一种粉体成型生产线及控制方法与流程

1.本发明涉及粉体成型技术领域，具体涉及一种粉体成型生产线及控制方法。


背景技术：

2.药柱是国家重要武器装备的关键零部件，各型号重要武器中使用广泛，而药柱大多由含能粉体模压成型产生，因此粉体成型是重要武器装备生产中的重要工序。
3.中大径含能药柱模压成型过程中的模具质量大，模具精密装配间隙小，粉体剂量大。而目前国内各生产企业的药柱生产过程大多由人工作业完成，在其生产过程存在生产效率低、安全风险高、操作人数多、劳动强度大、产品质量差的问题。
4.因此，为提升国防重要武器生产保障力，提升生产效率，减小安全风险和劳动强度，粉体成型自动化生产工艺装备具有迫切需求。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种粉体成型生产线，实现粉体成型为药柱的自动化生产，提高了生产效率，减小了安全风险和劳动强度。
6.此外，本发明还提供基于上述粉体成型生产线的控制方法。
7.本发明通过下述技术方案实现：
8.一种粉体成型生产线，包括沿着装配流程依次设置的装配装置、压制装置、冷却装置和分模装置，还包括用于向装配装置、压制装置、冷却装置和分模装置运输物件的运输装置，还包括控制系统；
9.所述装配装置用于将粉体药盒中的粉体装载至模具内；
10.所述压制装置用于将模具内的粉体压制成型为药柱；
11.所述冷却装置用于对成型后粉体的冷却；
12.所述分模装置用于将药柱取出模具；
13.所述控制系统用于实现粉体成型生产线的自动运行。
14.本发明所述粉体成型生产线能够实现分体自动装载至模具，粉体在模具内自动压制成型，然后自动运输至冷却装置处冷却，然后再自动运输至分模装置实现药柱和模具的分离，取出模具，实现了粉体成型为药柱的自动化生产，提高了生产效率，减小了安全风险和劳动强度。
15.进一步地，装配装置包括桁架和装配平台，所述桁架上设置有抓取机构，所述装配平台设置在抓取机构下方，所述装配平台上设置有初定位机构和二次定位机构，所述装配装置还包括放置在装配平台上的托盘，所述初定位机构用于实现对模具零部件进行定位，所述二次定位机构用于实现对托盘定位。
16.进一步地，初定位机构为定位小车，所述二次定位机构包括用于放置托盘的支撑座，所述托盘上设置有凹型块，所述支撑座的两侧对称设置有一对可伸缩的对中连杆，对中连杆上设置有与凹型块相配合的凸型块，所述凹型块和凸型块具有相同形状，具体形状可
不受限定，可以是v型。
17.进一步地，桁架上设置有与抓取机构相配合的视觉系统，所述抓取机构和视觉系统均与控制系统电连接。
18.进一步地，所述冷却装置包括冷却台和吹风装置，所述冷却台用于放置模具，所述吹风装置用于向冷却台对应位置吹扫冷风。
19.进一步地，冷却装置处配合设置有悬挂移载装置，所述悬挂移载装置用于将运输装置上的模具抓取至冷却装置或将冷却后的模具抓取至运输装置上，所述悬挂移载装置包括龙门架、移动悬架、第一气动关节机械臂和第一气动夹具；
20.所述龙门架安装于地面上，所述移动悬架安装于龙门架的顶部下方，所述第一气动关节机械臂一端安装在移动悬架上，另一端与第一气动夹具连接。
21.进一步地，分模装置处配合设置有立柱移载装置，所述立柱移载装置用于将运输装置上的模具抓取至分模装置，所述立柱移载装置包括立柱、第二气动关节机械臂、第二气动夹具；
22.所述立柱安装于地面上，所述第二气动关节机械臂一端与立柱连接，另一端与第二气动夹具连接。
23.进一步地，分模装置包括分模液压机、分模自识别系统和分模传送装置；
24.所述分模传送装置安装在分模液压机内且延伸至分模液压机外部，所述分模自识别系统安装在分模传送装置上，所述分模液压机、分模自识别系统与控制系统电连接。
