一种单板智能挖补机的制作方法

本实用新型属于单板修补技术领域，具体涉及一种单板智能挖补机。

背景技术：

胶合板是由多层旋切单板按照木纤维的方向纵横交错热压胶合而成。上下两个表层单板称为面板和底板，中间层单板称为芯板，面底板及芯板统称为单板。单板一般由速生树木如速生杨、速生柳、桉树等树干旋切而成。由于旋切过程中遇到树皮树芯、虫眼、结疤、树干弯曲等多种原因，旋切出来的单板会存在各种缺陷。

针对单板的上述各种缺陷，传统的做法是由工人用刀片划掉缺陷部位，在划掉缺陷部位的同时也裁切出同样形状的补丁，然后用胶带固定补丁。为了提高效率，近些年有一些机械制造厂商实用新型了冲模以及刀模挖补机，利用气压或者液压将缺陷位置裁掉，露出补丁形状的洞，然后由工人拿着预先裁好的补丁填充并粘胶带。这种方式节约了工人用刀片划掉缺陷部位的时间，一定程度上节约了人力，提高了效率。但是，由于缺陷的位置、大小、形状不固定，冲裁缺陷部位时仍然需要工人根据缺陷的类型，选择匹配的模具，并且手工将板材移动到对应的模具下面，然后人工控制对应的开关进行裁切。冲裁完毕后，还需要选择相应大小和形状的补丁放到冲裁位置，然后进行粘胶，所花费的人力成本仍然较高。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种单板智能挖补机，以使单板缺陷的修补过程实现智能化，从而达到大幅降低人力成本的目的。

本实用新型提供一种单板智能挖补机，包括进料输送装置、冲压装置、出料输送装置、控制器和检测装置，所述进料输送装置、冲压装置和出料输送装置沿单板输送方向依次相邻设置，所述进料输送装置和所述出料输送装置用于沿纵向输送单板，所述冲压装置用于在单板上冲裁出用于放置补丁的孔洞；

所述进料输送装置上设置有图像采集装置和第一光电开关，所述图像采集装置用于采集移动到一图像采集区域内的单板的图像，所述第一光电开关用于检测单板是否移动到所述图像采集区域；

所述出料输送装置上设置有机械臂和第二光电开关，所述机械臂用于将补丁放置到对应的所述孔洞中，所述第二光电开关用于检测单板是否完全移动到所述出料输送装置上；

所述进料输送装置和所述出料输送装置连接，且相对所述冲压装置沿横向同步移动，或所述冲压装置相对所述进料输送装置和所述出料输送装置沿横向移动；

所述控制器与所述进料输送装置、所述冲压装置、所述出料输送装置、所述图像采集装置、所述第一光电开关、所述机械臂、所述第二光电开和所述检测装置电连接，所述检测装置用于对所述图像进行缺陷检测。

进一步地，所述进料输送装置的进料端设置有第三光电开关，所述第三光电开关用于检测单板是否放置到所述进料输送装置的进料端，所述第三光电开关与所述控制器电连接。

进一步地，至少在所述进料输送装置的出料端和至少在所述出料输送装置的进料端还设置有压辊装置，所述压辊装置包括安装架、多个安装在所述安装架上的压辊和用于使所述安装架上下移动的升降装置。

进一步地，所述升降装置包括设置在进料输送装置上的压辊支架、安装在所述压辊支架上的压辊电机、以及一端与所述压辊电机的输出轴连接、另一端与所述安装架的一端连接的连接绳，所述压辊电机位于所述安装架的上方，且与所述控制器电连接，所述安装架的另一端与所述进料输送装置活动连接。

进一步地，所述进料输送装置和所述出料输送装置通过一同步移动装置连接，所述同步移动装置包括横向移动装置、传动装置和驱动装置，所述进料输送装置和所述出料输送装置都与至少一个所述横向移动装置连接，所述传动装置与所有的所述横向移动装置连接，所述驱动装置用于驱动所述传动装置，所述驱动装置与所述控制器电连接。

进一步地，所述横向移动装置为带传动机构，所述带传动机构包括主动带轮、从动带轮、紧套于所述主动带轮和从动带轮上的传动带、以及设置在所述传动带上的连接块，所述连接块与所述进料输送装置或所述出料输送装置连接。

