申请/专利权人：湖北新华光信息材料有限公司

申请日：2018-05-02

公开（公告）日：2020-09-18

公开（公告）号：CN108910179B

主分类号：B65B57/14(20060101)

分类号：B65B57/14(20060101);B65B35/16(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.09.18#授权;2018.12.25#实质审查的生效;2018.11.30#公开

摘要：本发明的名称为压制凹凸镜毛坯应力退火后的柔性拾取及排序摆放装置。属于压制凹凸镜毛坯生产设备技术领域。它主要是解决需人工拾取及摆放凹凸镜毛坯的问题。它的主要特征是：包括物件运动单元、检测定位及柔性拾取单元和排序摆放单元；其中检测定位及柔性拾取单元包括检测机构、控制沿不锈钢网带纵向和横向移动的定位机构、以及柔性拾取机构，柔性拾取机构与定位机构连接；所述排序摆放单元由泡沫集装盒、活动托盘、第三伺服电机和第四伺服电机构成。本发明主要用于玻璃凹凸镜毛坯的自动柔性拾取和排序摆放。

主权项：1.一种压制凹凸镜毛坯应力退火后的柔性拾取及排序摆放装置，其特征在于：包括由传送滚筒（1）和不锈钢网带（2）构成的物件运动单元，包括检测定位及柔性拾取单元和排序摆放单元；其中，所述检测定位及柔性拾取单元中包括由激光扫描仪（4）构成的检测机构、沿不锈钢网带（2）纵向（Y）和横向（X）移动的定位驱动机构、以及柔性拾取机构，并且柔性拾取机构与定位驱动机构连接；所述检测机构设置在定位驱动机构上，从X轴向、Y轴向位移到扫描形成一个扫描、检测、定位的动态闭环；所述排序摆放单元由泡沫集装盒（27）、活动托盘（24）、第三伺服电机（25）和第四伺服电机（26）构成。

