1所述的一种自动灌装、配送及清洗糖液的机器人系统，其特征在于，所述料罐自动清洗机器人分系统(5)主要包括：视觉识别定位相机(17)、取盖机械臂(56)、取罐机械臂(50)、暂存工作台(52)、高压蒸汽清洗装置(53)、气流加热烘干装置(54)和气流
蒸汽发生器(51)，视觉识别定位相机(17)用于识别定位料罐，取盖机械臂(56)用于取罐盖(64)和罐塞(61)，取盖机械臂(56)和取罐机械臂(50)落地安装，取罐机械臂(50)末端安装有...

【专利技术属性】
技术研发人员：金力，凌六一，王成军，夏科睿，李小龙，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：