一种送料装置、送料系统和送料方法与流程

本发明涉及送料领域，特别是涉及一种送料装置、送料系统和送料方法。

背景技术：

船体外板加工是船体结构加工中的一项重要环节，其加工质量与效率直接影响到船舶建造的质量与周期。目前船舶行业的传统曲板加工方式仍然依靠水火弯板方法，该方法加工严重依赖人工经验，存在劳动强度大、效率低，质量控制难、作业环境差等实际问题。现代造船，大量使用低合金高强度钢已成为趋势和常态，对于这些高强度大厚度钢板而言，过多的采用水火弯板会对钢材材料性能造成一定的影响，直接影响到船舶性能。

为此板材的多点成型冷加工设备是解决上述难题的有效途径。船舶三维数控弯板机是我国最新研制的大型船舶曲板冷成型设备。该设备采用多点冷成型技术，可有效避免传统热加工对于材料性能和成形质量的不良影响，压模采用专利技术可以有效解决曲板冷加工过程中的压痕、折皱等问题，极大减少作业人员的劳动负荷，显著提升曲板加工质量和生产效率，实现了曲板加工由传统手工作业向数字化加工的转变。

但是，曲板板料的加工过程中，曲板送、出料环节，目前采用人工送料方式，存在较多实际问题。例如，所用的吊具采用挂钩或永磁铁磁吸工装,需要作业人员手工安装固定，每次起吊作业都需要重复卸载、试吊、固定等规定步骤，劳动强度大，过程繁琐。而且由于磁铁的磁力恒定，如果曲板板厚较薄的情况下，容易将曲板下弯板机的下压模组件一起吸起，造成弯板机故障。又例如，现有的送料车采用钢丝吊方式运送钢板，由于没有固定装置，钢板吊起悬空时，容易产生左右或前后晃动，影响曲板的精确定位，而且定位完全依靠人工目测，容易造成曲板定位偏差，间接影响曲板整体的加工精度。由于船用曲板形状不规则而且大小不一，曲板在起吊之前，重心较难判断及其容易造成重心偏移，吊运过程中存在失稳情况，造成安全隐患。

技术实现要素：

本发明要解决目的是提供一种起吊方便、运输稳定的一种送料装置、送料系统和送料方法。

为实现上述目的，本发明提供一种送料装置，包括行走机构、主门架和抓取机构；所述抓取机构设置在主门架上，且可沿着y方向移动；该抓取机构包括可沿着z方向移动的抓手部；所述行走机构设置在主门架上，驱动所述主门架沿着x方向移动。

优选的，所述行走机构包括沿着x方向延伸的轨道、沿着所述轨道移动的行走部和驱动所述行走部行走的行走驱动电机；所述行走部设置于所述主门架上。

优选的，还包括第一驱动机构，所述主门架包括沿着y方向延伸的主门梁，所述第一驱动机构包括沿着主门梁部布置的齿条、连接于所述抓取机构的第一驱动电机和设置在所述第一驱动电机输出轴上的齿轮，所述齿轮与齿条啮合。

优选的，所述抓取机构还包括抓取支架、第二驱动机构、以及悬接件；所述第二驱动机构为卷扬机，所述悬接件的一端连接所述抓取部，另一端卷绕于所述卷扬机的绳筒上。

优选的，所述悬接件还包括第一剪叉臂，所述第一剪叉臂的一端与抓取支架连接，另一端与抓手部连接。

优选的，所述抓手部包括设置与所述悬接件固定连接的抓取座和转动设置在所述抓取座上的抓取盘，所述抓取盘上均布有电磁铁。

优选的，还包括至少可沿着z方向移动的两个夹持机构，所述夹持机构包括位于所述主门架内的夹持部；至少两个所述夹持机构的夹持部相向布置，且可朝着彼此相向移动。

优选的，还包括第三驱动机构；所述夹持机构还包括夹持座、第四驱动机构和第二剪叉臂；所述主门架纵梁上设置有与所述夹持座滑动配合的导轨，所述第三驱动机构包括布置在所述主门架纵梁上的第三驱动电机以及第一螺母丝杆副，所述夹持座位于所述螺母丝杠副的螺母座上；所述夹持座上开设有滑动槽，所述滑动槽内设置有滑块，所述第四驱动机构包括布置在所述夹持座上的第四驱动电机和第二螺母丝杆副，所述滑块位于所述第二螺母丝杠副的螺母座上；所述剪叉臂的一端连接在所述夹持座上，另一端连接在所述夹持部上；所述剪叉臂位于所述夹持座上的第一端部与滑块连接。

