龙门式真空吸吊装卸车管索一体机以及控制系统的制作方法

本发明属于自动化装卸，具体涉及龙门式真空吸吊装卸车管索一体机以及控制系统。

背景技术：

1、管材、索类工件以及纸箱、编织袋袋装/箱装货物的工业仓储、物流转运环节，货车装卸车、仓库料垛拆垛码垛是核心工序，作业效率与操作安全性直接制约整条产线流转效率。

2、当前市面主流装卸作业分为两类工况问题：

3、管材、板类工件装卸场景：传统作业依靠人工配合行车、叉车吊装，人工定位精度差，近距离跟随操作极易出现失误工伤，设备易划伤、磕碰高精度薄壁管材、柔性板材，工件报废率高；常规简易真空吸吊设备仅依靠吸盘单点吸附，转运颠簸、受力不均时极易发生工件脱落，安全风险突出；且现有吸吊设备仅适配单一外径管材，无法兼容多规格管索工件，设备通用性弱；同时整机仅具备基础启停控制，缺少负载监测、在线视觉判断、真空负压异常预警、轨迹精准调控功能，超载、吸附失效时无法自动停机防护，智能化管控能力缺失。

4、纸箱、编织袋货物装卸场景：传统人工装卸人力成本高、劳动强度大，现有自动化装卸设备大多仅适配单一货物或单一作业模式，无法同时兼顾货车卸货入库、仓库装车出库双工况；多数设备依赖外部固定相机定位，货车停靠偏移、货物车厢内散乱摆放时识别失效，适配多规格货运车厢能力不足；常规真空抓取机构不具有一体化负压检测模块，转运颠簸时负压波动易出现掉货，且缺少四轴联动旋转调姿功能，车厢内错落码放、规整分层码放需求无法同时满足；整机控制系统未集成视觉识别、负载防护、真空压力闭环调控模块，无法实现全自动无人化抓取、转运、码放全流程联动。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供龙门式真空吸吊装卸车管索一体机以及控制系统，实现工件的精准转运、多规格适配、稳定吸附及智能化安全管控。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：龙门式真空吸吊装卸车管索一体机控制系统，包括一体机本体、plc主控模块、视觉定位模块、多轴伺服驱动模块、真空压力闭环调控模块、超载防护模块、声光报警模块、吸具/夹具快换模块，无线遥控模块；

3、所述视觉定位模块设有随动式工业相机，工业相机安装于一体机本体吸盘控制阀侧边并跟随吸吊机构同步移动，用于实时采集货车车厢、仓库料垛内物料图像，自动区分管材/索类工件、纸箱、编织袋物料，识别物料轮廓坐标、摆放倾斜角度、垛型剩余层数，并将定位数据实时传输至plc主控模块；

4、所述多轴伺服驱动模块与plc主控模块通讯连接；plc主控模块接收视觉定位数据后自动计算转运轨迹，分别下发控制指令实现整机左右、前后、上下三轴位移及物料姿态旋转调姿，完成物料抓取、转运、码放作业；

5、所述真空压力闭环调控模块实时采集吸盘负压数值并回传plc主控模块，plc依据负压数值动态调节真空吸附功率，当负压低于安全阈值时，锁定整机上下升降动作；

6、所述超载防护模块实时采集设备整机负载数据，负载超出额定载荷时触发防护机制，同步控制整机左右、前后、上下三轴运动停机，并切断真空吸附动力；

7、所述声光报警模块分别与真空压力闭环调控模块、超载防护模块电连接，真空吸附负压异常、超载防护机制启动时同步输出声光报警信号；

8、所述吸具/夹具快换模块可针对不同的产品快速切换吸盘头和夹具头，以适应不同种类的产品，实现不同类型，不同尺寸，和不同重量的快换，完成吸附或者夹取；

9、所述无线遥控模块可实现一线操作员工通过手持遥控器控制管索一体机完成前进、后退、上下、吸取、释放、旋转动作，且手持遥控器上能显示现场动态画面，可实现远距离在线操作，能与plc控制系统联动，实现全自动操作；当plc控制系统出现软件升级或检修时，手持遥控器人工手动操作控制机械动作。

10、作为本发明的一种优选的技术方案，所述plc主控模块内置两套垛型程序并支持一键切换，分别适配编织袋、纸箱仓储码垛。

11、作为本发明的一种优选的技术方案，所述真空压力闭环调控模块集成真空过滤滤网、单向控制阀、破真空单元；抓取物料时快速建立真空负压，放料工位通入压缩空气瞬时破除真空。

