一种预制体自动组盘和自动拆盘工作站及方法与流程

本发明属于光伏行业的坩埚、保温筒等碳碳材料预制体，特别涉及一种预制体自动组盘和自动拆盘工作站及方法。

背景技术：

1、在碳碳材料预制体生产过程中存在热处理工艺，工厂为了提供热处理炉工作效率，需要对多种预制体先进行组盘装配再集中装炉，当热处理结束且成品出炉后，需要对已组盘装配体进行拆解分拣，目前生产效率低下，主要表现在：

2、1、因预制体大小、形态、种类较多，人工组盘时无法在圆盘载体上快速最优化、最大化装配摆放；

3、2、因部分预制体尺寸和重量均较大，且相邻预制体的摆放间距较小，人工摆放比较困难，容易造成预制体之间碰撞，导致预制体表面损伤；

4、3、热处理结束后，成品与圆盘之间均存在较大的粘合力，工人将单个成品分离出来的操作难度较大；

5、4、热处理前后均需对预制体或成品进行唯一记录编号和称重分流，因相同型号预制体或成品形态相似，人工识别编号和搬运称重均效率较低；

6、5、因预制体种类较多，组盘和拆盘具需要较大的物料摆放场地；

7、6、整体生产过程采用人工操作，自动化水平和生产效率均较低，无法匹配车间正常生产需求。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种预制体自动组盘和自动拆盘工作站，能够实现坩埚、保温筒等碳碳材料预制体及辅助物料的自动存储、自动配送、预制体自动组盘、成品自动拆盘、成品自动称重分流、自动记录编号等功能，解决预制体、成品及辅助物料在生产过程中存在的人工组盘、人工拆盘等一系列问题，降低传统的人工操作劳动强度，提高自动化水平、生产效率和数据管理水平。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种预制体自动组盘和自动拆盘工作站，包括立库、a桁架、b桁架、3d相机、称重平台、称重输送机、叠盘机、组盘装配体、拆盘装配体、输送系统、agv系统和控制系统；

4、所述立库包括堆垛机及两组货架，用于实现热处理前预制体、空托盘及辅助物料的自动存储；

5、所述a桁架配置两组机械手，用于完成不同预制体及辅助物料在圆盘上的自动摆盘上料作业；

6、所述b桁架配置两组机械手，用于完成不同成品及辅助物料拆盘过程中的下料作业；

7、所述3d相机安装于输送系统上方，用于对来料预制体及辅助物料进行型号识别，辅助物料入库及精准出库；

8、所述称重平台用于对热处理后的成品进行自动称重并计算成品密度，为成品后续分流作业提供数据支撑；

9、所述称重输送机用于对热处理前预制体进行自动称重，由控制系统自动记录称重数据；

10、所述叠盘机用于对自动组盘作业后产生的多余空托盘进行自动堆叠，以便agv系统集中转运下料；

11、所述组盘装配体与拆盘装配体均架设于支撑架上，组盘装配体用于配合a桁架完成圆盘、预制体及辅助物料的自动化组盘作业，拆盘装配体用于配合b桁架完成圆盘上预制体及辅助物料的自动拆解、分流作业；

12、所述输送系统用于实现立库、a桁架、b桁架与agv系统之间的自动化物料输送转运；

13、所述控制系统用于统筹管控所有设备动作有序执行，同时完成全过程数据采集、记录与管理工作。

14、本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述输送系统包括来料输送机、矩形支撑块出料输送机、圆柱支撑块出料输送机、刹车片预制体出料输送机、预制体出料输送机、空托盘下料输送机及成品出料输送机，各输送机分别对应不同物料的上料、出料、转运及下料作业。

15、本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述agv系统包括若干agv小车，分别用于完成圆盘转运、物料上料、空托盘下料、组盘成品转运、热处理上下料以及成品分流转运作业。

16、本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述a桁架的两组机械手分工作业，其中一组机械手用于刹车片、辅助物料的搬运上料及圆盘组盘作业，另一组机械手用于预制体主体的搬运上料及圆盘组盘作业。

17、本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述b桁架的两组机械手均搭载视觉识别定位功能，其中一组机械手用于刹车片、辅助物料的拆盘下料作业，另一组机械手用于热处理后成品的拆盘下料作业。