全文数据：压制凹凸镜毛坯应力退火后的柔性拾取及排序摆放装置技术领域[0001]本发明属于压制凹凸镜毛坯生产设备技术领域，具体涉及一种玻璃凹凸镜毛坯拾取过程中激光扫描定位技术、以及伺服柔性拾取、排序摆放的装置。背景技术[0002]压制凹凸镜毛坯的生产过程是：先在自动压机上成型，然后再将成型毛坯推到传动的不锈钢网带上进行去应力退火。在这个连续生产过程中，随着不锈钢网带的运转传送，去应力退火后的毛坯被逐渐带到网带的出料口端，此后的出料过程主要靠人工完成，即由操作者手工抓取毛坯，然后再放入按产品形状制备成型的泡沫集装盒内。[0003]这种操作方式简单，不需要其它附加设施，但却存在着一些弊端：1人工24h连续操作，劳动强度大，容易疲乏，作业效率低；2玻璃凹凸镜毛坯本身存在有应力，在网带上传运的过程中，难免会有缺口、崩边，人工拾取容易划伤；3人工操作时，受多种因素的干挠，容易造成玻璃凹凸镜毛坯的人为损伤，从而降低了产品合格率和生产产量；4操作者距传送网带距离近，增大了操作者被挂卡住的风险。发明内容[0004]本发明克服上述诸多方面的弊端，模拟人工操作机理，针对性地采用激光扫描检测技术，机电伺服技术二维追踪捕捉，气动执行件快速趋附，腕状关节铰链捕捉状态修正，吸附头柔性抓取，伺服系统原点归位以及毛坯产品有序排列摆放等措施，形成一整套拾取及摆放的操作装置。[0005]本发明的技术解决方案是:一种压制凹凸镜毛坯应力退火后的柔性拾取及排序摆放装置，泡沫集装盒、其特征在于:包括由传送滚筒和不诱钢网带构成的物件运动单元，包括检测定位及柔性拾取单元和排序摆放单元;其中，所述检测定位及柔性拾取单元中包括由激光扫描仪构成的检测机构、包括控制沿不锈钢网带纵向和横向移动的定位驱动机构、以及柔性拾取机构，并且柔性拾取机构与定位驱动机构连接;所述排序摆放单元由泡沫集装盒、活动托盘、第三伺服电机和第四伺服电机构成。[0006]本发明的技术解决方案中所述柔性拾取机构根据检测机构的扫描成像信息，移动定位到锈钢网带上各凹凸镜毛坯位的上方，拾取后排序摆放在随活动托盘上就位的泡沫集装盒内。[0007]本发明的技术解决方案中所述的定位驱动机构包括沿不锈钢网带纵向设置的第二伺服电机、第二轴承座、第二滑块、第二螺母、第二丝杆、第二导轨和活动机架，沿不锈钢网带横向设置的第一伺服电机、第一轴承座、第一螺母、第一丝杆、第一滑块、第一导轨和联结板;所述活动机架分别与第二滑块、第二螺母、第一伺服电机、第一轴承座和第一导轨连接;所述第二滑块与固定在固定机架上的第二导轨滑动配合;所述第一滑块和第一螺母固定在联结板上，第一滑块与第一导轨滑动配合;激光扫描仪固定在活动机架上。[0008]本发明的技术解决方案中所述的柔性拾取机构包括气缸、腕状关节铰链和柔性吸附头，关节铰链上端固联在气缸活塞杆上，下端固联着柔性吸附头。[0009]本发明的技术解决方案中所述的泡沬集装盒安放在活动托盘上;第三伺服电机沿不锈钢网带纵向与活动托盘连接，第四伺服电机沿不锈钢网带横向与活动托盘连接。[0010]本发明的技术解决方案中所述的传送滚筒的钢芯外设有包胶层;所述不锈钢网带采用3〇4#不镑钢材质。[0011]本发明的技术解决方案中所述的检测机构包括3个激光扫描仪。[0012]本发明的技术解决方案中所述的柔性吸附头由工业硅胶制成。[0013]本发明的技术解决方案中所述的第一丝杆、第二丝杆制作时淬火后再进行高温回火的调质处理;所述第一螺母、第二螺母采用球墨铸铁材质，并作调质处理。[0014]本发明的技术解决方案中所述的柔性吸附头包括三种口径不同的吸附头;柔性吸附头侧面有进出气口，进气时松开释放，出气时吸合。[0015]本发明的简要工作原理如下：1物件运动单元中的不锈钢网带在传送滚筒的带动下，以速度^载着凹凸镜毛坯驶向检测定位及柔性拾取单元工作区。[0016]2检测定位及柔性拾取单元中的第一伺服电机及第二伺服电机联合启动，带着该单元中各组成元件从零点A处开始在物件运动单元的上方作X轴、Y轴二维平面移动，同时激光扫描仪开启，并检测玻璃凹凸镜毛坯在不锈钢网带上的位置，当玻璃凹凸镜毛坯曲面上同时出现三个激光斑时成像捕捉的充要条件），气缸就会驱动柔性吸附头快速趋近玻璃凹凸镜毛坯，然后柔性吸附头内腔气体反向抽出从而吸住凹凸镜毛坯。