进一步地，所述传动装置为穿过所有的所述主动带轮的传动轴，所述传动轴与所述主动带轮同轴连接。

进一步地，所述横向移动装置为滚珠丝杠副，所述滚珠丝杠副包括丝杠和螺母，所述螺母与所述进料输送装置或所述出料输送装置连接。

进一步地，所述传动装置包括从动锥齿轮、主动锥齿轮和连接轴，所有的所述丝杠的同一端分别套装有一个所述从动锥齿轮，每个所述从动锥齿轮与一个所述主动锥齿轮啮合，所有的所述主动锥齿轮都同轴套装在所述连接轴上。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的一种单板智能挖补机，可以自动进料、自动识别单板上缺陷的位置以及大小并自动匹配对应的冲头，自动移动到相应的冲头下面进行冲裁，冲裁完毕后由机械臂自动将不同大小的补丁放到不同的缺陷位置，工人只需要用胶带将补丁固定即可，大大节省了人力成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本申请实施例提供的一种单板智能挖补机的一个视角下的立体图；

图2为本申请实施例提供的一种单板智能挖补机的另一个视角下的立体图；

图3为本申请实施例提供的一种单板智能挖补机的正视图；

图4为本申请实施例提供的冲压装置的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的进料输送装置和压辊装置的立体图；

图6为本申请一实施例提供的同步移动装置的结构示意图；

图7为本申请另一实施例提供的同步移动装置的结构示意图；

图8为本申请又一实施例提供的同步移动装置的结构示意图；

附图标记：

10-进料输送装置、11-第三光电开关、12-图像采集装置、13-第一光电开关、101-轨道、20-冲压装置、21-冲头、22-凹模、23-冲压气缸、24-支架、30-出料输送装置、31-机械臂、32-底座、33-存放槽、34-第二光电开关、40-控制器、50-同步移动装置、51-带传动机构、511-主动带轮、512-从动带轮、513-传动带、514-连接块、52-滚珠丝杠副、521-丝杠、522-螺母、53-传动装置、541-从动锥齿轮、542-主动锥齿轮、543-连接轴、551-带轮i、552-带轮ii、553-传动带i、56-驱动装置、60-压辊装置、61-安装架、62-压辊、64-压辊支架、64-压辊电机、65-连接绳。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本申请实施例中的“电连接”可以是基于线路的线路连接，也可以基于网络信号的通信连接，例如可以通过导线连接，又例如通过rs232口由导线连接，又例如通过rs485口由网线连接，又例如通过无线网络接口由蓝牙、4g/5g网络或wifi连接。

如图1-5所示，本申请实施例提供的一种单板智能挖补机，包括进料输送装置10、冲压装置20、出料输送装置30、图像采集装置12、第一光电开关13、机械臂31、第二光电开关34、检测装置附图未示出和控制器40，控制器40与上述所有设备都电连接。

进料输送装置10、冲压装置20和出料输送装置30沿单板输送方向依次相邻设置。进料输送装置10和出料输送装置30用于沿纵向输送单板，冲压装置20用于在单板上冲裁出用于放置补丁的孔洞。

进料输送装置10和出料输送装置30都可以是皮带输送机或辊筒输送机，由于单板的质量轻，选用辊筒输送机容易在输送过程中出现打滑现象，因此，进料输送装置10和出料输送装置30优选为皮带输送机，且皮带优选为同步带，便于实现精确的控制。

进料输送装置10上设置有图像采集装置12和第一光电开关13，图像采集装置12用于采集移动到一图像采集区域内的单板的图像，第一光电开关13用于检测单板是否移动到所述图像采集区域内。图像采集装置12包含一个或多个广角摄像头，摄像头通过支架固定在进料输送装置10的上方，第一光电开关13也位于进料输送装置10的上方，且第一光电开关13的信号发射端朝下。在单板的输送方向上，即在纵向上，第一光电开关13与图像采集装置12之间没有严格的位置关系，即第一光电开关13可以位于图像采集装置12的上游，这种情况下，当单板首次进入到第一光电开关13的感应范围内时，第一光电开关13产生一个信号，控制器40接收到该信号后可以根据预设的程序控制进料输送装置10将单板输送到图像采集装置12下方的图像采集区域内。第一光电开关13也可以位于图像采集装置12的下游，这种情况下，在进料输送装置10将单板向进料输送装置10的出料端方向输送过程中，当单板触发第一光电开关13后，控制器40使进料输送装置10停止工作，此时单板正好位于图像采集区域内。

