一種用于電能表自動分揀系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種電能表自動分揀系統，包括滿箱輸送線、空箱輸送線、控制系統以及分別與控制系統連接的機器人、紙箱阻擋裝置、紙箱夾緊裝置、紙箱剔除裝置、智能手爪和機架；通過智能手爪掃描紙箱內電能表的裝箱狀態后并上傳到控制系統；控制系統根據電能表位置信息和電能表裝箱狀態確定分揀位置；本發明提供的一種將檢測與抓取于一身的自動分揀系統。采用機器人來進行自動分揀，降低了人員的勞動強度，同時機器人末端搭載的智能手爪將檢測和抓取集于一身，降低了成本，提高了生產效率和設備的利用率。同時該自動分揀系統實現了電能表自動分揀、空紙箱自動剔除功能；自動識別電能表裝箱位置信息和裝箱正反信息，提高了電能表抓取效率和抓取可靠性。
【專利說明】—種用于電能表自動分揀系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種紙箱自動拆箱系統，特別涉及一種電能表自動分揀系統及方法。
【背景技術】
[0002]目前在電力行業，現有電能表裝箱多采用紙箱+紙托結構，采用人工方式進行裝箱，由于人工裝箱過程中的不確定性，電能表在紙箱內裝箱順序、裝箱正反都可能出現。鑒于裝箱過程中的不確定性，現有的電能表自動分揀系統主要是采用人工分揀，操作人員將開箱后的電能表人工取出，按順序放置在流水線上，電能表在檢測工位等進行智能檢測。也有部分自動裝箱設備采用關節機器人+視覺技術進行抓取。這種工作方式勞動強度高、效率低下、存在分揀失誤的可能，且產能可擴充性不強。遇產能井噴季節，只能通過增加人員或者延長工作時間的方式來滿足。由于電能表采用人工裝箱，裝箱狀態多種多樣，機器人視覺方案價格昂貴，可靠性不高，容易因外界環境影響造成識別錯誤。關節機器人工作速度不能滿足自動分揀速度等諸多因素制約了機器人自動分揀的發展。
[0003]因此需要一種電能表自動分揀系統及方法。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本發明所要解決的技術問題是提供一種電能表自動分揀系統及方法。
[0005]本發明的目的之一是提出一種電能表自動分揀系統；本發明的目的之二是提出一種電能表自動分揀方法。
[0006]本發明的目的之一是通過以下技術方案來實現的:
[0007]本發明提供的一種電能表自動分揀系統，包括滿箱輸送線、空箱輸送線、控制系統以及分別與控制系統連接的Delta機器人、紙箱阻擋裝置、紙箱夾緊裝置、紙箱剔除裝置、智能手爪和機架；
[0008]所述滿箱輸送線將開箱后的電能表箱輸送到電能表分揀處；
[0009]所述紙箱阻擋裝置用于將電能表箱阻擋；
[0010]所述紙箱夾緊裝置用于將電能表箱的紙箱夾緊固定；
[0011]所述紙箱阻擋裝置、紙箱夾緊裝置和紙箱剔除裝置固定在滿箱輸送線上；
[0012]所述Delta機器人先通過智能手爪掃描紙箱內電能表的裝箱狀態后，將紙箱內的電能表裝箱狀態上傳到控制系統；
[0013]所述控制系統根據手爪獲取的電能表位置信息和電能表裝箱狀態將智能手爪運動到各個分揀表位置；
[0014]所述智能手爪設置于滿箱輸送線和空箱輸送線上方將電能表抓取放置到輸送線上;
[0015]所述Delta機器人固定在機架上；
[0016]所述空箱輸送線將被空紙箱輸送到紙箱剔除位置；
[0017]所述紙箱剔除裝置將空紙箱剔除。
[0018]進一步，所述Delta機器人設置有X、Y、Z水平自由度和繞Z軸旋轉的第四自由度。
[0019]進一步，所述智能手爪固定在Delta機器上末端。
