一种基于视觉检测自动适应纸盒堆垛机及其控制方法与流程

本发明涉及纸盒生产加工领域，特别涉及一种基于视觉检测自动适应纸盒堆垛机及其控制方法。
背景技术：
：纸盒生产的主要工作流程包括印刷、剪裁、折叠、堆垛包装等工序。现有技术中的纸盒生产过程中，印刷、剪裁、折叠等工序已经出现比较先进的自动化生产设备，相对于传统生产线生产速度，自动化生产设备具有比较快的生产速度。但是由于生产的纸盒规格繁多、大小形状各异、包装数量和方式不一、质量检测技术只能依靠人力等原因，纸盒生产线中包装工序尚未形成自动化，更多的时候只能依靠人力完成。因此，纸盒生产中堆垛包装工序的智能制造、自动化技术升级是企业在提高产量、降低生产成本、降低管理压力、提高市场竞争力的必经之路。所以，对纸盒生产中的堆垛包装工序进行自动化升级极其重要。技术实现要素：本发明的主要目的是提出一种基于视觉检测自动适应纸盒堆垛机及其控制方法，旨在提高纸盒堆垛机堆垛包装过程的自动化程度。为实现上述目的，本发明提出的一种基于视觉检测自动适应纸盒堆垛机，所述纸盒堆垛机包括伺服升降底座，所述伺服升降底座上方设有可垂直升降的纸盒升降平台，所述纸盒升降平台顶面远离输送带的一端设有正面定位板与第一步进电机的推拉螺杆相连，所述纸盒升降平台顶面的两侧均设有侧面定位板与第二步进电机的推拉螺杆相连，所述正面定位板与所述侧面定位板共同对纸盒定位及堆垛；所述纸盒升降平台与所述输送带之间的上方设有用于检测纸盒的视觉摄像头安装于框架，所述框架上部还安装有截止气缸与挡板相连，所述截止气缸可推动所述挡板向输送带一端移动并阻止纸盒进入所述纸盒升降平台；所述视觉摄像头与主控制系统电路板电连接，所述主控制系统电路板还与堆垛机控制电路板电连接并实现所述纸盒升降平台的升降、所述正面定位板和所述侧面定位板对纸盒定位堆垛、所述挡板阻止纸盒进入所述纸盒升降平台顶面。优选地，所述伺服升降底座内部设有丝杆螺母结构，所述丝杆螺母结构的升降螺杆与所述纸盒升降平台底部垂直固定连接，所述伺服升降底座还设有升降导向轴与所述纸盒升降平台底部固定连接，所述升降螺杆被设置于所述伺服升降底座内的伺服电机驱动并配合所述升降导向轴使所述纸盒升降平台上升或下降。优选地，所述第一步进电机通过第一安装座固定连接于所述纸盒升降平台顶面，所述第二步进电机通过第二安装座固定连接于所述纸盒升降平台顶面。优选地，所述纸盒升降平台顶面还设有定位板导向轴，所述定位板导向轴两端均设有导向轴支座并固定于所述纸盒升降平台顶面，所述侧面定位板底部两侧均设有通孔与所述定位板导向轴相配移动。优选地，所述堆垛机控制电路板分别与驱动所述丝杆螺母结构的伺服电机、所述第一步进电机、所述第二步进电机、所述截止气缸电连接。优选地，所述主控制系统电路板和所述堆垛机控制电路板均为单片机电路板。本发明还提出一种使用基于视觉检测自动适应纸盒堆垛机的控制方法，包括以下步骤：1)输送带向所述纸盒堆垛机输送纸盒，所述视觉摄像头检测采集纸盒的图像信息，并将图像信息发送至所述主控制系统电路板，所述主控制系统电路板将图像信息与设定的纸盒尺寸参数和表面质量进行对比，并将对比运算结果转换为模拟信号发送至所述堆垛机控制电路板；2)若所述纸盒不符合尺寸及表面质量要求，则被排除处理；若所述纸盒符合尺寸参数和表面质量要求，所述堆垛机控制电路板控制所述伺服电机对所述丝杆螺杆驱动，并通过升降螺杆使所述纸盒升降平台升降至低于输送带顶面10cm，输送带推送纸盒进入所述纸盒升降平台顶面，所述堆垛机控制电路板控制第一步进电机将所述正面定位板向纸盒推移，所述堆垛机控制电路板还控制第二步进电机将所述侧面定位板向纸盒推移，所述正面定位板和所述侧面定位板共同对纸盒定位及堆垛；3)所述纸盒升降平台随着纸盒数量增多逐渐向下平移，堆垛于所述纸盒升降平台上的纸盒顶面低于输送带顶面10cm；当所述视觉摄像头检测所述纸盒升降平台上的纸盒数量达到预先设定数量时，所述堆垛机控制电路板控制所述截止气缸推动所述挡板抵触于输送带前端将纸盒进行抵挡，机械臂快速抓取所述纸盒升降平台上堆垛完的纸盒并进行包装；4)机械臂抓取纸盒完毕后，所述纸盒升降平台向上平移至低于输送带顶面10cm位置处，所述挡板被所述截止气缸向上提升，输送带再次向所述纸盒升降平台输送纸盒堆垛。