本發(fā)明是一種基于套料圖解析的零件智能分揀設(shè)備，屬于生產(chǎn)制造自動化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于套料圖解析的零件智能分揀。

背景技術(shù)：

隨著信息技術(shù)、自動化技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)制造數(shù)字化、智能化、綠色化已經(jīng)成為一個必然的趨勢。作為離散制造業(yè)生產(chǎn)過程中一個重要的工藝環(huán)節(jié)，鋼板切割工序完成后的零件自動識別和智能分揀已然成為一個亟待解決的問題。

船舶建造業(yè)是離散制造業(yè)的一個典型例子，生產(chǎn)周期長、物料消耗大、零部件數(shù)量眾多。目前，我國船舶企業(yè)在分段建造過程中，船用鋼板采用激光切割、火焰切割、等離子切割等技術(shù)對鋼板進(jìn)行切割后，一次性生成很多船體組成需要的多個零件，這些零件往往形狀各異，然后通過行車整體吊運到零件分揀臺完成下料，然后通過人工進(jìn)行零件分揀。按照物料清單以及零件托盤配對原則進(jìn)行分揀作業(yè)，放入相匹配的零件托盤，并手工填寫托盤零件表。大型笨重的零件采用人工控制行車吊運到零件托盤進(jìn)行碼放，小型重量輕的零件直接進(jìn)行手工分揀和托盤碼放。

零件分揀工作依賴人工進(jìn)行有很多弊端，除了大量耗費人力、物力和時間之外，由于管理精細(xì)化程度不高，導(dǎo)致分揀效率和配送效率低下；此外，通過人工視覺進(jìn)行檢測和分揀，由于視覺疲勞等原因，不可避免地容易出現(xiàn)零件分揀失誤，導(dǎo)致物料浪費和延誤工期。

現(xiàn)有的基于機器視覺零件自動化分揀技術(shù)主要是用于解決流水線上批量生產(chǎn)的單一種類型號零件的自動分揀以及缺陷零件剔除的問題，無法用于解決船體板材切割完成后生成大批量形狀各異的船體零件分揀問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于套料圖解析的零件智能分揀設(shè)備，以克服大批量生產(chǎn)中對形狀各異的零件進(jìn)行有效分揀的問題，以及人 工分揀零件所存在的分揀和配送效率低下、物料浪費等問題。

一種基于套料圖解析的零件智能分揀設(shè)備，其特征在于，包括鋼板切割臺1、切割流水線上下料行車行走軌道2、智能行車分揀機器人行走軌道3、零件托盤4、點陣式液壓支架分揀臺5、廢料儲存池6、廢料推料板7、智能機械臂分揀機器人8、智能機械臂分揀機器人行走軌道9、和智能行車分揀機器人10；其中，鋼板切割工作臺1在點陣式液壓支架分揀臺5的左側(cè)，廢料儲存池6在點陣式液壓支架分揀臺5的右端，多個零件托盤4分布在點陣式液壓支架分揀臺5的兩側(cè)，在多個零件托盤4外側(cè)依次是智能行車分揀機器人行走軌道3和切割流水線上下料行車行走軌道2，在智能行車分揀機器人行走軌道3有智能行車分揀機器人10，在點陣式液壓支架分揀臺5左端連接有廢料推料板7，在智能機械臂分揀機器人行走軌道9上有智能機械臂分揀機器人8，在智能行車分揀機器人行走軌道3上有智能行車分揀機器人10，鋼板切割工作臺1、廢料推料板7、智能機械臂分揀機器人8、能行車分揀機器人10和點陣式液壓支架分揀臺5都由控制計算機控制，控制計算機控制又與工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)相連接。

所述點陣式液壓支架分揀臺5由若干獨立電動液壓升降單元采用點陣式排列組合構(gòu)成，全部獨立電動液壓升降單元頂部的支撐部件組成一個矩形的零件分揀臺，各個獨立電動液壓升降單元分別通過工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)控制計算機連接。

