一种柔性密封对接方法和相关装置与流程

本技术涉及物料输送，尤其涉及一种柔性密封对接方法和相关装置。

背景技术：

1、吨袋，又称柔性集装袋，是一种大型柔性包装容器，广泛应用于化工、建材、粮食、矿产等行业的散装物料包装运输。在吨袋自动包装生产线中，灌装工序是核心环节之一。灌装时，需要将下料灌装头插入吨袋顶部的袋口中，并通过密封装置使灌装头外壁与袋口内壁之间形成密闭通道，以防止粉尘泄漏和物料洒落。

2、吨袋的袋口通常为圆形开口结构，由柔性编织布制成，在缝制和运输过程中容易产生变形，导致实际内径在不同方向上存在差异。此外，袋口边缘的织物在多次使用后可能出现松弛、起皱等损伤，进一步增加了形状的不规则性。现有技术的密封对接方案主要有刚性法兰对接、压力充气密封和机械夹持的方式，其中，刚性法兰无法适配袋口的不规则形状，在袋口凹陷区域存在局部间隙，导致灌装细粉状物料时粉尘泄漏。对于压力充气密封，在袋口内壁凹陷区域，密封组件膨胀量不足以填充间隙，容易产生泄漏通道；在袋口内壁凸出区域，密封组件过度膨胀，可能导致袋口织物变形或损伤。对于机械夹持的方式，机械夹爪的夹持力难以精确控制，夹持力过大导致袋口织物损伤，夹持力过小则密封不严。

3、此外，吨袋在灌装过程中的动态行为也增加了密封对接的难度。灌装物料从灌装头落入袋内时，会对袋口内壁产生不均匀的冲击力。细粉状物料在下落过程中产生的气流也会对袋口织物施加额外的力。这些动态因素导致袋口形状在灌装过程中持续变化，即使初始对接时密封良好，灌装过程中也可能因形状变化而出现泄漏。因此，密封对接方法不仅需要解决初始对接时的形状适配问题，还需要具备灌装过程中的动态补偿能力。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种柔性密封对接方法和相关装置，能提高物料灌装过程袋口的密封性和连接稳定性，有效避免物料泄漏带来的误差和污染问题。

2、第一方面，本技术的实施例提供了一种柔性密封对接方法，应用于柔性密封对接系统，所述柔性密封对接系统包括视觉采集组件、密封组件和下料组件，所述密封组件包括多个密封扇区，所述密封扇区分别连接有对应的调节装置；多个所述密封扇区结合以密封袋口；所述视觉采集组件和所述下料组件均位于所述袋口的上方；所述方法包括以下步骤：

3、通过所述视觉采集组件获取所述袋口的内壁的轮廓点集，根据所述轮廓点集得到所述袋口的参考圆心和参考半径；

4、将所述轮廓点集等分为n个角度区间，并根据所述轮廓点集、所述参考圆心和所述参考半径确定每个所述角度区间的实际半径和形状偏差值，其中，n等于所述密封扇区的数量；

5、通过实验标定建立所述形状偏差值与所述密封扇区的密封压力之间的映射模型，把所述实际半径和所述形状偏差值代入所述映射模型，计算各个所述密封扇区的目标压力值；

6、控制所述下料组件的下料口进入所述袋口，根据所述目标压力值控制所述调节装置工作，以使所述密封扇区密封所述袋口；

7、控制所述下料组件进行灌装，监测各个进入所述密封扇区的填充流量并进行时间积分，得到所述密封扇区的膨胀量变化量，并基于所述膨胀量变化量更新所述目标压力值。

8、在一些实施例中，所述视觉采集组件包括相机和活动支架；所述通过所述视觉采集组件获取所述袋口的内壁的轮廓点集，包括：

9、控制所述相机通过所述活动支架移动到所述袋口的上方，以使所述相机的光轴与所述袋口的轴线重合，并通过所述相机获取所述袋口的轮廓图像；

10、对所述轮廓图像进行预处理，提取得到所述袋口的轮廓线；

11、对所述轮廓线进行等角度间隔提取处理，得到轮廓点；

12、根据所述相机的标定参数，对所述轮廓点进行像素坐标转换处理后汇总，得到所述轮廓点集。

13、在一些实施例中，所述将所述轮廓点集等分为n个角度区间，并根据所述轮廓点集、所述参考圆心和所述参考半径确定每个所述角度区间的实际半径和形状偏差值，包括：

14、以所述参考圆心为原点，按照角度平分的方式把所述轮廓点集划分为n个所述角度区间；

15、对所述角度区间内各个所述轮廓点的极径取中位数值，得到所述角度区间的实际半径；

16、对所述实际半径和所述袋口的参考半径进行求差处理，得到所述形状偏差值。

17、在一些实施例中，所述通过实验标定建立所述形状偏差值与所述密封扇区的密封压力之间的映射模型，包括：

18、制备材质与所述袋口一致的模拟件，每个所述模拟件的边缘形状为已知的规则偏差形状，并保证所述模拟件的偏差值覆盖预设的所述袋口的形状公差带；

19、把标定的密封扇区样本安装到所述下料组件上，并控制所述密封扇区样本的压力从零开始逐步增加，当所述密封扇区样本的泄漏量低于预设阈值时，记录当前压力值为所述偏差值对应的密封压力；