本发明还提供一种送料系统，包括行走机构、主门架、抓取机构、设置在所述主门架上的摄像模块、以及分析控制模块；所述抓取机构设置在主门架上，且可沿着y方向移动；该抓取机构包括可沿着z方向移动的抓手部；所述行走机构设置在主门架上，驱动所述主门架沿着x方向移动；所述分析控制模块分别与所述摄像模块、抓取机构、抓取部和行走机构通讯连接，所述摄像模块用于采集板料位姿信息和抓手部位姿信息，所述分析控制模块基于接收到所述摄像模块采集的板料位姿信息和抓手部位姿信息，分别控制所述抓取机构在y方向运动、所述抓手部在z方向上运动和所述主门架在x方向上运动。

优选的，所述摄像模块获取板料图像、抓手图像和环境图像，所述分析控制模块根据所述板料图像、抓手部图像和环境图像分析得到板料位置信息、抓手部位置信息和抓取部抓取板料的抓取点，并且发送行走机构的位移指令发送至行走机构，控制行走机构移动至沿着x方向预定距离，发送抓取机构的位移指令发送至抓取机构，控制抓取机构沿着y方向移动预定距离；发送抓手部的位移指令发送至抓取部，用于驱动抓取部沿着z方向移动至预定距离并抓取板料。

优选的，所述分析控制模块基于所述板料图像得到板料重心位置信息，确定所述抓手部抓取板料的抓取点。

优选的，还包括至少可沿着z方向移动的两个夹持机构，所述夹持机构包括位于所述主门架内的夹持部；至少两个所述夹持机构的夹持部相向布置，且可朝着彼此相向移动；所述分析控制单元与所述夹持机构通讯连接，且根据接收分析所述摄像模块采集的板料位姿信息和抓手部位姿信息，控制所述夹持机构沿着z方向移动和夹持部相向移动，夹持所述抓取部上抓取的物料。

优选的，所述摄像模块获取板料图像、抓手图像和环境图像，所述分析控制模块根据所述板料图像、抓手图像和环境图像分析得到板料的重心、板料的位置信息、抓手部的位置信息以及抓手部抓取板料的抓取点，并且发送行走机构的位移指令发送至行走机构，控制行走机构移动至沿着x方向预定距离，发送抓取机构的位移指令发送至抓取机构，控制抓取机构沿着y方向移动预定距离；发送抓手部的位移指令发送至抓取部，用于驱动抓取部沿着z方向移动至预定距离并抓取板料。

本发明还提出一种送料方法，采用上述的送料系统，包括如下步骤：s1、分析控制单元基于摄像模块采集的板料位姿信息和抓手部位姿信息，确定抓取部抓取板料的抓取点，s2、所述分析控制单元控制主门架在x方向上移动，直到抓取机构运动至于板料的抓取点在x方向上的位置；所述分析控制单元控制抓取机构在y方向上移动，直到抓取机构运动至于板料的抓取点在y方向上的位置；所述分析控制单元控制抓取机构在z方向上移动，直到抓取机构运动至于板料的抓取点在z方向上的位置，并控制抓手部抓取板料；s3、所述分析控制单元控制所述板料移动至预定位置。

优选的，所述摄像模块获取板料图像、抓手图像和环境图像，所述分析控制模块根据所述板料图像、抓手部图像和环境图像分析得到板料的位置信息、抓手部的位置信息以及板料重心信息，在执行步骤s1时，所述板料的抓取点为板料的重心位置。

优选的，所述送料系统还包括至少可沿着z方向移动的两个夹持机构，所述夹持机构包括位于所述主门架内的夹持部；至少两个所述夹持机构的夹持部相向布置，且可朝着彼此相向移动；所述分析控制单元与所述夹持机构通讯连接；在执行步骤s4时，根据接收分析所述摄像模块采集的板料位姿信息和抓手部位姿信息，控制所述夹持机构沿着z方向移动和夹持部相向移动，对悬停的板料姿势进行调整，直到板料落入预定位置的范围内。

如上所述，本发明涉及的一种送料装置、送料系统和送料方法，具有以下有益效果：结构简单，操作方便，适用范围广，且可根据实际板料的形状，自动配置进、出料方案；运输过程中，可有效避免曲板在吊运过程中出现的摇晃、定位难等问题，可替代传统凭人工经验送料，实现各类复杂形状的曲板智能上下料作业，满足各种复杂形状的船体外板加工要求，具有较好的推广价值。