[0020]進一步，所述智能手爪包括左吸盤、右吸盤、真空發生器、真空傳感器、檢測傳感器，吸盤支架、傳感器支架、手爪信息處理模塊；
[0021]所述手爪信息處理模塊、吸盤支架和檢測傳感器設置傳感器支架上；
[0022]所述檢測傳感器用于檢測電能表的位置信息和正反信息；
[0023]所述真空發生器設置于吸盤支架上用于產生吸盤抓取的真空；
[0024]所述真空傳感器設置于傳感器支架上用于檢測電能表是否被抓取；
[0025]所述左吸盤和右吸盤設置于真空發生器上用于抓取電能表。
[0026]本發明的目的之二是通過以下技術方案來實現的:
[0027]本發明提供的一種電能表自動分揀方法，包括以下步驟:
[0028]S1:開箱完成的滿箱電能表通過滿箱輸送線輸送到紙箱阻擋裝置處；
[0029]S2:通過紙箱夾緊裝置將紙箱夾緊；
[0030]S3:通過Delta機器人從紙箱表面運動掃描用于獲取紙箱內電能表的裝箱位置信息和電能表的正反信息；
[0031]S4:將裝箱位置信息和電能表的正反信息傳輸到控制系統；
[0032]S5:控制系統根據接收到的電能表的裝箱位置信息來控制機器人運動到相應的電能表位；
[0033]S6:控制系統根據接收到的電能表的正反信息判斷電能表與智能手爪抓取方向是否一致，如果是，則抓取電能表；
[0034]S7:如果否，則Delta機器人驅動智能手爪旋轉偏離角度后再抓取電能表。
[0035]進一步，還包括以下步驟:
[0036]S8:啟動真空發生器在吸盤與電能表之間產生真空狀態進行抓取電能表；
[0037]S9:通過真空傳感器檢測吸盤抓取電能表否成功；如果是，則移動Delta機器人將電能表放置于電能表輸送線上；
[0038]SlO:如果否，則返回步驟S8。
[0039]本發明的有益效果在于:本發明提供的一種將檢測與抓取于一身的自動分揀系統。采用Delta機器人來進行自動分揀，降低了人員的勞動強度，同時機器人末端搭載的智能手爪將檢測和抓取集于一身，降低了成本，提高了生產效率和設備的利用率。同時該自動分揀系統實現了電能表自動分揀、空紙箱自動剔除功能；自動識別電能表裝箱位置信息和裝箱正反信息，提高了電能表抓取效率和抓取可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0040]為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步的詳細描述，其中:
[0041]圖1是本電能表自動分揀系統結構示意圖；
[0042]圖2是Delta機器人與智能手爪連接示意圖；
[0043]圖3是智能手爪爆炸示意圖；
[0044]圖4是智能手爪抓取電能表示意圖；
[0045]圖5是檢測傳感器檢測電能表前端和接線端的位置差異信息示意圖。
【具體實施方式】
[0046]以下將參照附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。應當理解，優選實施例僅為了說明本發明，而不是為了限制本發明的保護范圍。
[0047]實施例1
[0048]如圖1至圖5所示:本發明提供的一種電能表自動分揀系統，包括滿箱輸送線102、空箱輸送線103、控制系統以及分別與控制系統連接的Delta機器人101、紙箱阻擋裝置104、紙箱夾緊裝置、紙箱剔除裝置106、智能手爪107和機架109 ；
[0049]所述滿箱輸送線102將開箱后的電能表箱輸送到電能表分揀處；
[0050]所述紙箱阻擋裝置104用于將電能表箱阻擋；
[0051]所述紙箱夾緊裝置用于將電能表箱的紙箱夾緊固定；
[0052]所述紙箱阻擋裝置104、紙箱夾緊裝置和紙箱剔除裝置106固定在滿箱輸送線102上；