25.本发明为了避免药柱下压式的分模方式对药柱产生冲击而存在安全隐患，使用分模液压机，保持含能药柱和模具底座位置不变，模套上移，退出含能药柱，过程对含能药柱完全无冲击，实现了药柱安全无损分模，分模过程自动运行，避免了人工现场作业面临的安全风险，并大幅减少分模时间，提高了生产效率和产品合格率，利用分模自识别系统，分模过程中通过图像计算分析，自识别系统监测判断分模过程总模套的退出状态，并给总系统发出模套与药柱完成分离命令，系统执行下一步分模动作，避免人工在药柱未完全分模时生产危险，从而提高安全性。
26.进一步地，还包括安装座，所述安装座上设置有滑轨，所述装配装置、压制装置、冷却装置和分模装置安装在安装座上且设置在滑轨上方；所述运输装置通过控制系统实现在滑轨内移动。
27.进一步地，分模装置的两侧均设置有装配装置、压制装置。
28.用于粉体成型生产线的控制方法，包括以下步骤：
29.s1、装配：通过控制系统控制装配装置实现将粉体药盒中的粉体装载至模具内；
30.s2、压制：运输装置将装载有粉体的模具运输至压制装置处，压制装置将模具内的粉体压制成药柱；
31.s3、冷却：运输装置将装载有药柱的模具运输至冷却装置处，并通过抓取单元将模具抓取至冷却装置中进行冷却处理；
32.s4、分模：运输装置将冷却后装载有药柱的模具运输至分模装置，通过抓取单元将模具抓取至分模装置内实现模具和药柱的分离；
33.所述运输装置、压制装置、冷却装置、分模装置均由控制系统控制。
34.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
35.1、本发明所述粉体成型生产线实现了粉体成型为药柱的自动化生产，实现了危险工序的人机隔离，提高了生产效率和安全性，减少了操作人员，降低了劳动强度。
36.2、本发明通过初定位机构、二次定位机构，利用视觉系统引导抓取机构和高精度的桁架作业，多规格模具重载自动定位、找正和装配；实现精确自动装配，并实时检测零部件尺寸规格，实时装配位置，反馈装配合格性，实现引导模具的柔性精密自动装配。
37.3、本发明研制出各工艺站点自动调度转运产品的双向运输装置，实现了模具及药柱在装配、压制、冷却、分模等工序之间的双向直线运载，转运效率成倍提升，降低了工人的劳动强度。
38.4、本发明采用分模液压机实现药柱和模具，在退出含能药柱的过程中对含能药柱完全无冲击，实现了药柱安全无损分模。
附图说明
39.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
40.图1为本发明粉体成型生产线的示意图；
41.图2为悬挂移载装置的结构示意图。
42.附图中标记及对应的零部件名称：
43.1-装配装置，2-压制装置，3-悬挂移载装置，4-冷却装置，5-立柱移载装置，6-分模装置，7-运输装置，8-控制系统，11-抓取机构，12-视觉系统，13-初定位机构，14-装配平台，15-二次定位机构，16-桁架，31-龙门架，32-移动悬架，33-第一气动关节机械臂，34-第一气动夹具，61-分模液压机，62-分模自识别系统，63-分模传送装置，100-安装座，200-立板。
具体实施方式
44.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
45.实施例1：
46.如图1所示，一种粉体成型生产线，包括沿着装配流程依次设置的装配装置1、压制装置2、冷却装置4和分模装置6，还包括用于向装配装置1、压制装置2、冷却装置4和分模装置6运输物件的运输装置7，还包括控制系统8，所述控制系统8用于实现粉体成型生产线的自动运行；