[0017]完成拾取动作后，整个检测定位及柔性拾取单元回归起始位置零点A处。[0018]3排序摆放单元中坑位填充的具体过程分为两步:第一步柔性吸附头完成第一次拾取动作并随整个检测定位及柔性拾取单元回归起始位置零点A处后，吸附头内腔进气口充气，吸盘松开，玻璃凹凸镜毛坯下落至泡沬集装盒靠近起始位置零点A处的凹坑中，完成第一排第一个坑位的填充动作。尔后待命，预备下一个同样的动作。第二步第四伺服电机启动并向靠近零点A处级进一个工位，等待下一次玻璃凹凸镜毛坯的填充摆放，如此而已，直到泡沫集装盒的第一排填充摆放完毕。此后第三伺服电机启动并向靠近零点A处级进一个工位，使泡沫集装盒的第二排处在前面第一排开始的位置，如此反复，直到泡沫集装盒的最后一排凹坑工位完成填充摆放。附图说明[0019]图1是本发明应力退火后压制凹凸镜毛坯的柔性拾取及排序摆放装置的结构示意图。[0020]图中：1.传送滚筒;2_不锈钢网带;3•玻璃凹凸镜毛坯;4.激光扫描仪;5•第一伺服电机;6•第一轴承座;7•第一螺母;8•第一滑块;9•第一导轨;10•活动机架;11.第一丝杆；12•第二伺服电机；I3.第二轴承座；14.固定块；15.第二滑块；16.第二螺母；17•第二丝杆；1S•第二导轨；19•固定机架；20.联结板;21.气缸;22•关节铰链；23.柔性吸附头;24•活动托盘;25•第三伺服电机;26.第四伺服电机;27.泡沫集装盒。具体实施方式[0021]如图1所示，本发明应力退火后压制凹凸镜毛坯的柔性拾取及排序摆放装置是由传送滚筒1、不锈钢网带2、玻璃凹凸镜毛坯3、激光扫描仪4、第一伺服电机5、第一轴承座6、第一螺母7、第一滑块S、第一导轨9、活动机架10、第一丝杆11、第二伺服电机12、第二轴承座13、固定块14、第二滑块15、第二螺母16、第二丝杆17、第二导轨18、固定机架19、联结板20、气缸21、关节铰链22、柔性吸附头23、活动托盘24、第三伺服电机25、第四伺服电机26和泡沫集装盒27组成。[0022]其中，传送滚筒1、不锈钢网带2、玻璃凹凸镜毛坯3构成物件运动单元。整个系统的操作以此单元为靶向，即整个系统的动作顺序都是围绕此单元进行的。[0023]物件运动单元中，传送滚筒1采用钢芯外包胶设计，这种设计方式是考虑到增加传动摩擦，防止不锈钢网带2打滑，如果打滑，就会增加系统中激光扫描仪4搜寻定位捕捉的时间。[0024]物件运动单元中，不锈钢网带2采用了304#不锈钢材质，因为该网带在运行的过程中要经过玻璃凹凸镜毛坯3去应力退火的高温区，此区温度600°C以上，为防止网带氧化，延长其使用寿命，所以采用抗氧化性能较好的304#不锈钢材质。不锈钢网带2套在传送滚筒1上。[0025]物件运动单元中，玻璃凹凸镜毛坯3的面型一般都是规则的或凹或凸的球面，这一特点非常便于激光扫描仪4的搜寻捕捉。[0026]激光扫描伩4、第一伺服电机5、第一轴承座6、第一螺母7、第一滑块8、第一导轨9、活动机架10、第一丝杆11、第二伺服电机I2、第二轴承座I3、固定块14、第二滑块15，第二螺母16、第二丝杆17、第二导轨18、固定机架19、联结板20、气缸21、关节22和柔性吸附头23构成检测定位及柔性拾取单元。[0027]检测定位及柔性拾取单元中，激光扫描伩4的作用是扫描成像，当其工作扫描时，会遇到玻璃凹凸镜毛坯3,且有一个激光斑落在玻璃凹凸镜毛坯3的圆弧球面上，为了方便系统的扫描辨认，本发明采用了三个激光扫描仪4协同捕捉定位，并且设定当且仅当三个激光斑同时落在玻璃凹凸镜毛坯3的圆弧球面上时，才能确认该玻璃凹凸镜毛坯3为拾取对象，然后将该信息存储在系统的动作程序中。激光扫描仪4固定在活动机架1〇上。[0028]检测定位及柔性拾取单元中有两个方向的位移，g卩X轴方向的位移和Y轴方向的位移。