[0053]所述Delta機器人先通過智能手爪107掃描紙箱內電能表的裝箱狀態后，將紙箱內的電能表裝箱狀態上傳到控制系統；
[0054]所述控制系統根據手爪獲取的電能表位置信息和電能表裝箱狀態將智能手爪107運動到各個分揀表位置；
[0055]所述智能手爪107設置于滿箱輸送線102和空箱輸送線103上方將電能表抓取放置到輸送線上；
[0056]所述Delta機器人101固定在機架109上；
[0057]所述空箱輸送線103將被空紙箱輸送到紙箱剔除位置106 ；
[0058]所述紙箱剔除裝置106將空紙箱剔除。
[0059]所述Delta機器人101設置有X、Y、Z水平自由度和繞Z軸旋轉的第四自由度。
[0060]所述智能手爪107固定在Delta機器上末端。
[0061]所述智能手爪107包括左吸盤208、右吸盤207、真空發生器203、真空傳感器206、檢測傳感器205，吸盤支架204、傳感器支架201、手爪信息處理模塊202 ；
[0062]所述手爪信息處理模塊202、吸盤支架204和檢測傳感器205設置傳感器支架201上；
[0063]所述檢測傳感器205用于檢測電能表的位置信息和正反信息；
[0064]所述真空發生器203設置于吸盤支架204上用于產生吸盤抓取的真空；
[0065]所述真空傳感器206設置于傳感器支架201上用于檢測電能表是否被抓取；
[0066]所述左吸盤208和右吸盤207設置于真空發生器203上用于抓取電能表。
[0067]本實施例還提供了一種電能表自動分揀方法，包括以下步驟:
[0068]S1:開箱完成的滿箱電能表通過滿箱輸送線輸送到紙箱阻擋裝置處；
[0069]S2:通過紙箱夾緊裝置將紙箱夾緊；
[0070]S3:通過Delta機器人從紙箱表面運動掃描用于獲取紙箱內電能表的裝箱位置信息和電能表的正反信息；
[0071]S4:將裝箱位置信息和電能表的正反信息傳輸到控制系統；
[0072]S5:控制系統根據接收到的電能表的裝箱位置信息來控制機器人運動到相應的電能表位；
[0073]S6:控制系統根據接收到的電能表的正反信息判斷電能表與智能手爪抓取方向是否一致，如果是，則抓取電能表；
[0074]S7:如果否，則Delta機器人驅動智能手爪旋轉偏離角度后再抓取電能表。
[0075]還包括以下步驟:
[0076]S8:啟動真空發生器在吸盤與電能表之間產生真空狀態進行抓取電能表；
[0077]S9:通過真空傳感器檢測吸盤抓取電能表否成功；如果是，則移動Delta機器人將電能表放置于電能表輸送線上；
[0078]SlO:如果否，則返回步驟S8。
[0079]實施例2
[0080]本實施例與實施例1的區別僅在于:
[0081]智能手爪107上可以設置電能表正反檢測傳感器，檢測電能表正反信息和電能表裝箱位置信息。通過智能手爪107配合Delta機器人101的運動實現電能表正反信息和電能表裝箱位置信息的檢測。通過檢測電能表頭部和尾部的開口方向實現電能表正反檢測；當檢測到裝箱反向180度的電能表時，Delta機器人101可通過第四軸繞Z軸旋轉將電能表方向轉正。
[0082]工作時，開箱后的滿箱電能表通過滿箱輸送線102輸送到電能表分揀處，紙箱阻擋裝置104將滿箱電能表阻擋，同時紙箱夾緊裝置將紙箱夾緊，機器人先通過末端的智能手爪107掃描紙箱內電能表的裝箱狀態后，智能手爪107將紙箱內的電能表裝箱狀態上傳到控制系統，控制系統根據手爪獲取的電能表位置信息和電能表裝箱狀態將智能手爪107運動到各個分揀表位置。智能手爪107將電能表抓取放置到輸送線上。紙箱內的電能表抓取完成后，紙箱阻擋裝置104及紙箱夾緊裝置松開，空箱通過輸送線輸送到紙箱剔除位置106。紙箱剔除裝置106將空箱剔除。