47.在本实施例中，所述装配装置1、压制装置2、冷却装置4和分模装置6均安装在安装座100上，所述安装座100上设置有滑轨，所述装配装置1、压制装置2、冷却装置4和分模装置6设置在滑轨上方；所述运输装置7通过控制系统8实现在滑轨内移动，所述滑轨可以采用直线滑轨，所述运输装置7可以采用滑块，所述滑块在控制系统8的驱动下实现在直线滑轨上做往复运动，所述控制系统8包括控制器。
48.作为优选的，在安装座100的上端面设置欧多个立板200，所述立板200的下端设置用于通过运输装置7的通槽，多个立板200用于将粉体装配、冷却和拆分隔离。
49.所述装配装置1用于将粉体药盒中的粉体装载至模具内；
50.具体地，所述装配装置1包括桁架16和装配平台14，所述桁架16上设置有抓取机构11，所述装配平台14设置在抓取机构11下方，所述装配平台14上设置有初定位机构13和二次定位机构15，所述装配装置1还包括放置在装配平台14上的托盘，所述初定位机构13用于实现对模具零部件进行定位，所述二次定位机构15用于实现对托盘定位；所述桁架16上设置有与抓取机构11相配合的视觉系统12，所述抓取机构11和视觉系统12均与控制系统8电连接。
51.其中，所述初定位机构13主要由定位小车、自动定位机构等部分组成，模具零部件置于定位小车的固定位置。定位小车将模具部件运送至装配位置，小车达到后，控制系统自动判断，定位机构自动运行，实现小车定位并固定，从而实现品模具的初定位。所述二次定位机构15主要由支撑座，托盘放置于支撑座中心位置，支撑座两侧面设置有一对对称安装的对中连杆，每个对中连杆上安装有两个凸型v型块，托盘底座下安装有滚珠，托盘每个侧面安装有两个凹型v型块；
52.工作过程为，托盘放置于支撑座上，支撑座两侧面的对中连杆缩回，控制系统发出定位动作指令后，中连杆同时伸出，对中连杆上两个凸型v型块与托盘每个侧面的凹型v型块无间隙接触，实现托盘在水平位置的定位。
53.所述抓取机构11采用三爪自动定心机构，所述视觉系统12包括成一对相机镜头组件、相机支架、抓取旋转机构、算法及软件等部分组成。其连接关系是相机镜头组件通过相机支架成角度对称分布安装在抓取旋转机构的上端，机械手与相机镜头组件均连接至控制系统。
54.本实施例基于双目视觉的柔性自动装配方法及装置初次安装后，对控制系统进行标定，将二组相机镜头组件所组成的双目视觉系统的坐标系与机械手的空间坐标系重合，建立统一的空间坐标系；
55.装配生产时，启动控制系统，机械手运动带动抓取旋转机构和相机镜头组件到达零部件运载装置的上方，二组相机镜头同时对零部件运载装置上的各零部件进行倾斜图像拍摄，将所得到的图像数据传输至控制系统，控制系统通过不同颜色灰度分析，精确获取图像中各零部件端面，控制系统根据图像数据计算得到各零部件的高度和端面大小尺寸和所处的平面坐标位置，再通过控制系统计算转换，得到零部件运载装置上的各零部件的相关高度尺寸、端面尺寸和各坐标位置；控制系统再根据计算得到的各零部件尺寸，与控制系统数据库中的所需要生产的产品尺寸数据进行自动比对、匹配和判断各零部件的正确性，并根据产品各零部件的装配顺序和计算得到的各零部件的平面坐标位置和高度位置，机械手运动带动抓取旋转机构和二组相机镜头组件依次到达需要抓取的单个零部件正上方固定位置，再次对当前需要抓取装配的单个零部件进行倾斜图像拍摄，并将本次得到的图像数据传输至控制系统，精确计算当前需要抓取装配的零部件的准确平面和和高度坐标位置坐标，机械手坐标位置准确依次抓取需要装配的零部件。