本发明技术方案通过堆垛机控制电路板控制伺服电机驱动丝杆螺母结构，通过升降螺杆对纸盒升降平台进行上升或者下降；纸盒升降平台顶面设置第一步进电机对正面定位板进行推移，设置第二步进电机对侧面定位板进行推移，使得正面定位板和侧面定位板共同对纸盒进行定位及堆垛作业；通过视觉摄像头对纸盒进行表面质量及尺寸检测，采集相应图像信息进行比对，使得不符合尺寸和表面质量的纸盒被排除，即视觉摄像头精准完成纸盒质量检查环节工作，另外视觉摄像头对合格的纸盒堆垛数量进行实时统计；同时通过截止气缸推动挡板对纸盒输送进行阻挡，使得纸盒堆垛包装工作更加准确可靠。相对于现有技术，本发明能解放纸盒堆垛包装工作中的部分劳动力，避免质检过程容易受质检人员的经验、心情、周围环境等不稳定因素干扰，造成质量检测不稳定并最终导致产品质量不稳定，能够为企业降低管理压力和人力成本，提高企业生产能力和市场竞争力。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本发明基于视觉检测自动适应纸盒堆垛机的立体图；图2为本发明基于视觉检测自动适应纸盒堆垛机的主视图；图3为本发明基于视觉检测自动适应纸盒堆垛机的右视图；图4为本发明基于视觉检测自动适应纸盒堆垛机的俯视图；图5为本发明基于视觉检测自动适应纸盒堆垛机的工作示意图；图6为本发明基于视觉检测自动适应纸盒堆垛机的工作原理逻辑图。附图标号说明：标号名称标号名称1伺服升降底座11正面定位板2推拉螺杆12第一步进电机3第二步进电机13纸盒升降平台4导向轴支座14纸盒5定位板导向轴15输送带6侧面定位板16第二安装座7挡板17第一安装座8框架18升降导向轴9截止气缸19升降螺杆10视觉摄像头本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。参见图1至图5，本发明提出一种基于视觉检测自动适应纸盒堆垛机，纸盒堆垛机包括伺服升降底座1，伺服升降底座1上方设有可垂直升降的纸盒升降平台13，本实施例中，伺服升降底座1内部设有丝杆螺杆结构(图上未标示)，丝杆螺母结构的升降螺杆19与纸盒升降平台13底部垂直固定连接，升降螺杆19可带动纸盒升降平台13上升或下降，伺服升降底座1还设有升降导向轴18与纸盒升降平台13底部固定相连，伺服升降底座1的升降螺杆19被设置于伺服升降底座1的伺服电机(图上未标示)所驱动并配合升降导向轴18使纸盒升降平台13上升或者下降。本实施例中，通过采用丝杆螺母结构可准确将纸盒升降平台13进行上升或者下降，通过升降螺杆19与升降导向轴18共同配合，使纸盒升降平台13上升过程中不容易出现晃动并调整精准到位。纸盒升降平台13顶面远离输送带15的一端设有正面定位板11与第一步进电机12的推拉螺杆2相连，另外纸盒升降平台13顶面的两侧均设有侧面定位板6与第二步进电机3的推拉螺杆2相连，正面定位板11与侧面定位板6共同向纸盒进行靠拢从而实现对纸盒进行定位及堆垛。本实施例中，第一步进电机12通过第一安装座17固定连接于纸盒升降平台13顶面，而第二步进电机3通过第二安装座16固定连接于纸盒升降平台13顶面。纸盒升降平台13顶面还设有定位板导向轴5，定位板导向轴5的两端均设有导向轴支座4，导向轴支座4的底部固定安装于纸盒升降平台13顶面。而侧面定位板6底部设有通孔与定位板导向轴5相互配合并可使得侧面定位板6进行平移。本实施例中通过采用定位板导向轴6对侧面定位板6进行平移运动，从而使得侧面定位板6向纸盒方向进行移动更加准确可靠。本发明中，纸盒升降平台13与输送带15之间的上方还设有用于检测纸盒的视觉摄像头10，该视觉摄像头10安装于框架8上，其中。优选地，视觉摄像头10的拍摄方向垂直正对于输送带15，可对输送带15上的纸盒14进行检测纸盒14的表面质量及测算出相应的尺寸参数，最后录取相应的图像信息。安装于伺服升降底座1靠近输送带15侧壁的框架8还安装有截止气缸9，截止气缸9与挡板7相连，截止气缸9可推动挡板7向输送带15一端移动并阻止纸盒14进入纸盒升降平台13，在挡板7阻止纸盒14进入纸盒升降平台13时，挡板7的底部抵触于输送带15的上表面，对纸盒14运输起到拦截作用。