[0029]x轴方向位移的结构设计特征:活动机架1〇上固联着第一伺服电机5、第一轴承座6、第一导轨9，联结板20上固联着第一螺母7和第一滑块8,第一滑块8与第一导轨9滑动配合，第一丝杆11的一端与第一伺服电机5固定联结，另一端与第一螺母7螺旋连接。当第一伺服电机5受到激励信号时，会带着第一丝杆11一起旋转，进而驱动第一螺母7带着联结板2〇和第一滑块8在第一导轨9上来回滑动，形式了X轴向的位移。在X轴向位移的相关组成元件中，第一丝杆11和第一螺母7容易磨损，从加工制造工艺的难度考虑，第一丝杆n属细长轴，加工难度比第一螺母7大，故制造工艺上对第一丝杆丨丨进行淬火后再高温回火的调质处理，而对第一螺母7则采用较易加工的球墨铸铁材质，并作调质处理，对第一螺母7调质处理的目的疋增加其工作时的尺寸稳定性，因为尺寸稳定性较差时，变形量大，螺母和丝杆旋合时灵活性就会变差。[0030]Y轴方向位移的结构设计特征:活动机架10上固联着第二螺母16、第二滑块15，固定机架19上固联着第二伺服电机12、固定块14、第二导轨18，且固定块14上固联着第二轴承座13,第二丝杆17的一端与第二伺服电机12固定联结，另一端与第二螺母16螺旋连接，当第二伺服电机12受到激励信号时，会带着第二丝杆17一起旋转，进而驱动第二螺母16、第二滑块I5、活动机架10,沿第二导轨18来回滑动，形式了Y轴方向的位移。其中的第二丝杆17及第二螺母16的结构设计及制造工艺与x轴向位移中的第一丝杆^、第一螺母7相同。[0031]由上述可知，X轴向位移、Y轴向位移的结构设计都与活动机架10有关，另外激光扫描仪4也固定在活动机架1〇上，而驱动x轴向、Y轴向位移的第一伺服电机5及第二伺服电机12的激励信号一部分来自激光扫描仪4,又通过活动机架1〇带着激光扫描仪4一起作X轴向、Y轴向位移，从位移到扫描形成一个扫描、检测、定位的动态闭环，直到三个激光斑全部落在某个凹凸镜毛坯的曲面上，完成拾取前目标锁定为止。[0032]检测定位及柔性拾取单元中，气缸21固定在联结板20上，且其下端固联着一个腕状关节铰链22,与关节铰链22固联的是柔性吸附头23,其中气缸21的作用是上下运动，其行程选择依据是柔性吸附头23离不锈钢网带2的高度距离。关节铰链22的作用是让柔性吸附头23在吸附过程中有更灵活的自由度，以方便吸附不同球面半径的凹凸镜毛坯。对于柔性吸附头23的要求则要考虑其材质和吸口直径，由于热成型后的凹凸镜毛坯自身存在应力，所以其球面总是有不同程度的变形，为此柔性吸附头23材质要尽量软。本发明中所选的材质为工业用硅胶，这种材质很软，吸附时随凹凸镜毛坯面形变化后不漏气，密合性好，吸口直径以凹凸镜毛坯的直径尺寸为依据，考虑到凹凸镜毛坯直径大小不一。本发明设计了三种口径的吸附头，可随时视凹凸镜毛坯直径情况进行更换。柔性吸附头23侧面有进出气口，进气时松开释放，出气抽气时吸合。[0033]活动托盘24、第三伺服电机25、第四伺服电机26和泡沫集装盒27构成排序摆放单JLi〇[0034]从图中可见，排序摆放单元中A点是泡沫集装盒27的定位点，泡沫集装盒27安放时必须紧靠以A点为原坐标的两垂直边，以便工件摆放时准确占位。A点也是柔性吸附头23的起止点，即吸附头起始位置在A点，完成吸附动作后又要回到A点。第四伺服电机26的作用是驱动活动托盘24沿X轴方向移动，由本系统的工作原理可知，柔性吸附头23从A点开始每往返一次，第四伺服电机26就会驱动活动托盘24沿X轴方向级进一个工位，一直到第一排工位被凹凸镜毛坯占满。第三伺服电机25的作用是驱动活动托盘24沿Y轴方向移动，由本系统的工作原理可知，当第一排的工位被占满后;第三伺服电机25就会驱动活动托盘24沿Y轴方向级进一个工位，使原来的第二排的工位变成当前的第一排的工位，这样整个系统又回到了原始工作状态。如此反复，直到泡沫集装盒27的最后一排工位被占满。泡沫集装盒27的作用是盛装玻璃凹凸镜毛坯3，由于毛坯材料为玻璃，为避免碰伤，集装盒采用泡沫材料，并且在压铸成型时凹坑的尺寸比毛坯直径大3mm，其目的是方便毛坯顺利落进凹坑工位。