[0083]所述Delta機器人101固定在機架109上，Delta機器人101有X、Y、Z水平自由度和繞Z軸旋轉的第四自由度，Delta機器人101實現智能手爪107的抓取范圍。
[0084]所述滿箱輸送線102用于輸送開箱完成的電能表。
[0085]所述空箱輸送線103用于輸送分揀完成的空箱。
[0086]所述紙箱阻擋裝置104固定在滿箱輸送線102上，用于將滿箱電能表阻擋在分揀工位。
[0087]所述紙箱夾緊裝置固定在滿箱輸送線102上，用于在分揀過程中夾緊滿箱，防止個別表位在紙箱內卡得比較緊，抓取電能表時將紙箱提起。
[0088]所述紙箱剔除裝置106固定在滿箱輸送線102上，當滿箱內的電能表分揀完成后，空箱通過滿箱輸送線102輸送到紙箱剔除裝置106處，紙箱剔除裝置將106滿箱剔除到空箱輸送線103。
[0089]所述智能手爪107固定在Delta機器上末端，智能手爪107包括左吸盤208、右吸盤207、真空發生器203、真空傳感器206、檢測傳感器205，吸盤支架204、傳感器支架201、手爪信息處理模塊202。其中左、右吸盤同時工作可以抓取兩只電能表，單個吸盤工作可以一次抓取一只三相電能表或一只單相電能表。真空發生器203用于產生吸盤抓取的真空，真空傳感器206用于檢測電能表是否被抓取。檢測傳感器205用于檢測電能表的位置信息和正反信息，支架用于固定吸盤、真空發送器203、真空傳感器206、檢測傳感器205、傳感器支架201、手爪信息處理模塊202。
[0090]所述控制系統108用于控制自動分揀系統Delta機器人101、機架109、滿箱輸送線102、空箱輸送線103、紙箱阻擋裝置104、紙箱夾緊裝置、紙箱剔除裝置106、智能手爪107的運動動作、信息交互及邏輯判斷。
[0091]見圖3，智能手爪107由左吸盤208、右吸盤207、真空發生器203、真空傳感器206、檢測傳感器205，吸盤支架204、傳感器支架201、手爪信息處理模塊202組成。所述左吸盤208和右吸盤207在抓取單相表時可以同時抓取兩只單相電能表，可以分別抓取一只三相電能表。左右吸盤各有一個真空發生器，真空發生器203可以單獨工作，真空傳感器206分別檢測左、右吸盤在抓取電能表時是否抓取成功。吸盤支架204用于固定真空發生器203、真空傳感器206、吸盤。傳感器支架201用于固定檢測傳感器205和手爪信息處理模塊202。檢測傳感器205檢測位置為電能表前端和接線端的差異信息(檢測位置如圖5所示)，抓取電能表時Delta機器人101帶動檢測傳感器205先沿紙箱長度方向掃描一次，掃描過程中檢測傳感器獲取到了電能表的位置信息和電能表的正反信息。手爪信息處理模塊202將正反信息和位置信息上傳到控制系統108，控制系統108根據接收到的信息控制機器人運動到相應的電能表位進行抓取，如果電能表裝反，則Delta末端第四軸旋轉180度后再放下電能表。
[0092]見圖5，智能手爪107上布置有1#、2#、3#、4#檢測傳感器，檢測傳感器沿圖示方向掃描，每一塊電能表一個傳感器可以掃描到兩次信號，如I號、2號電能表在開始時I號電能表德1#傳感器沒有檢測到信號，2#傳感器檢測到了信號，掃描完電能表時，1#傳感器、2#傳感器均檢測到了信號。則證明I號電能表、2號電能表位置均正確,抓取電能表時I號電能表、2號電能表均按正確方式抓取。同理,9號電能表10號電能表放置方向錯誤，電能不能被抓取，11號電能表方向正確，12號電能表方向反向180度，抓取時先抓取11號電能表，再抓取12號電能表，并在放置12號電能表時Delta機器人101末端Z軸旋轉180度后再放置。