附图说明

图1为本发明一种送料系统的示意图。

图2为本发明一种送料系统的另一示意图。

图3为本发明一种送料系统的另一示意图。

图4为本发明中一种送料系统中抓取机构的部分示意图。

图5为本发明中一种送料系统中抓手部的示意图

图6为本发明一种送料系统的另一示意图。

附图标记：

100、主门架；101、主门梁；102、纵梁；110、第一驱动电机；111、齿条；112、齿轮；200、抓取机构；210、抓手部；220、抓取支架；221、卷扬机；222、卷筒；223、定滑轮；230、悬接件；231、第一剪叉臂；232、钢绳；240、抓取座；250、抓取盘；251、电磁铁；260、定滑轮；300、行走机构；310、行走轨道；320、行走部；330、行走驱动电机；400、夹持机构；410、夹持座；420、夹持部；430、第二剪叉臂；440、导轨；450、第三驱动电机；460、第四驱动电机；470、滑块；500、摄像模块；600、板料。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，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。

如图1、图2和图4所示，本发明一种送料装置提供的一种实施例，包括行走机构300、主门架100和抓取机构200；抓取机构200设置在主门架100上，且可沿着y方向移动；该抓取机构200包括可沿着z方向移动的抓手部210；行走机构300设置在主门架100上，驱动主门架100沿着x方向移动。

由于板料600放置的位置相对固定，抓取机构200通过在y方向移动、抓手部210在z方向移动，主门架100在x方向移动，从而使得抓手部210在物料合适的位置抓取板料600，并且随着主门架100沿着x方向移动至预定位置。本发明结构简单，操作方便，适用范围广，方便对曲型板料的运输，可替代传统凭人工经验送料，实现各类船舶复杂曲板的智能上下料作业。

在本实施例中，x方向依次划分为板料送料区、板料加工区和板料出料区。板料600在送料区内被起吊，经过送料区被运送至板料加工区，在加工区内板料被下放至加工模座内进行加工，加工完毕后，板料被重新起吊，并从出料区移出。

行走机构300包括沿着x方向延伸的行走轨道310、沿着行走轨道310移动的行走部320和驱动行走部320行走的行走驱动电机330；行走部320设置于主门架100上。行走轨道310一般由送料区延伸至出料区。行走驱动电机330驱动行走部320沿着行走轨道310由送料区移动至加工区，再移动至出料区。

如图1所示，在本实施例中，该送料装置还包括第一驱动机构，主门架100包括沿着y方向延伸的主门梁101，第一驱动机构包括沿着主门梁101部布置的齿条111、连接于抓取机构200的第一驱动电机110和设置在第一驱动电机110输出轴上的齿轮112，齿轮112与齿条111啮合。第一驱动电机110启动，第一驱动电机110输出轴的齿轮112在齿条111上相对移动，带动抓取机构200沿着y方向移动。

如图2、图3和图6所示，在本实施例中，抓取机构200还包括抓取支架220、第二驱动机构、以及悬接件230；第二驱动机构位于抓取支架220上，第二驱动机构为卷扬机221，悬接件230的一端连接抓手部210，另一端卷绕于卷扬机221的卷筒220上。卷扬机221启动，卷筒200带动悬接件230卷扬，进而带动抓手部210沿着z方向上下移动。其中，悬接件230还包括钢绳232和第一剪叉臂231，钢绳232绕在卷筒220上，第一剪叉臂231的一端与抓取支架220连接，另一端与抓手部210连接。第一剪叉臂231能够使得悬挂在主门架100上的抓手部210尽量少晃动。在本实施例中，悬接件230包括两个第一剪叉臂231，分别固定在抓取座240的两侧。优选的，夹持支架220还设置有定滑轮223，钢绳232一端连接卷筒222，另一端连接抓手部210，中间绕过位于抓取支架220上的定滑轮223。

如图4和图5所示，抓手部210包括设置与悬接件230固定连接的抓取座240和转动设置在抓取座240上的抓取盘250，抓取盘250上均布有电磁铁251。抓取盘250沿着转动轴线转动，该转动轴线与悬挂件210位于同一直线上，转动的抓取盘250可以对抓取盘250抓住的物料姿态进行旋转调整。在本实施例中，电磁铁251均布于抓取盘250的外周，用于抓取板料600。通电时，电磁铁251吸引板料600，对板料600进行抓取；断电时，电磁铁251放开板料600，使得板料600落入预定区域。