56.抓取有零部件的机械手根据控制系统命令运动至所需的组合件运载体上方，二组相机镜头组件对组合件运载体进行倾斜图像拍摄，控制系统根据提取图像的数据参数，精确计算组合件运载体的相关尺寸和坐标位置，并再次根据机械手上抓取的零部件尺寸和组合件运载体的相关尺寸和坐标位置，自动计算本次装配工序机械手的运动轨迹，精确完成该次装配工序。
57.同理机械手依次抓取后续零部件，运动至已完成前工序零部件装配的组合件运载体上方，二组相机镜头组件对组合件运载体进行倾斜图像拍摄，控制系统根据工艺需要提取图像信息并计算当前装配工序零部需件被装配位置的坐标信息，结合当前装配的零部件尺寸再次自动计算本次装配工序机械手的运动轨迹，精确完成本次零部件装配工序，依次类推，完成其它零部件的自动精确装配。
58.所述压制装置2用于将模具内的粉体压制成型为药柱；
59.所述压制装置2采用液压缸进行压制。
60.具体地，压制装置2包括固定架，所述固定架上设置有液压缸，所述固定架设置在滑轨上方，且固定架能够允许运输装置7通过。
61.所述冷却装置4用于对成型后粉体的冷却，所述冷却装置4处配合设置有悬挂移载装置3，所述悬挂移载装置3用于将运输装置7上的模具抓取至冷却装置4或将冷却后的模具抓取至运输装置7上，如图2所示，所述悬挂移载装置3由龙门架31、移动悬架32、气动关节机械臂33、气动夹具34、操作手柄和气控系统等部分组成，龙门架固定安装于地面上，移动悬架安装于龙门架下方，气动关节机械臂安装于移动悬架下方，气动关节机械臂下端设置有气动夹具和操作手柄，气控系统固定安装在气动关节机械臂上端；
62.悬挂移载装置3的工作过程为，人工掌控操作手柄及其控制按钮，第一气动关节机械臂的位置移动具上方，人工操作按钮将第一气动夹具自动打开后将模具夹持，人工掌控操作手柄平移移动悬架的水平位置和转动、平移及升降第一气动关节机械臂，实现夹持的模具在空间六个自由度方向上的移动至需要位置后通过按钮打开夹具放下产品，实现产品的移载。
63.所述冷却装置4主要由冷却台、吹风装置、测温装置、计时装置等部分组成。单套模具产品放置在冷却台的对应工位后，吹风装置运行，通过风冷方式使模具及产品降温，模具冷却过程中测温装置、计时装置实时监测模具的温度冷却时间，单套模具的温度和时间达到冷却工艺要求状态后，传至生产线控制系统，系统自动进入下一转运退模等工序流程。
64.所述分模装置6用于将药柱取出模具，所述分模装置6处配合设置有立柱移载装置5，所述分模装置6设置在安装座100上滑轨的一侧，所述立柱移载装置5与分模装置6同侧布置，所述立柱移载装置5用于将运输装置7上的模具抓取至分模装置6，所述立柱移载装置5由立柱、第二气动关节机械臂、第二气动夹具、操作手柄和气控系统等部分组成，立柱固定安装于地面上，第二气动关节机械臂安装于立柱上端，第二气动关节机械臂下端设置有气动夹具和操作手柄，气控系统固定安装在气动关节机械臂上端。
65.立柱移载装置5工作过程为，人工掌控操作手柄及其控制按钮，第二气动关节机械臂的位置移动具上方，人工操作按钮将第二气动夹具自动打开后将模具夹持，人工掌控操作手柄将第二气动关节机械臂绕立柱中心转动、平移及升降，实现夹持的模具在空间六个自由度方向上的移动需要位置后通过按钮打开夹具放下产品，实现产品的移载。
66.具体地，所述分模装置6包括分模液压机61、分模自识别系统62和分模传送装置63；
67.所述分模传送装置63安装在分模液压机61内且延伸至分模液压机61外部，所述分模自识别系统62安装在分模传送装置63上，所述分模液压机61、分模自识别系统62与控制系统8电连接。