[0093]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管通過參照本發明的優選實施例已經對本發明進行了描述，但本領域的普通技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發明所限定的精神和范圍。
【權利要求】
1.一種電能表自動分揀系統,其特征在于:包括滿箱輸送線、空箱輸送線、控制系統以及分別與控制系統連接的Delta機器人、紙箱阻擋裝置、紙箱夾緊裝置、紙箱剔除裝置、智能手爪和機架； 所述滿箱輸送線將開箱后的電能表箱輸送到電能表分揀處； 所述紙箱阻擋裝置用于將電能表箱阻擋； 所述紙箱夾緊裝置用于將電能表箱的紙箱夾緊固定； 所述紙箱阻擋裝置、紙箱夾緊裝置和紙箱剔除裝置固定在滿箱輸送線上； 所述Delta機器人先通過智能手爪掃描紙箱內電能表的裝箱狀態后，將紙箱內的電能表裝箱狀態上傳到控制系統； 所述控制系統根據手爪獲取的電能表位置信息和電能表裝箱狀態將智能手爪運動到各個分揀表位置； 所述智能手爪設置于滿箱輸送線和空箱輸送線上方將電能表抓取放置到輸送線上； 所述Delta機器人固定在機架上； 所述空箱輸送線將被空紙箱輸送到紙箱剔除位置； 所述紙箱剔除裝置將空紙箱剔除。
2.根據權利要求1所述的電能表自動分揀系統，其特征在于:所述Delta機器人設置有X、Y、Z水平自由度和繞Z軸旋轉的第四自由度。
3.根據權利要求所述的電能表自動分揀系統，其特征在于:所述智能手爪固定在Delta機器上末端。
4.根據權利要求1所述的電能表自動分揀系統，其特征在于:所述智能手爪包括左吸盤、右吸盤、真空發生器、真空傳感器、檢測傳感器，吸盤支架、傳感器支架和手爪信息處理模塊； 所述手爪信息處理模塊、吸盤支架和檢測傳感器設置傳感器支架上； 所述檢測傳感器用于檢測電能表的位置信息和正反信息； 所述真空發生器設置于吸盤支架上用于產生吸盤抓取的真空； 所述真空傳感器設置于傳感器支架上用于檢測電能表是否被抓取； 所述左吸盤和右吸盤設置于真空發生器上用于抓取電能表。
5.一種電能表自動分揀方法，其特征在于:包括以下步驟: 51:開箱完成的滿箱電能表通過滿箱輸送線輸送到紙箱阻擋裝置處； 52:通過紙箱夾緊裝置將紙箱夾緊； 53:通過Delta機器人從紙箱表面運動掃描用于獲取紙箱內電能表的裝箱位置信息和電能表的正反信息； 54:將裝箱位置信息和電能表的正反信息傳輸到控制系統； S5:控制系統根據接收到的電能表的裝箱位置信息來控制機器人運動到相應的電能表位； 56:控制系統根據接收到的電能表的正反信息判斷電能表與智能手爪抓取方向是否一致，如果是，則抓取電能表； 57:如果否，則Delta機器人驅動智能手爪旋轉偏離角度后再抓取電能表。
6.根據權利要求1所述的電能表自動分揀方法，其特征在于:還包括以下步驟: 58:啟動真空發生器在吸盤與電能表之間產生真空狀態進行抓取電能表； 59:通過真空傳感器檢測吸盤抓取電能表否成功；如果是，則移動Delta機器人將電能表放置于電能表輸送線上； SlO:如果否，則返回步驟S8。
【文檔編號】B07C5/36GK104399675SQ201410557634
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月20日 優先權日:2014年10月20日
【發明者】馮凌, 何國軍, 李林霞, 吳華, 魏東, 張喜, 張進, 宮林 申請人:國網重慶市電力公司電力科學研究院, 國家電網公司