一种托盘检测线出入垛自动化系统的制作方法

1.本发明属于航天运输设备技术领域，尤其涉及一种托盘检测线出入垛自动化系统。


背景技术：

2.托盘检测线是利用现代化的光机电和计算机测控技术，对航空用集装箱托盘产品的外形尺寸、质量等性能进行检测的自动流水化作业线。出入垛抓手的抓取和放置是托盘检测线的第一步和最后一步，主要是将托盘通过抓取的方式放置在检测线的始端或从检测线末端卸载至堆码治具上。目前的托盘出入垛方式在运用方面存在许多问题：
3.1、目前出入垛方式一般为使用吊装作业或简易机械抓手。其中吊装作业需至少两人操作，效率低。另外吊装作业和机械抓手的局限性也在于不能识别堆垛的高度，每次抓取需要人工调整到合适位置，效率低。
4.2、托盘出入垛时，码放托盘高度不同，需要人工定位，随时调整高度，精度不足。甚至有时人工操作时间长，影响检测线自动流水化作业，甚至有时需要停止检测线等待人员操作完毕，效率低且安全性难以保证。
5.3、吊装托盘放置在检测线始端时，需要人工操作进行定位，精度低，定位不准会导致托盘在检测线上行进路线偏差，影响后续工程顺利进行。
6.4、机械抓手需要人工调整抓手位置并锁紧，效率低。