在一个实施例中，如图1和图5所示，进料输送装置10的进料端上还设置有第三光电开关11，所述第三光电开关11用于检测单板是否放置到所述进料输送装置10的进料端，所述第三光电开关11与所述控制器40电连接。在进料输送装置10的进料端放上单板后，触发第三光电开关11，第三光电开关11再将信号反馈给控制器40，从而控制器40控制进料输送装置10开始工作，这样避免了没有上料时进料输送装置10空载运行。在一个实施例中，在进料输送装置10的进料端的两侧分别设置有一个第三光电开关11，且两个第三光电开关11之间为“和”的关系，即当两个第三光电开关11都被触发时，控制器40才控制进料输送装置10工作，这样避免单个第三光电开关11被误触发。

控制器40通常是电控箱，电控箱内至少包含有一台可以联网的微型计算机(可以是由单片机或树莓派作为运算单元)。当单板位于图像采集区域内时，图像采集装置12对该单板进行拍照，并将采集的图像传到控制器40，控制器40与检测装置进行交互通信，将该图像传到检测装置。

检测装置附图未示出可以包括用于进行图像处理和计算的服务器或主机，检测装置可以设置在本地，即与控制器40相同地点，也可以设置在其他地点，进行远程的连接并调用资源，该资源包括对图像处理、运行程序和计算等等，检测装置的具体硬件部分可以包括高性能nvidia显卡，具体软件部可以是计算机视觉(cv)相关的算法，包括直线检测算法(霍夫变换)用于检测皮子边界、边缘检测算子canny、sobel等用于识别孔洞结疤的边界，并可以基于深度学习的方法例如yolo,cnn进行孔洞结疤的识别、定位和分类。

检测装置将检测结果返回到控制器40，检测结果包含单板上缺陷的位置坐标、缺陷类型、缺陷大小以及匹配的冲头尺寸等信息，控制器40根据检测结果，控制进料输送装置10、冲压装置20和出料输送装置30工作。

如图1、2和4所示，冲压装置20至少包括冲头、凹模、冲压气缸、以及用于安装凹模和冲压气缸的支架。冲头的横截面形状通常设置为梭形，凹模与冲头相适应。冲头安装在冲压气缸的自由端。冲头、凹模和冲压气缸构成一组冲压组件，冲压装置20至少包括一组冲压组件。由于缺陷的大小不同，因此，冲压组件通常设置有多组。

进料输送装置10和出料输送装置30沿纵向输送单板，在冲裁缺陷部位时，还需要沿横向输送单板或者使冲压装置20沿横向移动，从而实现对缺陷部位的冲裁。在冲裁单板上的缺陷时，单板可能一端位于进料输送装置10上、另一端位于出料输送装置30上，因此，当进料输送装置10和出料输送装置30沿横向移动时，进料输送装置10和出料输送装置30应保持同步移动，此时，冲压装置20保持固定不动。当进料输送装置10和出料输送装置30都保持固定不动时，冲压装置20反而相对进料输送装置10和出料输送装置30沿横向移动。

当冲压装置20可以沿横向移动时，这种情况下，冲头可能会与凹模之间发生轻微的错位，从而导致冲裁失败、以及冲头和/或凹模的损坏。因此，在本申请的实施例中，优选进料输送装置10和出料输送装置30可以沿横向相对冲压装置20移动。

进料输送装置10和出料输送装置30通过同步移动装置50连接在一起，从而保持同步移动。进料输送装置10和出料输送装置30的连接方式可以是机械连接，也可以是电连接，优选为机械连接，这样连接可靠，能够保证稳定的同步移动。同步移动装置50包括横向移动装置51、传动装置53和驱动装置，进料输送装置10和出料输送装置30都与至少一个上述横向移动装置51连接，而所述传动装置53则与所有的所述横向移动装置51连接。驱动装置用于驱动所述传动装置53，并与所述控制器40电连接，驱动装置可以是伺服电机或步进电机。

横向移动装置51可以是带传动机构，也可以是滚珠丝杠副。

在一个实施例中，如图6所示，横向移动装置51为带传动机构，带传动机构的结构包括主动带轮511、从动带轮512、紧套于所述主动带轮511和从动带轮512上的传动带513、以及设置在所述传动带513上的连接块514，所述连接块514与所述进料输送装置10或所述出料输送装置30连接。这种情况下，由于主动带轮511的轴线方向保持平行或者重合，且与纵向保持一致，因此，传动装置53为穿过所有的所述主动带轮511的传动轴，所述传动轴与所述主动带轮511同轴连接，这样传动装置53的结构最简单。本申请实施例优选采取此种结构的横向移动装置51和传动装置53。