如图1和图2所示，该送料装置还包括至少可沿着z方向移动的两个夹持机构400，夹持机构400包括位于主门架100内的夹持部420；至少两个夹持机构400的夹持部420相向布置，且可朝着彼此相向移动。夹持部420可以沿着z向上下移动，用于夹持板料，防止物料摆动，也可以与转动的抓取盘250进行配合，对板料的姿态做局部的调整。也就是说，抓取盘250上的板料悬停在一定高度时，夹持部420首先在z向上移动至与板料600同一高度。由于夹持部420相向移动时，两个夹持部420伸长的长度可以不一致，并且通过顶住所述板料600绕着转动轴线转动，对板料的位姿进行微调，最终，相向的夹持部420共同夹持住板料600，对板料600的位姿进行固定。在板料600被移动至加工区时，可以通过夹持机构400实现板料位姿的微调和位姿固定，最终使得板料600被下放至加工模座内。

如图1和图2所示，该送料装置还包括第三驱动机构；夹持机构400还包括夹持座410、第四驱动机构和第二剪叉臂430；主门架100的纵梁102上设置有与夹持座410滑动配合的导轨440，第三驱动机构包括布置在主门架100的纵梁102上的第三驱动电机450以及第一螺母丝杆副，夹持座410位于螺母丝杠副的螺母座上；夹持座410上开设有滑动槽(图中未示出)，滑动槽内设置有滑块470；第四驱动机构包括布置在夹持座410上的第四驱动电机460和第二螺母丝杆副，滑块470位于第二螺母丝杠副的螺母座上；第二剪叉臂430的一端连接在夹持座410上，另一端连接在夹持部420上。由于第二剪叉臂的一端包括两个端部，且两个端部的靠近和远离运动，可以使得第二剪叉臂伸长或缩短。第二剪叉臂430靠近夹持座410上的一端的其中一个端部与滑块470连接，另一端部与夹持座430连接。通过第三驱动电机450的启动以及第一螺母丝杠副的传动，夹持座410可以随着第一螺母丝杠副的螺母座沿着主门架100的纵梁102移动，从而调整整个夹持机构400沿着z向上下移动。通过第四驱动电机460启动以及第二螺母丝杠副的传动，滑块470可以随着第二螺母丝杠副的螺母沿着z向相对于夹持座410上下移动。由于剪叉臂靠近夹持座410上的一端的其中一个端部与滑块470连接，另一端部直接连接在夹持座410上，滑块470的移动，带动剪叉臂两个端部的距离发生变化，进而使得带有夹持部420沿着y方向运动。在本实施例中，夹持部420为夹持块，该夹持块的工作面下端朝着另一夹持部420的方向延伸有承接块。

如图1所示，本发明一种送料系统的一种实施例，包括行走机构300、主门架100、抓取机构200、设置在主门架100上的摄像模块500、以及分析控制模块；抓取机构200设置在主门架100上，且可沿着y方向移动；该抓取机构200包括可沿着z方向移动的抓手部210；行走机构300设置在主门架100上，驱动主门架100沿着x方向移动；分析控制模块分别与摄像模块500、抓取机构200、抓手部210和行走机构300通讯连接，摄像模块500用于采集板料600位姿信息和抓手部210位姿信息，分析控制模块基于接收到摄像模块500采集的板料600位姿信息和抓手部210位姿信息，分别控制抓取机构200在y方向运动、抓手部210在z方向上运动和主门架100在x方向上运动。该送料系统，且可根据实际曲板的形状，自动配置进、出料，板料吊运起落精准，实现了板料输送的自动化，。

如图1、图2和图3所示，在本实施例中，摄像模块500获取板料图像、抓手图像和环境图像，分析控制模块根据板料图像、抓手部图像和环境图像分析得到板料600的位置信息、抓手部210的位置信息以及板料预定放置位置信息(也就是加工区的下模座区域)，并且发送抓取机构200的位移指令发送至抓取机构200，控制抓取机构200沿着y方向移动预定距离；发送抓手部210的位移指令发送至抓手部210，用于驱动抓手部210沿着z方向移动至预定距离并抓取板料600；发送行走机构300的位移指令发送至行走机构300，控制行走机构300移动至预定距离，使得板料600被运送至预定位置。通过摄像模块500与分析控制模块的配合实现了送料系统的自动输送物料。在本实施例中，摄像模块500可以是3d视觉装置等，能够适用各类形状的板料600、抓手部210等位姿的准备获取，进而使得板料600的抓取和输送更加准确。

当然，在本实施例中，送料系统中的行走机构300、主门架100、抓取机构200、抓手部210等设备结构与连接关系均可与上述的送料装置相同，均采用行走驱动电机330驱动主门架100沿着x向移动、第一驱动电机110驱动抓取机构200沿着y向移动、卷扬机驱动抓手部210沿着z向移动。分析控制单元与行走驱动电机330、第一驱动电机110和卷扬机221通讯连接，控制各个电机、卷扬机的启动与停止信号。