技术实现要素：

7.为解决现有托盘检测线出入垛方式存在的环境适应性不足的问题，本发明提供一种托盘检测线出入垛自动化系统，可以实现托盘从堆垛至检测线，或检测线至堆垛的移动自动化，自动化程度高，效率高，无需人员干预，安全可靠。
8.一种托盘检测线出入垛自动化系统，包括固定支架、控制模块以及安装于固定支架上的升降模块、行走模块、抓手装置，其中，抓手装置安装于升降模块上形成抓手组件后，再整体安装于行走模块上，控制模块包括码垛识别开关、行程开关组、位置开关组、限位开关组以及处理单元；
9.所述处理单元用于根据码垛识别开关识别堆垛上是否留有待检测托盘，根据行程开关组是否被触发来决定是否驱动抓取装置抓取托盘或释放托盘，根据位置开关组是否被触发来决定升降模块下降高度，根据限位开关组是否被触发来决定是否驱动升降模块上升或下降、是否驱动行走模块前进或后退。
10.进一步地，行程开关组包括第一行程开关和第二行程开关，限位开关组包括前限位开关、后限位开关、上限位开关；
11.出垛时，处理单元根据码垛识别开关识别堆垛上是否留有待检测托盘，若为是，则处理单元驱动升降模块带动抓手装置下降，直到安装于抓手装置上的第一行程开关被触发，抓手装置从码垛上抓取托盘；处理单元驱动升降模块带动抓取有托盘的抓手装置上升，
直到安装于升降模块的上限位开关被触发；处理单元驱动行走模块带动抓手组件前进，直到安装于行走模块上的前限位开关被触发；处理单元驱动升降模块带动抓取有托盘的抓手装置下降，直到安装于检测线上的第二行程开关被触发；处理单元驱动抓手装置将托盘释放于托盘检测线上，然后驱动升降模块带动抓手装置上升，直到安装于升降模块的上限位开关被触发；处理单元驱动行走模块后退，直到安装于行走模块上的后限位开关被触发；
12.入垛时，处理单元根据码垛识别开关识别检测线末端是否有需要出线入垛的托盘，若为是，则处理单元驱动升降模块带动抓手装置下降，直到安装于抓手装置上的第一行程开关被触发，抓手装置从托盘检测线上抓取托盘；处理单元驱动升降模块带动抓取有托盘的抓手装置上升，直到安装于升降模块的上限位开关被触发；处理单元驱动行走模块带动抓手组件前进，直到安装于行走模块上的前限位开关被触发；处理单元驱动升降模块带动抓取有托盘的抓手装置下降，直到安装于堆垛支撑钢架上的位置开关组中的其中一个位置开关被触发；处理单元驱动抓手装置将托盘释放于堆垛上，然后驱动升降模块带动抓手装置上升，直到安装于升降模块的上限位开关被触发；处理单元驱动行走模块后退，直到安装于行走模块上的后限位开关被触发。
13.进一步地，所述位置开关组包括在堆垛支撑钢架从上到下排布的多个光敏开关，且相邻光敏开关之间的高度差为托盘的高度，同时，处理单元根据抓手装置当前抓取的托盘在堆垛中的排序导通对应的光敏开关，则当抓手装置下降至当前导通的光敏开关位置处时，当前导通的光敏开关被触发，升降模块停止下降的同时，抓手装置将托盘释放于堆垛上。
14.进一步地，所述码垛识别开关、行程开关组、位置开关组、限位开关组均由光敏开关组成。
15.进一步地，所述固定支架由钢管焊接而成，且固定支架的整体尺寸与托盘检测线的尺寸匹配，且固定支架的底座通过螺栓固定连接于铁地板。
16.进一步地，所述升降模块包括竖直导轨、提升电机、齿轮以及齿条；其中，提升电机通过齿轮带动齿条运动，齿条再带动竖直导轨在垂直方向运动，最后由竖直导轨的作动带动抓手装置实现竖直方向的运动。
17.进一步地，所述行走系统包括水平导轨、行走电机、齿轮以及齿条机构；其中，行走电机通过齿轮带动齿条机构转动，齿条机构再带动水平导轨在水平方向运动，最后由水平导轨的作动带动抓手组件实现水平方向的运动。
18.进一步地，所述抓手装置包括托盘抓手、抓手支架、开合控制气缸以及关节轴承；其中，开合控制气缸在处理单元的控制下顶动抓手支架上的横支架，使横支架两侧的托盘抓手围绕各自的关节轴承旋转，实现抓取功能；开合控制气缸还在处理单元的控制下泄气归位，使横支架两侧的托盘抓手实现释放功能。
19.有益效果：
20.1、本发明提供一种托盘检测线出入垛自动化系统，通过码垛识别开关、行程开关组、位置开关组以及限位开关组等识别升降模块、行走模块以及抓手装置的状态和位置，再由处理单元根据识别结果驱动升降模块、行走模块以及抓手装置进行动作，可以实现托盘从堆垛至托盘检测线、从托盘检测线至堆垛的移动自动化，且自动化程度高，效率高，无需人员干预，安全可靠。
21.2、本发明提供一种托盘检测线出入垛自动化系统，通过安装于堆垛支撑钢架上的位置开关组识别堆垛的高度，使得升降模块下降至当前被抓取的托盘的理论堆叠高度时抓手装置能够自动释放托盘，不需要人工调整，效率高。
22.3、本发明提供一种托盘检测线出入垛自动化系统，通过安装于抓手装置上的第一行程开关识别抓手装置是否碰到托盘，若碰到则直接抓取，不需要人工调整抓手装置并锁紧，方便快捷、效率高。
23.4、本发明提供一种托盘检测线出入垛自动化系统，通过垂直方向运动的升降模块和水平方向运动的行走模块准确的将托盘放置在托盘检测线上，大大减小了托盘在托盘检测线上行进路线的偏差，有利于保证后续检测工程的顺利进行。
附图说明
24.图1为托盘检测线自动化出入垛系统整机结构示意图；
25.图2为升降模块和行走模块的结构示意图；
26.图3为抓手装置的结构示意图；
27.图4为出垛时处理单元的控制流程图；
28.图5为入垛时处理单元的控制流程图。
具体实施方式
29.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
30.如图1所示，一种托盘检测线出入垛自动化系统，包括固定支架、控制模块以及安装于固定支架上的升降模块、行走模块、抓手装置，其中，抓手装置安装于升降模块上形成抓手组件后，再整体安装于行走模块上，控制模块包括码垛识别开关、行程开关组、位置开关组、限位开关组以及处理单元。