68.具体地，所述分模液压机61采用现有技术，结构如专利(202010817587.0)中公开所示；所述分模自识别系统62主要由相机、镜头和分模自识别算法软件构成，相机和镜头固定安装于分模液压机侧面，并朝向分模液压机中心，分模自识别系统通过相机拍照，图像的灰度差计算退模的准确分界限，该系统实时拍照和自动计算跟踪退模过程，不断反馈达到是否达到分界限的状态，从而判断完成是否退模的状态；所述分模传送装置63主要由滑台、动力丝杠组件和夹持机构组成，动力丝杠组件安装在滑台下方，驱动滑台水平运动，夹持机构固定安装在滑台上，所述分模传送装置63用于将拆分后的药柱移出分模液压机61。
69.具体地，分模过程为：
70.保持含能药柱和模具底座位置不变，采用分模液压机61的模套抓取模具上移，使模具退出含能药柱，过程对含能药柱完全无冲击，实现了药柱安全无损分模，分模过程自动运行；利用分模自识别系统，分模过程中通过图像计算分析，自识别系统监测判断分模过程总模套的退出状态，并给总系统发出模套与药柱完成分离命令，系统执行下一步分模动作，避免人工在药柱未完全分模时生产危险，从而提高安全性。
71.本实施例的工作整体流程(控制方法)如下：
72.包括以下步骤：
73.s1、装配：通过控制系统8控制装配装置1实现将粉体药盒中的粉体装载至模具内；
74.具体地，人工将模具输送至装配平台14，初定位机构13将模具初定位，二次定位机构15将托盘精确定位，视觉系统12计算模具外部轮廓尺寸、准确平面位置、高度位置参数，并将各参数反馈到控制系统8，控制系统8控制桁架16，通过抓取机构11抓取模具、粉体药盒等，并在托盘内逐个装配为整体，将粉体药盒内的粉体自动导入模具内，并将空的粉体药盒自动放置于原处，完成粉体及模具的自动装配。
75.s2、压制：运输装置7将装载有粉体的模具运输至压制装置2处，压制装置2将模具内的粉体压制成药柱；
76.具体地，完成粉体及模具的装配后，运输装置7将载有粉体及模具的托盘放置在压制装置2内，运输装置7离开压制装置2，通过控制系统8远程启动压制装置2运行将模具内的粉体压制成药柱。
77.s3、冷却：运输装置7将装载有药柱的模具运输至冷却装置4处，并通过抓取单元将模具抓取至冷却装置4中进行冷却处理；
78.具体地，运输装置7再次至压制装置2将载有压制完成的药柱和模具的托盘运输至冷却装置4处；悬挂移载装置3将托盘内的药柱及模具组合体整体装夹并置于冷却装置4内将模具及内部药柱进行冷却，运输装置7将空的托盘运载返回至装配装置1。
79.s4、分模：运输装置7将冷却后装载有药柱的模具运输至分模装置6，通过抓取单元将模具抓取至分模装置6内实现模具和药柱的分离；
80.具体地，模具及药柱的冷却时间达到设定时间后，运输装置7自动到达冷却装置4处，悬挂移载装置3将药柱及模具组合体放置于运输装置7上，运输装置7自动运载将药柱及模具组合体至分模装置6处，立柱移载装置5自动装夹将药柱及模具组合体并放置于分模装置6的分模传送装置63的滑台上，夹持机构的伸出，将模具夹持定位并固定在滑台上，通过动力丝杠组件的转动驱动滑台由分模液压机外运动至模液压机的内的中心点位置，通过控制系统8远程启动分模装置6，由分模装置6的分模液压机61自动夹持模具上下移动，并通过
分模自识别系统62自动判断模具的拆分状态是否达到设定要求，逐步将药柱及模具组合体进行拆分为零部件，并逐步由模传送装置63传出至分模液压机61外，夹持机构的缩回，完成粉体成型的全部工艺过程，人工将药柱产品移出生产区域，进入下一个产品生产过程。
81.实施例2：
82.本实施例基于实施例1：
83.所述分模装置6的两侧均设置有装配装置1、压制装置2。
84.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
85.需要注意的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。