如图3和图6所示，优选的，本实施例中的送料系统，分析控制模块基于板料图像得到板料600的重心位置信息，确定所述抓手部210的抓取板料600的抓取点。分析控制模块基于板料600图像对板料600的型面进行拟合，进而识别出板料600的型心位置，由于板料600的密度在板料600中分布较为均匀。因此，可根据型心位置确定该板料600的重心位置，最终判定抓手部210的抓取位置(在这里也就是重心位置)后，进而控制抓手部210在板料600的抓取位置对其进行抓取，这就使得抓手部210在提起板料600时，板料大致处于平衡状态，减少了板料600的晃动。通过重心判定抓取点，使得抓手部210抓取板料600时，板料600的抓取平稳，可有效避免曲型板料600在吊运过程中出现的摇晃、定位难等问题。

如图1和图2所示，优选的，该送料系统还包括至少可沿着z方向移动的两个夹持机构400，夹持机构400包括位于主门架100内的夹持部420；至少两个夹持机构400的夹持部420相向布置，且可朝着彼此相向移动；分析控制单元与夹持机构400通讯连接，且根据接收分析摄像模块500采集的板料600位姿信息和抓手部210位姿信息，控制夹持机构400沿着z方向移动和夹持部420相向移动，夹持抓手部210上抓取的物料。板料600到达加工区时，需要将板料下放至加工模座内。分析控制单元对板料600此时的姿态信息进行判断，判定板料600是否能够正确落入加工模座内。根据板料600被扫描图像与加工模座区域信息，分析单元可以大致判断出，对板料的位姿是否需要调整。则分析控制单元控制夹持机构400移动夹持部420大致在z向上与板料600处于同一高度，通过左右两个夹持部420的调整，最终固定板料600的位姿，使得板料600的姿态能够正确落入出料位置。

如图1到图6所示，一种送料方法，采用上述送料系统对板料进行吊运，包括如下步骤：s1、分析控制单元基于摄像模块500采集的板料位姿信息和抓手部位姿信息，确定板料600的抓取点；s2、分析控制单元控制主门架100在x方向上移动，直到抓取机构200运动至于板料600待抓取点在x方向上的位置；分析控制单元控制抓取机构200在y方向上移动，直到运动板料600待抓取点的y方向上的位置；分析控制单元控制抓手部210在z方向上移动，并且控制抓手部210抓取板料600，并且起吊至预定高度；s3、分析控制单元控制主门架100带动板料600移动至预定位置，将板料600下放至该位置。该方法，操作方便，适用范围广，且可根据实际曲板实际形状和加工要求，自动配置进、出料方案，可有效避免曲板在吊运过程中出现的摇晃、定位难等问题，可替代传统凭人工经验送料，实现各类船舶复杂曲板的智能上下料作业，满足各种复杂形状的船体外板加工要求。

摄像模块500获取板料图像、抓手图像和环境图像，分析控制模块根据板料图像、抓手部图像和环境图像分析得到板料的位置信息、抓手部210的位置信息以及板料600重心信息，在执行步骤s1时，板料600的抓取点为板料600的重心位置，保证起吊后，板料600大致平衡。当然，吊起后，如发现板料600没有保持平衡，降下板料600重新计算并修正抓取点。对于板料是否平衡的校正也可以采用摄像模块的扫描板料的位姿和分析控制单元的判断。

送料系统还包括至少可沿着z方向移动的两个夹持机构400，夹持机构400包括位于主门架100内的夹持部420；至少两个夹持机构400的夹持部420相向布置，且可朝着彼此相向移动；分析控制单元与夹持机构400通讯连接；在执行步骤s4时，根据接收分析摄像模块500采集的板料600位姿信息和抓手部210位姿信息，控制夹持机构400沿着z方向移动和夹持部420相向移动，对悬停的板料600姿势进行调整，直到板料600以预定姿势放置在预定位置。在此过程中，摄像模块500扫描板料600的轮廓，分析控制单元据此判定该板料600是否能够落入加工区域内的下模座内，如果判定悬停板料600落入加工区域有偏差，分析控制单元控制位于主门架100两侧的夹持部420对板料600的位置进行微调，最终夹持着该板料600落入该下模座内。当然，在下模座加工完毕后的板料也可以通过上述方法从加工区调离出料区，在此就不再赘述。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。