所述智能行車分揀機器人10包括連接有升降傳動機構(gòu)的升降立柱，升降立柱下方設(shè)置零件抓取裝置。

所述智能機械臂機器人選用五軸機器人，智能機械臂分揀機器人8前段設(shè)置零件抓取裝置。

所述零件抓取裝置設(shè)計為采用電永磁鐵抓取方式，通過電永磁鐵的加失電來控制鋼板零件的抓取和放置。

所述智能行車分揀機器人行進(jìn)軌道10包括沿鋼板縱向平行設(shè)置的兩個支撐梁和兩支撐梁間活動連接的，有沿支撐梁水平運動的橫梁。

所述工業(yè)智能機械臂機器人行進(jìn)軌道9設(shè)計為環(huán)繞零件分揀臺設(shè)置的閉環(huán)軌道。

所述智能行車分揀機器人10和智能機械臂機器人8移動時，采用交流伺服電機驅(qū)動，依靠伺服電機驅(qū)動輸出軸連接減速箱和傳動軸，然后通過齒條、齒輪方式實現(xiàn)規(guī)劃路徑行走。

兩種分揀機器人的選用根據(jù)待分揀零件的重量確定，零件重量在一定界限以下時，選用工業(yè)智能機械臂機器人，零件重量在該界限以上時，選用工業(yè)智能行車分揀機器人，重量界限根據(jù)實際情況在零件智能分揀系統(tǒng)控制中心進(jìn)行設(shè)置。

本發(fā)明的技術(shù)效果在于，改變了傳統(tǒng)的通過人工分揀零件的方式，節(jié)省了人力，提高了效率，減少了分揀失誤。本發(fā)明實現(xiàn)了板材切割完成后機器人精確定位和定向抓取特定零件并放置于相應(yīng)托盤，聯(lián)結(jié)切割生產(chǎn)線和加工生產(chǎn)線，形成流水線作業(yè)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的設(shè)備組成示意圖。

具體實施方式

一種基于套料圖解析的零件智能分揀設(shè)備，其特征在于，包括鋼板切割臺1、切割流水線上下料行車行走軌道2、智能行車分揀機器人行走軌道3、零件托盤4、點陣式液壓支架分揀臺5、廢料儲存池6、廢料推料板7、智能機械臂分揀機器人8、智能機械臂分揀機器人行走軌道9、和智能行車分揀機器人10；其中，鋼板切割工作臺1在點陣式液壓支架分揀臺5的左側(cè)，廢料儲存池6在點陣式液壓支架分揀臺5的右端，多個零件托盤4分布在點陣式液壓支架分揀臺5的兩側(cè)，在多個零件托盤4外側(cè)依次是智能行車分揀機器人行走軌道3和切割流水線上下料行車行走軌道2，在智能行車分揀機器人行走軌道3有智能行車分揀機器人10，在點陣式液壓支架分揀臺5左端連接有廢料推料板7，在智能機械臂分揀機器人行走軌道9上有智能機械臂分揀機器人8，在智能行車分揀機器人行走軌道3上有智能行車分揀機 器人10，鋼板切割工作臺1、廢料推料板7、智能機械臂分揀機器人8、能行車分揀機器人10和點陣式液壓支架分揀臺5都由控制計算機控制，控制計算機控制又與工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)相連接。

所述點陣式液壓支架分揀臺5由若干獨立電動液壓升降單元采用點陣式排列組合構(gòu)成，全部獨立電動液壓升降單元頂部的支撐部件組成一個矩形的零件分揀臺，各個獨立電動液壓升降單元分別通過工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)控制計算機連接。

所述智能行車分揀機器人10包括連接有升降傳動機構(gòu)的升降立柱，升降立柱下方設(shè)置零件抓取裝置。

所述智能機械臂機器人選用五軸機器人，智能機械臂分揀機器人8前段設(shè)置零件抓取裝置。

所述零件抓取裝置設(shè)計為采用電永磁鐵抓取方式，通過電永磁鐵的加失電來控制鋼板零件的抓取和放置。

所述智能行車分揀機器人行進(jìn)軌道10包括沿鋼板縱向平行設(shè)置的兩個支撐梁和兩支撐梁間活動連接的，有沿支撐梁水平運動的橫梁。

所述工業(yè)智能機械臂機器人行進(jìn)軌道9設(shè)計為環(huán)繞零件分揀臺設(shè)置的閉環(huán)軌道。

所述智能行車分揀機器人10和智能機械臂機器人8移動時，采用交流伺服電機驅(qū)動，依靠伺服電機驅(qū)動輸出軸連接減速箱和傳動軸，然后通過齒條、齒輪方式實現(xiàn)規(guī)劃路徑行走。