20、将所述偏差值和所述密封压力汇总后，采用最小二乘法进行拟合，得到所述偏差值与所述密封压力的线性映射函数。

21、在一些实施例中，所述下料组件包括灌装头；所述保证所述模拟件的偏差值覆盖预设的所述袋口的形状公差带，包括：

22、根据所述灌装头的外壁半径和所述参考半径，确定径向间隙，所述径向间隙大于等于所述形状偏差值的绝对值的最大值，以使所述袋口在所有方向上均能装配到所述灌装头上；

23、根据所述径向间隙、最大的所述形状偏差值和预设的预紧余量，确定所述密封扇区的最大膨胀量，所述最大膨胀量以所述灌装头的外壁为计算基准；

24、根据所述径向间隙的负值、所述最大膨胀量和所述预紧余量，确定所述形状公差带。

25、在一些实施例中，相邻的所述密封扇区之间设置柔性隔离结构；所述根据所述目标压力值控制所述调节装置工作，以使所述密封扇区密封所述袋口，包括：

26、通过所述调节装置逐步增大所述密封扇区的内部压力，确保所述内部压力在增大过程中相邻的所述密封扇区的径向膨胀量小于预设比例；

27、控制所述内部压力在预设的时间内达到所述目标压力值，使所述密封扇区在不同方向上产生不同的所述膨胀量并自适应贴合所述袋口的内壁的不规则形状。

28、在一些实施例中，所述密封扇区还设有压力传感器和流量计；所述监测各个进入所述密封扇区的填充流量并进行时间积分，得到所述密封扇区的膨胀量变化量，并基于所述膨胀量变化量更新所述目标压力值，包括：

29、通过所述压力传感器以预设采样频率持续采集实际压力值，当所述实际压力值与所述目标压力值的差值大于预设的内环阈值时，调整所述调节装置，以使所述实际压力值接近所述目标压力值；

30、当所述实际压力值与所述目标压力值的差值小于等于所述内环阈值的时长大于预设的稳定时长，通过所述流量计监测所述密封扇区的填充流量；

31、对所述填充流量并进行时间积分，确定所述膨胀量变化量为对应所述袋口的位置变化量；

32、根据所述位置变化量，更新所述密封扇区的所述形状偏差值，并重新代入所述映射模型，得到更新后的所述目标压力值。

33、第二方面，本技术的实施例提供了一种柔性密封对接装置，其用于实现第一方面的柔性密封对接方法，包括：

34、获取模块，用于通过所述视觉采集组件获取所述袋口的内壁的轮廓点集，根据所述轮廓点集得到所述袋口的参考圆心和参考半径；

35、确定模块，用于将所述轮廓点集等分为n个角度区间，并根据所述轮廓点集、所述参考圆心和所述参考半径确定每个所述角度区间的实际半径和形状偏差值，其中，n等于所述密封扇区的数量；

36、计算模块，用于通过实验标定建立所述形状偏差值与所述密封扇区的密封压力之间的映射模型，把所述实际半径和所述形状偏差值代入所述映射模型，计算各个所述密封扇区的目标压力值；

37、密封模块，用于控制所述下料组件的下料口进入所述袋口，根据所述目标压力值控制所述调节装置工作，以使所述密封扇区密封所述袋口；

38、更新模块，用于控制所述下料组件进行灌装，监测各个进入所述密封扇区的填充流量并进行时间积分，得到所述密封扇区的膨胀量变化量，并基于所述膨胀量变化量更新所述目标压力值。

39、第三方面，本技术的实施例提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现第一方面的柔性密封对接方法。

40、第四方面，本技术的实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现第一方面的柔性密封对接方法。

41、本技术实施例的柔性密封对接方法和相关装置，至少具有以下有益效果：通过视觉采集组件获取袋口的内壁的轮廓点集，根据轮廓点集得到袋口的参考圆心和参考半径；将轮廓点集等分为n个角度区间，并根据轮廓点集、参考圆心和参考半径确定每个角度区间的实际半径和形状偏差值，其中，n等于密封扇区的数量；通过实验标定建立形状偏差值与密封扇区的密封压力之间的映射模型，把实际半径和形状偏差值代入映射模型，计算各个密封扇区的目标压力值；控制下料组件的下料口进入袋口，根据目标压力值控制调节装置工作，以使密封扇区密封袋口；控制下料组件进行灌装，监测各个进入密封扇区的填充流量并进行时间积分，得到密封扇区的膨胀量变化量，并基于膨胀量变化量更新目标压力值。通过视觉采集组件获取袋口的内壁的不规则形状得到形状偏差值，并基于形状偏差值和映射模型得到目标压力值，根据目标压力值在对应的密封扇区分配差异化压力，并在灌装过程中根据密封扇区的填充流量更新目标压力值，动态调整密封扇区的内部压力，保证物料灌装过程袋口的密封性和连接稳定性，有效避免物料泄漏带来的误差和污染问题。

42、本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。