31.所述处理单元用于根据码垛识别开关识别堆垛上是否留有待检测托盘，根据行程开关组是否被触发来决定是否驱动抓取装置抓取托盘或释放托盘，根据位置开关组是否被触发来决定升降模块下降高度，根据限位开关组是否被触发来决定是否驱动升降模块上升或下降、是否驱动行走模块前进或后退。
32.需要说明的是，处理单元是基于plc编程的控制系统，包含相关电子元器件和线路。
33.进一步地，所述固定支架由钢管焊接而成，且固定支架的整体尺寸与托盘检测线的尺寸匹配，且固定支架的底座通过螺栓固定连接于铁地板。同时，如图2所示，所述升降模块主要由竖直导轨1-3、提升电机1-1、齿轮1-2以及齿条等零部件组成；其中，提升电机1-1通过齿轮1-2带动齿条运动，齿条再带动竖直导轨1-3在垂直方向运动，最后由竖直导轨1-3的作动带动抓手装置实现竖直方向的运动。所述行走系统主要由水平导轨2-3、行走电机2-1、齿轮2-2、齿条机构、配重气缸以及安装架等零部件组成；其中，水平导轨2-3和竖直导轨1-3的型号一致，行走电机2-1通过齿轮2-2带动齿条机构转动，齿条机构再带动水平导轨2-3在水平方向运动，最后由水平导轨2-3的作动带动抓手组件实现水平方向的运动。也就是说，本发明通过行走模块的作动，带动抓手装置水平运动，实现托盘堆垛和检测线之间的衔
接。
34.如图3所示，所述抓手装置主要由托盘抓手3-3、抓手支架、开合控制气缸3-1以及关节轴承3-4等零部件组成；其中，开合控制气缸3-1在处理单元的控制下顶动抓手支架上的横支架3-2，使横支架3-2两侧的托盘抓手3-3围绕各自的关节轴承3-4旋转，实现抓取功能；开合控制气缸3-2还在处理单元的控制下泄气归位，使横支架3-2两侧的托盘抓手3-3实现释放功能。
35.进一步地，如图4所示，出垛时，也即将托盘从堆垛上移送至托盘检测线时，处理单元的控制流程如下：
36.处理单元根据码垛识别开关识别堆垛上是否留有待检测托盘，若为是，则处理单元驱动升降模块带动抓手装置下降，直到安装于抓手装置上的第一行程开关被触发，抓手装置从码垛上抓取托盘；处理单元驱动升降模块带动抓取有托盘的抓手装置上升，直到安装于升降模块的上限位开关被触发；处理单元驱动行走模块带动抓手组件前进，直到安装于行走模块上的前限位开关被触发；处理单元驱动升降模块带动抓取有托盘的抓手装置下降，直到安装于检测线上的第二行程开关被触发；处理单元驱动抓手装置将托盘释放于托盘检测线上，然后驱动升降模块带动抓手装置上升，直到安装于升降模块的上限位开关被触发；处理单元驱动行走模块后退，直到安装于行走模块上的后限位开关被触发。
37.进一步地，如图5所示，入垛时，也即将托盘从托盘检测线移送至堆垛上时，处理单元的控制流程如下：
38.处理单元根据码垛识别开关识别堆垛上是否留有待检测托盘，若为是，则处理单元驱动升降模块带动抓手装置下降，直到安装于抓手装置上的第一行程开关被触发，抓手装置从托盘检测线上抓取托盘；处理单元驱动升降模块带动抓取有托盘的抓手装置上升，直到安装于升降模块的上限位开关被触发；处理单元驱动行走模块带动抓手组件前进，直到安装于行走模块上的前限位开关被触发；处理单元驱动升降模块带动抓取有托盘的抓手装置下降，直到安装于堆垛支撑钢架上的位置开关组中的其中一个位置开关被触发；处理单元驱动抓手装置将托盘释放于堆垛上，然后驱动升降模块带动抓手装置上升，直到安装于升降模块的上限位开关被触发；处理单元驱动行走模块后退，直到安装于行走模块上的后限位开关被触发。
39.需要说明的是，所述码垛识别开关、行程开关组、位置开关组、限位开关组均由光敏开关组成。同时，所述位置开关组包括在堆垛支撑钢架从上到下排布的多个光敏开关，且相邻光敏开关之间的高度差为托盘的高度，同时，处理单元根据抓手装置当前抓取的托盘在堆垛中的排序导通对应的光敏开关，则当抓手装置下降至当前导通的光敏开关位置处时，当前导通的光敏开关被触发，升降模块停止下降的同时，抓手装置将托盘释放于堆垛上。
40.也就是说，码垛识别开关是用于识别堆垛上是否留有待检测托盘。行程开关组是用于决定抓手的抓取和释放时刻的开关。位置开关组根据托盘的每层堆码高度进行设置，调节升降模块高度方向的行走量，确保每次的释放高度都和托盘的堆码高度一致。限位开关组是限制升降模块和行走模块的极限位置，到位后停止并继续下面的作动。
41.需要说明的是，光敏开关对光线强度敏感，当升降模块和行走模块运动到极限位置时，将会遮挡极限位置处安装的限位开关组，光敏开关感知的光线强度发生变化，即被触
发；同理，第一行程开关安装于抓手装置的中间横梁上，当抓手装置下降，中间横梁碰到托盘时，便自动触发中间横梁处安装的第一行程开关，升降装置停止下降，同时，抓手装置收紧，抓取托盘；再者，位置开关组中的各光敏开关装在入垛的钢质框架上，从上到下排布了多个光敏开关，且每个开关的高度差就是每一块托盘的高度差，处理单元会计算出当前入垛的托盘是堆垛上的排序，根据排序计算出当前应该导通的光敏开关的高度，再给该高度的光敏开关发送反馈信号，导通该高度的光敏开关，其余光敏开关不作用，因此，当抓手装置下降到当前抓取的托盘在堆垛中应该放置的高度时，自动触发当前高度的光敏开关，光敏开关被触发后，将抓手装置到达指定位置的信息反馈给处理单元，处理单元再控制抓手装置将托盘释放至堆垛上。
42.由此可见，本发明的托盘检测线自动化出入垛系统，可以实现托盘从堆垛至检测线，或检测线至堆垛的移动自动化，自动化程度高，效率高，无需人员干预，安全可靠。
43.当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当然可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。