权利要求：1.一种压制凹凸镜毛坯应力退火后的柔性拾取及排序摆放装置，其特征在于：包括由传送滚筒1和不锈钢网带2构成的物件运动单元，包括检测定位及柔性拾取单元和排序摆放单元;其中，所述检测定位及柔性拾取单元中包括由激光扫描仪4构成的检测机构、包括控制沿不锈钢网带2纵向Y和横向（X移动的定位驱动机构、以及柔性拾取机构，并且柔性拾取机构与定位机构驱动连接；所述排序摆放单元由泡沫集装盒（27、活动托盘24、第三伺服电机25和第四伺服电机26构成。2.根据权利要求1所述的压制凹凸镜毛坯应力退火后的柔性拾取及排序摆放装置，其特征在于:所述柔性拾取机构根据检测机构的扫描成像信息，移动定位到锈钢网带2上各凹凸镜毛坯位的上方，拾取后排序摆放在随活动托盘24上就位的泡沫集装盒27内。3.根据权利要求1或2所述的压制凹凸镜毛坯应力退火后的柔性拾取及排序摆放装置，其特征在于：所述的定位驱动机构包括沿不锈钢网带（2纵向（Y设置的第二伺服电机12、第二轴承座（13、第二滑块（15、第二螺母（16、第二丝杆（17、第二导轨（18和活动机架（10，沿不锈钢网带2横向（X设置的第一伺服电机5、第一轴承座6、第一螺母7、第一丝杆、第一滑块8、第一导轨9和联结板20;所述活动机架（10分别与第二滑块（15、第二螺母、第一伺服电机5、第一轴承座6和第一导轨9连接;所述第二滑块15与固定在固定机架（19上的第二导轨（18滑动配合;所述第一滑块8和第一螺母7固定在联结板20上，第一滑块8与第一导轨9滑动配合;激光扫描仪4固定在活动机架（10上。4.根据权利要求1或2所述的压制凹凸镜毛坯应力退火后的柔性拾取及排序摆放装置，其特征在于:所述的柔性拾取机构包括气缸21、腕状关节铰链22和柔性吸附头23，关节铰链22上端固联在气缸21活塞杆上，下端固联着柔性吸附头23。5.根据权利要求1或2所述的压制凹凸镜毛坯应力退火后的柔性拾取及排序摆放装置，其特征在于：所述的泡沫集装盒27安放在活动托盘24上;第三伺服电机25沿不锈钢网带2纵向（Y与活动托盘24连接，第四伺服电机26沿不锈钢网带2横向（X与活动托盘24连接。6.根据权利要求1或2所述的压制凹凸镜毛坯应力退火后的柔性拾取及排序摆放装置，其特征在于：所述的传送滚筒（1的钢芯外设有包胶层;所述不锈钢网带2采用304#不锈钢材质。7.根据权利要求1或2所述的压制凹凸镜毛坯应力退火后的柔性拾取及排序摆放装置，其特征在于:所述的检测机构包括3个激光扫描仪4。8.根据权利要求1或2所述的压制凹凸镜毛坯应力退火后的柔性拾取及排序摆放装置，其特征在于:所述的柔性吸附头23由工业硅胶制成。9.根据权利要求1或2所述的压制凹凸镜毛坯应力退火后的柔性拾取及排序摆放装置，其特征在于:所述的第一丝杆（11、第二丝（17制作时淬火后再进行高温回火的调质处理；所述第一螺母7、第二螺母16采用球墨铸铁材质，并作调质处理。10.根据权利要求1或2所述的压制凹凸镜毛坯应力退火后的柔性拾取及排序摆放装置，其特征在于:所述的柔性吸附头23包括三种口径不同的吸附头;柔性吸附头23侧面有进出气口，进气时松开释放，出气时吸合。

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