在一个实施例中，如图7和8所示，横向移动装置51为滚珠丝杠副，滚珠丝杠副的结构包括丝杠521和螺母522，所述螺母522与所述进料输送装置10或所述出料输送装置30连接。此时，在一个实施例中，如图7所示，传动装置53包括从动锥齿轮541、主动锥齿轮542和连接轴543，所有的所述丝杠521的同一端分别套装有一个所述从动锥齿轮541，每个所述从动锥齿轮541与一个所述主动锥齿轮542啮合，所有的所述主动锥齿轮542都同轴套装在所述连接轴543上。如图所示，在一个实施例中，如图8所示，传动装置53包括带轮i551、带轮ii552、以及紧套于带轮i551和带轮ii552上的传动带i553，优选传动带i553为同步带，带轮i551和带轮ii552分别套装在一根丝杠521上，且都与丝杠521同轴连接，其中一根丝杠521由驱动装置驱动。

控制器40根据检测结果，按照预设程序控制进料输送装置10、冲压装置20和出料输送装置30工作，从而将单板上所有缺陷部位都冲裁出用于放置补丁的孔洞。单板可以是一边被冲裁出孔洞，一边向出料输送装置30的出料端移动，即沿单板的输送方向一直向前移动，也可以是沿单板的输送方向来回移动。在单板向出料输送装置30的出料端移动的过程中，安装在出料输送装置30上的机械臂31抓取合适的补丁放到相应大小的孔洞中，直到所有的孔洞都放置了相应的补丁，此时单板仍然可能不是全部位于出料输送装置30上，因此，通过在出料输送装置30上安装的第二光电开关34来检测单板是否完全位于出料输送装置30上。当第二光电开关34被单板触发时，控制器40使出料输送装置30停止工作。接着再由工人用胶带将补丁粘贴固定在单板上。最后再由工人将该单板取下或者由工人手动操控控制器40，使出料输送装置30再次工作，从而将单板送出。

在一个实施例中，机械臂31安装在一个底座32上，底座32安装在出料输送装置30上，底座32上设置有多个用于放置不同规格的补丁的存放槽33，机械臂31上安装有吸盘，通过吸盘将补丁吸起来并放入到单板上相应的孔洞中。机械臂31的活动范围至少覆盖出料输送装置30的宽度方向。

在一个实施例中，至少在所述进料输送装置10的出料端和至少在所述出料输送装置30的进料端还设置有压辊装置60，所述压辊装置60包括安装架61、多个安装在所述安装架61上的压辊62和用于使所述安装架61上下移动的升降装置。通过升降装置将压辊62降下后，压辊62将单板压在进料输送装置10和出料输送装置30上，压辊62随着进料输送装置10和出料输送装置30的沿纵向的输送单板的动作而转动，保证单板在被输送过程中不会发生打滑现象，从而使冲压装置20在控制器40的控制下在冲裁出的孔洞的准确率保持在较高的水准。

在一个实施例中，所述升降装置包括设置在进料输送装置10上的压辊支架63、安装在所述压辊支架63上的压辊电机64、以及一端与所述压辊电机64的输出轴连接、另一端与所述安装架61的一端连接的连接绳65，所述压辊电机64位于所述安装架61的上方，且与所述控制器40电连接，所述安装架61的另一端与所述进料输送装置10活动连接。连接绳65可以是钢丝绳、尼龙绳和柔性铁丝/钢丝/铜丝等制成，压辊电机64收卷或释放连接绳65，从而使安装架61的上述一端绕铰接中心向上摆动或向下摆动。上述结构的升降装置，结构简单，体积小巧，成本低。

在一个实施例中，进料输送装置10和出料输送装置30都设置在轨道上，并在轨道上移动，移动方式可以是滑动，也可以是滚动，优选为滚动。在一个实施例中，在轨道的一侧或两侧设置有限位件，限位件可以是非接触式的接近开关，也可以是接触式的限位开关，限位件与控制器40电连接。限位件一方面可以起到限制进料输送装置10和出料输送装置30从轨道上滑落，另一方面可以起到复位作用，通过在控制器40的预设程序设置相应的复位程序，当单板上的全部缺陷部位都冲裁出孔洞后，控制器40控制进料输送装置10和出料输送装置30移动到横向上的初始位置或者零点位置，然后再将单板向出料输送装置30的出料端输送，进而完成后续的打补丁和粘胶带操作。回到零点位置再输送的好处是，工人可以在一个安全的区域内进行粘贴胶带的操作。

本实用新型的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。