18、本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述叠盘机具备数量检测功能，用于实时检测内部堆叠空托盘数量，在堆叠数量达到预设阈值后，反馈信号至控制系统，触发agv系统自动对接下料。

19、本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述控制系统内置定制优化算法，用于根据摆盘任务需求，自动计算圆盘上预制体摆放的种类、数量、最优摆放位置，实现物料紧凑规律排布。

20、本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，该工作站还配套设置有显示屏，用于实时同步显示成品规格、密度、分流去向、作业进度的全过程生产数据。

21、本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，一种预制体自动组盘和自动拆盘方法，该方法步骤如下：

22、（1）自动来料及入库：agv系统将各类支撑块托盘、刹车片托盘、坩埚、保温筒、空托盘的预制体及辅助物料输送至来料输送机，物料随输送机输送至3d相机下方，3d相机通过轮廓识别自动判定物料型号并完成物料自动编号，识别编号后的物料继续输送至立库货架下方，由堆垛机搬运至对应货架货位，实现所有物料的自动识别、自动编号与自动存储；

23、（2）预制体及辅助物料自动出库：agv系统将圆盘搬运至自动组盘作业区域，在堆垛机转运配合下，各出料输送机分别将组盘所需的矩形支撑块、圆柱支撑块、刹车片、预制体依次输送至a桁架抓取范围，预制体输送至称重输送机完成自动称重并上传数据；

24、（3）自动组盘作业：控制系统通过内置优化算法生成最优摆盘方案，a桁架两组机械手交替配合，遵循由内到外的摆放原则，将预制体、各类辅助物料规律紧凑摆放于圆盘上，控制系统自动记录组盘物料的规格、数量、位置、重量数据，组盘产生的空托盘经输送机输送至叠盘机堆叠，达标后由agv系统集中下料；

25、（4）热处理转运作业：agv系统将完成组盘的组盘装配体自动搬运至热处理炉区域，物料热处理完成后，再将组盘装配体转运至自动拆盘作业区域；

26、（5）自动拆盘与成品分流：b桁架两组机械手依托视觉定位交替作业，遵循由外到内的拆解原则完成成品及辅助物料拆分，成品经称重平台称重、密度计算后，根据密度参数完成分流转运，辅助物料归置托盘后自动入库备用；控制系统全程记录作业数据并同步展示；

27、（6）单次作业流程结束，设备待机循环作业。

28、本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，在该方法中，两组机械手采用交替配合作业模式，分别独立完成辅助物料和预制体的摆盘上料，互不干涉且同步协同作业，提升组盘效率；

29、拆盘作业时，先完成成品物料拆解下料，再完成各类辅助物料拆解归置，实现成品与辅助物料分类分离作业；

30、拆解后的辅助物料包括刹车片、圆柱支撑块、矩形支撑块，各类辅助物料分别归置对应专用托盘，经堆垛机转运自动入库，用于下一轮组盘作业循环；

31、3d相机基于物料轮廓特征完成型号精准识别，对每类物料生成唯一编号，实现物料全流程溯源管理；

32、成品根据检测密度参数划分不同规格，由agv系统精准转运至车间对应存放区域，实现成品自动化分级分流。

33、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

34、1、本发明采用定制优化算法，根据摆盘任务要求，自动计算圆盘上可以摆放预制体的种类和数量，直接给出最优化、最大化装配摆放布局方案，代替人工试摆的落后模式；

35、2、本发明采用桁架机械手和相机辅助引导定位方式，实现预制体的自动摆放和产品的自动拆盘，实现预制体或产品的精准抓取，不会造成碰撞损伤，显著提高生产效率；

36、3、本发明采用桁架机械手自动抓取，抓取力较大且柔性可调，可有效解决成品与圆盘之间均存在较大粘合力的问题；

37、4、本发明采用自动物流线、物料自动管理、自动称重等，自动实现转运、记录编号和密度分流等工作，极大提高生产效率；

38、5、本发明采用立体库实现预制体、产品、辅助物料等的自动入库和自动出库，节约工厂占地面积；

39、6、本发明采用全自动生产模式代替原有人工操作模式，自动化水平和生产效率均较大提升。