12、作为本发明的一种优选的技术方案，所述多轴伺服驱动模块包括多台伺服电机，分别对应控制整机左右移动、前后移动、上下升降；伺服电机配套1:20精密行星减速机，启停缓冲参数可通过plc主控模块调节。

13、作为本发明的一种优选的技术方案，所述视觉定位模块能够兼容仓库规整料垛、货车车厢散乱堆料两种作业工况，可自动区分编织袋、纸箱两类货物。

14、作为本发明的一种优选的技术方案，所述plc主控模块内置设备全维度安全控制机制，联动实现伺服过载保护、x轴、y轴、z轴、r轴四轴行程软硬双重限位、整机故障声光报警、设备急停安全回路；plc主控模块内置软管负压升降调控程序，依靠柔性软管作为缓冲结构；当软管意外磕碰人员或者周边物件时，凭借软管软性材质缓冲卸力，规避刚性结构撞击带来的磕碰损伤。

15、本发明还公开了龙门式真空吸吊装卸车管索一体机，包括龙门承重框架、两台横向移动小车、纵向移动小车、上伺服旋转头总成、伸缩提升管总成、吸盘控制阀集成总成、真空吸附吸盘、集成电气控制柜。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、视觉定位模块配备跟随吸吊机构同步移动的工业相机，无需外部固定相机，货车停靠小幅偏移、货物散乱摆放均可精准识别；可自动区分管材索类、纸箱、编织袋三类物料，识别物料坐标、倾斜角度、垛型剩余层数，同时实现货车卸货入库、仓库装车出库全自动作业，消除人工定位、分拣工序，降低人力成本；

18、真空压力闭环调控模块实时采集吸盘负压并反馈plc，动态调节真空吸附功率；负压低于安全阈值时直接锁定整机上下升降动作并触发声光报警；模块集成过滤滤网、单向阀、快速破真空单元，过滤粉尘保护真空元件，抓取瞬间建压、放料瞬时破真空，转运颠簸工况负压稳定，避免工件脱落、破损；

19、超载防护模块实时监测设备负载，超载时及时触发防护机制，避免超载作业引发的设备损坏、工件脱落及安全事故；声光报警模块在设备异常时及时发出预警，缩短异常处理时间；压力监测模块实时监测吸附压力并反馈至主控模块，实现吸附功率动态调节，保障吸附稳定性；定位调控模块精准控制起吊转运轨迹，进一步提升作业精准度与安全性。

1.龙门式真空吸吊装卸车管索一体机控制系统，其特征在于：包括一体机本体、plc主控模块、视觉定位模块、多轴伺服驱动模块、真空压力闭环调控模块、超载防护模块、声光报警模块，吸具/夹具快换模块，无线遥控模块；

2.根据权利要求1所述的龙门式真空吸吊装卸车管索一体机控制系统，其特征在于：所述plc主控模块内置两套垛型程序并支持一键切换，分别适配编织袋、纸箱仓储码垛。

3.根据权利要求1所述的龙门式真空吸吊装卸车管索一体机控制系统，其特征在于：所述真空压力闭环调控模块集成真空过滤滤网、单向控制阀、破真空单元；抓取物料时快速建立真空负压，放料工位通入压缩空气瞬时破除真空。

4.根据权利要求1所述的龙门式真空吸吊装卸车管索一体机控制系统，其特征在于：所述多轴伺服驱动模块包括多台伺服电机，分别对应控制整机左右移动、前后移动、上下升降；伺服电机配套1:20精密行星减速机，启停缓冲参数可通过plc主控模块调节。

5.根据权利要求1所述的龙门式真空吸吊装卸车管索一体机控制系统，其特征在于：所述视觉定位模块能够兼容仓库规整料垛、货车车厢散乱堆料两种作业工况，可自动区分编织袋、纸箱两类货物。

6.根据权利要求1所述的龙门式真空吸吊装卸车管索一体机控制系统，其特征在于：所述plc主控模块内置设备全维度安全控制机制，联动实现伺服过载保护、x轴、y轴、z轴、r轴四轴行程软硬双重限位、整机故障声光报警、设备急停安全回路；plc主控模块内置软管负压升降调控程序，依靠柔性软管作为缓冲结构；当软管意外磕碰人员或者周边物件时，凭借软管软性材质缓冲卸力，规避刚性结构撞击带来的磕碰损伤。

7.龙门式真空吸吊装卸车管索一体机，其特征在于：适用于如权利要求 1-6任一项所述的龙门式真空吸吊装卸车管索一体机控制系统，包括龙门承重框架、两台横向移动小车、纵向移动小车、上伺服旋转头总成、伸缩提升管总成、吸盘控制阀集成总成、真空吸附吸盘、集成电气控制柜。