兩種分揀機器人的選用根據(jù)待分揀零件的重量確定，零件重量在一定界限以下時，選用工業(yè)智能機械臂機器人，零件重量在該界限以上時，選用工業(yè)智能行車分揀機器人，重量界限根據(jù)實際情況在零件智能分揀系統(tǒng)控制中心進(jìn)行設(shè)置。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

如圖1系統(tǒng)架構(gòu)示意圖和圖2設(shè)備組成示意圖所示，工業(yè)電腦負(fù)責(zé)為所有軟件系統(tǒng)提供運行環(huán)境，周邊設(shè)備包括工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)、分揀機器人控制柜、電氣設(shè)備、設(shè)備支撐梁架等。零件智能分揀系統(tǒng)控制 中心是整個零件分揀系統(tǒng)的控制中樞，負(fù)責(zé)套料圖零件信息智能識別、零件分揀策略生成?？刂浦行耐ㄟ^工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)同生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)集成，接收來自MES系統(tǒng)的分揀作業(yè)調(diào)度，實現(xiàn)鋼板套料圖零件智能識別，零件及托盤智能匹配，生成零件智能分揀策略，發(fā)送分揀指令到相應(yīng)的分揀機器人控制模塊執(zhí)行分揀策略，接收來自分揀機器人操作狀態(tài)信息，更新托盤零件表等信息并反饋給MES系統(tǒng)。其中，套料圖智能識別是指根據(jù)套料圖文件內(nèi)容信息智能識別獲取零件列表、屬性、對應(yīng)托盤等信息，并分析計算零件重心坐標(biāo)信息；零件分揀策略的生成則依據(jù)零件在套料圖中的位置信息，生成零件分揀順序表，根據(jù)待分揀的零件重心坐標(biāo)信息、托盤位置信息、分揀機器人本身當(dāng)前位置信息，依據(jù)分揀順序，計算規(guī)劃分揀機器人行走路徑和位移信息。

套料圖解析方法：

通過對套料圖數(shù)據(jù)解析進(jìn)行零件信息識別是零件分揀的基礎(chǔ)。通過對DXF格式套料圖文件進(jìn)行分析，獲取零件信息，包括零件名稱、屬性、位置和數(shù)量等。通過套料圖內(nèi)線條顏色的不同識別船體結(jié)構(gòu)零件的外輪廓、內(nèi)孔和劃線等坐標(biāo)信息。由于大多鋼板尤其是船用鋼板的特點是厚度固定，質(zhì)量密度均勻，所以根據(jù)套料圖識別出零件圖形輪廓和內(nèi)孔信息后，計算得出零件的面積和重量等，進(jìn)一步利用靜距法計算得到零件重心坐標(biāo)。

如此，控制中心首先讀取鋼板套料圖，根據(jù)文件內(nèi)容信息識別獲取零件列表、屬性、對應(yīng)托盤和輪廓坐標(biāo)等信息，并分析計算零件重心坐標(biāo)信息，來實現(xiàn)套料圖智能識別，然后依據(jù)零件在套料圖中的位置信息，生成零件分揀順序表。

零件從鋼板切割工作臺轉(zhuǎn)移到零件分揀臺以后，控制中心根據(jù)待分揀的零件重心坐標(biāo)信息、托盤位置信息、分揀機器人本身當(dāng)前位置信息，依據(jù)分揀策略，計算規(guī)劃分揀機器人行走路徑和位移信息。

工業(yè)智能行車分揀機器人控制模塊接收來自零件智能分揀系統(tǒng)控制中心的零件分揀指令，生成智能行車行走、零件吊升、托盤放置等控制指令序列，根據(jù)當(dāng)前行車、零件及對應(yīng)托盤位置狀態(tài)信息智能 規(guī)劃行走路徑。根據(jù)零件信息控制智能吊具的電永磁鐵單元加電和失電，實現(xiàn)零件的吊升和托盤放置。通過智能行車機器人和智能吊具接口實現(xiàn)機器人及智能吊具控制指令生成，并實時接收來自行車機器人及智能吊具的狀態(tài)反饋信息。