本发明的实施例中，视觉摄像头10与主控制系统电路板电连接，主控制系统电路板还与堆垛机控制电路板电连接，从而控制并实现纸盒升降平台13的升或降、正面定位板11和侧面定位板6对纸盒14的定位及堆垛、截止气缸9和挡板7共同作用阻止纸盒14进入纸盒升降平台13顶面。为了实现上述功能，堆垛机控制电路板还分别与驱动伺服升降底座内丝杆螺母结构的伺服电机、第一步进电机12、第二步进电机3、截止气缸9电连接。同时，本实施例中的主控制系统电路板和堆垛机控制电路板均为单片机电路板。参见图5和图6，本发明还提出一种使用基于视觉检测自动适应纸盒堆垛机的控制方法，也详细描述了基于视觉检测自动适应纸盒堆垛机的工作原理，具体请见以下。首先输送带15通过平带对纸盒14进行运输，使得纸盒14运输方向朝向于纸盒升降平台13，设置于框架8上的视觉摄像头10对纸盒14的运输进行监控。优选地，视觉摄像头10的拍摄方向与输送带15垂直，从而使得视觉摄像头10能够准确地对纸盒14进行检测，检测出纸盒14的表面质量及相应的规格参数，并且将采集的纸盒14相关图像信息发送至主控制系统电路板，主控制系统电路板接受图像信息后，对视觉摄像头10采集到的图像信息与设定的纸盒14尺寸参数以及表面质量进行对比，并将对比运算结构转换为模拟信号并发送至堆垛机控制电路板。当视觉摄像头10检测到纸盒14的相关参数不符合设定尺寸和表面质量，则需被排除以及处理。当视觉摄像头10检测到的纸盒14符合相应尺寸参数和表面质量要求，堆垛机控制电路板控制伺服电机对丝杆螺母结构进行驱动，并通过升降螺杆19将纸盒升降平台13升降至低于输送带15顶面10cm位置处，从而使得输送带15顺利将纸盒14推至纸盒升降平台13顶面上，然后堆垛机控制电路板控制第一步进电机12将正面定位板11向纸盒14方向进行推移，另外堆垛机控制电路板还控制第二步进电机3将侧面定位板6向纸盒14方向进行推移，从而使得正面定位板11和侧面定位板6共同对纸盒14进行定位和堆垛。随着堆垛于纸盒升降平台13上的纸盒14数量不断增多，纸盒升降平台13则会相应并逐渐向下进行平移，但是最高位置的纸盒14顶面必须保持低于输送带15顶面10cm，从而使得纸盒14能够顺利堆垛于纸盒升降平台13上。当视觉摄像头10检测堆垛于纸盒升降平台13的纸盒数量达到预设定值后，堆垛机控制电路板控制截止气缸9推动挡板7抵触于输送带15前端，从而使得纸盒14暂时无法进入纸盒升降平台13上，然后通过机械臂快速抓取纸盒升降平台13上堆垛完的纸盒堆并进行最后的包装。机械臂(图上未标注)快速抓取纸盒堆完毕后，由于这时的纸盒升降平台13处于最低位置，堆垛机控制电路板控制并使纸盒升降平台13向上平移，并使纸盒升降平台13的顶面低于输送带14顶面的10cm位置处，同时挡板7则会被截止气缸9进行向上提升，然后输送带15启动并继续向纸盒升降平台13输送纸盒14进行堆垛。本发明通过堆垛机控制电路板控制伺服电机驱动丝杆螺母结构，通过升降螺杆19对纸盒升降平台13进行上升或者下降；纸盒升降平台13顶面设置第一步进电机12对正面定位板11进行推移，设置第二步进电机3对侧面定位板6进行推移，使得正面定位板11和侧面定位板6共同对纸盒14进行定位及堆垛作业；通过视觉摄像头10对纸盒14进行检测并采集相应图像信息进行比对，使得不符合尺寸和表面质量的纸盒14被检测排除，即视觉摄像头10完成纸盒14质量检查工作环节，另外视觉摄像头10对合格的纸盒堆垛数量进行实时统计，同时通过截止气缸9推动挡板7对纸盒输送进行及时阻挡，使得纸盒堆垛包装工作更加准确可靠。相对于现有技术，本发明的一种基于视觉检测自动适应纸盒堆垛机及其控制方法，能解放纸盒堆垛包装过程中的部分劳动力，避免质检过程容易受质检人员的经验、心情、周围环境等不稳定因素干扰，造成质量检测不稳定，最终导致产品质量不稳定，能够为企业降低管理压力和人力成本，提高企业生产能力和企业市场竞争力。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12