同樣的，工業(yè)智能機械臂機器人控制模塊接收來自零件智能分揀系統(tǒng)控制中心的零件分揀指令，生成搬運機器人行走、零件吊升、托盤放置等控制指令序列，根據(jù)當(dāng)前搬運機器人、零件及對應(yīng)托盤位置狀態(tài)信息智能規(guī)劃行走路徑。根據(jù)零件信息控制機械臂的電永磁鐵單元加電和失電，實現(xiàn)零件的吊升和托盤放置。通過智能搬運機器人接口實現(xiàn)機器人控制指令生成，并實時接收來自搬運機器人的狀態(tài)反饋信息。

零件分揀完畢后，控制中心發(fā)送指令，使推料板負(fù)責(zé)廢料的出料，推料板沿相互平行的推料導(dǎo)軌移動，將廢料推出零件分揀臺，落入廢料存放池，然后復(fù)位。

了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種基于套料圖解析的零件智能分揀系統(tǒng)，由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)構(gòu)成，其中硬件系統(tǒng)包括一臺工業(yè)智能行車分揀機器人、一臺工業(yè)智能機械臂分揀機器人、相應(yīng)的機器人行進(jìn)軌道、零件分揀臺、零件托盤、推料板及廢料存放池、工業(yè)控制計算機及周邊設(shè)備等硬件設(shè)備，軟件系統(tǒng)包括零件智能分揀系統(tǒng)控制中心、工業(yè)智能行車機器人控制模塊、工業(yè)智能機械臂分揀機器人控制模塊、推料板控制模塊等，軟件系統(tǒng)運行于工業(yè)控制計算機上，工業(yè)控制計算機與硬件系統(tǒng)通過工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)相連接。

作為優(yōu)選，所述基于套料圖解析的零件智能分揀系統(tǒng)中的零件分揀臺，由若干獨立電動液壓升降單元采用點陣式排列組合構(gòu)成，全部獨立電動液壓升降單元頂部的支撐部件組成一個矩形的零件分揀臺，各個獨立電動液壓升降單元分別通過工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)控制計算機連接。

作為優(yōu)選，所述基于套料圖解析的零件智能分揀系統(tǒng)中的工業(yè)智 能行車分揀機器人包括連接有升降傳動機構(gòu)的升降立柱，升降立柱下方設(shè)置零件抓取裝置。

作為優(yōu)選，所述基于套料圖解析的零件智能分揀系統(tǒng)中的工業(yè)智能機械臂機器人選用五軸機器人，機械臂前段設(shè)置零件抓取裝置。

作為優(yōu)選，所述基于套料圖解析的零件智能分揀系統(tǒng)中的工業(yè)智能行車機器人和工業(yè)智能機械臂機器人，其零件抓取裝置設(shè)計為采用電永磁鐵抓取方式，通過電永磁鐵的加失電來控制鋼板零件的抓取和放置。

作為優(yōu)選，所述基于套料圖解析的零件智能分揀系統(tǒng)中的工業(yè)智能行車分揀機器人行進(jìn)軌道包括沿鋼板縱向平行設(shè)置的兩個支撐梁和兩支撐梁間活動連接的，有可沿支撐梁水平運動的橫梁。

作為優(yōu)選，所述基于套料圖解析的零件智能分揀系統(tǒng)中的工業(yè)智能機械臂機器人行進(jìn)軌道設(shè)計為環(huán)繞零件分揀臺設(shè)置的閉環(huán)軌道。

作為優(yōu)選，所述基于套料圖解析的零件智能分揀系統(tǒng)中的工業(yè)智能行車分揀機器人和工業(yè)智能機械臂機器人沿行進(jìn)軌道移動時，采用交流伺服電機驅(qū)動，依靠伺服電機驅(qū)動輸出軸連接減速箱和傳動軸，然后通過齒條、齒輪方式實現(xiàn)規(guī)劃路徑行走。

作為優(yōu)選，所述基于套料圖解析的零件智能分揀系統(tǒng)中的兩種分揀機器人的選用，根據(jù)待分揀零件的重量確定，零件重量在一定界限以下時，選用工業(yè)智能機械臂機器人，零件重量在該界限以上時，選用工業(yè)智能行車分揀機器人，重量界限可以根據(jù)實際情況在零件智能分揀系統(tǒng)控制中心進(jìn)行設(shè)置。

上述說明僅是對本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將結(jié)合配圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。