智能仓储装置、智能加工设备及其控制方法与流程

1.本发明涉及智能仓储技术领域，尤其涉及智能仓储装置、智能加工设备及其控制方法。


背景技术：

2.随着新技术的不断发展，工件的加工效率直接影响到其对应产品的整个生产周期，例如对模具行业至关重要的电极等，电极的上料方式由传统的人工操作机床的方式转变为机器人自动完成，而在此过程中，需要智能仓储装置配合机器人以实现电极的自动抓取或存放。
3.目前常见智能仓储装置一般采用360度固定式层级料架、180度固定式层级料架或单向固定式层级料架，读取电极条码的方式都是单个读取，效率非常低，影响模具的生产周期，而且当有工作人员将其他电极放入料架时会打乱原有的存储信息，导致机器人在取放电极时撞机，造成设备损坏。
4.因此，如何提供读取物件信息效率更高的智能仓储装置是业界亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中存在的缺陷，本发明提出智能仓储装置、智能加工设备及其控制方法，该智能仓储装置的扫描效率高，能够配合机器人实现自动取放位置定位，且具有保护功能，防止人为干预造成的器械损坏。
6.本发明采用的技术方案是，设计智能仓储装置，包括：具有至少两层料盘的料架、以及推动料盘旋转的驱动机构，每层料盘均单独配置有识别装置，料盘设有环绕其旋转轴分布的多个料位，料位能够跟随料盘旋转至其对应层的识别装置处。
7.进一步的，所有料盘由上至下同轴固定在立柱上；驱动机构推动立柱转动时，所有料盘同步旋转。相邻两个料盘的料位上下对齐，同一条竖直线上的料位作为一列，识别装置在料架的一侧竖直排列，料架的每列料位同时到达各自对应层的识别装置处。
8.进一步的，料架设于机壳中，机壳设有可打开的料架门，料架门与机壳之间还安装有电磁锁，电磁锁关闭时锁定料架门和机壳。
9.进一步的，识别装置包括：用于检测料位是否有物件的到位传感器、以及用于扫描物件条码的扫描枪；扫描枪在到位传感器检测到物件时启动扫描。
10.本发明还提出了智能加工设备，包括：仓储装置、加工装置以及机器人，仓储装置、加工装置和机器人均与控制系统连接；仓储装置采用上述的智能仓储装置，机器人在料架和加工装置之间搬送物件。
11.进一步的，每个料位均设有唯一的编号，控制系统根据加工装置的加工任务以及加工状态确定待运送物件的料位编号作为任务号，机器人和料盘根据任务号调整位置以存入或取出待运送物件。
12.进一步的，机器人在每层料盘仅有一个操作位置，料位能够跟随料盘旋转至其对应层的操作位置处。
13.本发明还提出了上述智能加工设备的控制方法，包括以下步骤：智能加工设备启动后，智能仓储装置执行扫描动作；控制系统根据加工装置的加工任务以及加工状态确定待运送物件的料位编号作为任务号；判断任务号是否正确；若是，则根据任务号计算待运送物件的料位所在的层数和列数，机器人移动到层数的操作位置，驱动机构推动料盘旋转，将料位转至操作位置处，机器人存入或取出待运送物件；若任务号不正确，则向外发出报警信号。
14.其中，扫描动作包括：驱动机构推动料盘旋转，将料盘的所有料位依次转至其对应层的识别装置处，将识别装置获取的物件信息和物件所在料位的编号存入数据库。
15.进一步的，任务号的确定方式为：控制系统根据加工装置的当前加工任务确定待运送物件信息，根据当前加工任务的加工状态确定机器人存入或取出待运送物件，再根据待运送物件信息从数据库中获取对应的料位编号作为任务号。
16.进一步的，控制系统实时判断是否有人为中途干预，若是则智能仓储装置重新执行扫描动作。在一实施例中，控制系统判断智能仓储装置的料架门开关状态是否发生变化，若是则判定有人为中途干预。
17.进一步的，智能仓储装置的料架门在智能加工设备运行过程中始终处于锁闭状态。
18.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1、智能仓储装置设计有多个识别装置自动扫描录取物件信息，在料架旋转过程中对多层料盘同时扫描，扫描效率明显提高；2、根据任务号自动计算待运送物件的具体位置信息，机器人移动到对应层数，驱动机构将对应料位转至机器人的操作位置处，实现机器人的取、放位置定位；3、当有人为中途干预时，智能仓储装置会重新对料架的所有料位进行扫描，防止机器人取放电极时撞机，有效保护物件和器械。
附图说明
19.下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：图1是本发明中智能仓储装置的一侧示意图；图2是本发明中智能仓储装置的另一侧示意图；图3是本发明中控制方法的流程示意图。
具体实施方式
20.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
21.下面结合附图以及实施例对本发明的原理进行详细说明。
22.如图1、2所示，本发明提出的智能仓储装置能适用于物件的存放储藏，被存放的物件带有条码或芯片等标识物，标识物包含物件的类型、序号等信息，物件包括但不限于工件、物品等。具体来说，智能仓储装置包括料架1、驱动机构2以及识别装置3，料架1具有立柱11和安装在立柱11上的至少两层料盘12，料盘12的形状为圆形，所有料盘12由上至下同轴固定在立柱11上，驱动机构2可采用伺服电机，电机的输出轴与立柱11传动连接，向电机发送脉冲信号，电机推动料盘12沿立柱11旋转，料盘12的轴线为其旋转轴。正常情况下是料架1是静止的，当智能仓储装置接收到指令需要取出物件时，控制系统驱动伺服电机带动料盘转至指定位置，在放料过程中，料架1可根据需要人工操作进行左右旋转。
23.每层料盘12均单独配置有识别装置3，料盘12设有环绕其旋转轴分布的多个料位，驱动机构2推动立柱11转动时，所有料盘12同步旋转，料位能够跟随料盘12旋转至其对应层的识别装置3处，通过识别装置3对料位上的物件的标识物进行扫描，利用多个识别装置3分层扫描以提高扫描效率。实际应用时，每个料位均设有唯一的编号，将识别装置3获取到的物件信息与该物件所在料位的编号进行绑定并存入数据库，以便于根据物件信息快速定位物件位置。
24.在优选实施例中，所有料盘12的料位数量相同且上下对齐，同一个料盘12上的料位作为一层，同一条竖直线上的料位作为一列，该竖直线是指平行于料盘12轴线的直线。识别装置3在料架1的一侧竖直排列，料架1的每列料位同时到达各自对应层的识别装置3处，即料架1每次转动都可以同时扫描一列料位，以每个料盘12的料位数量为n举例，料架1旋转n次即可完全所有料位的扫描工作，扫描效率显著提高。
25.如图1、2所示，料架1设于机壳4中，机壳4设有可打开的料架门5，料架门5与机壳4之间还安装有电磁锁，电磁锁关闭时锁定料架门5和机壳4，电磁锁打开时解除锁定，料架门5可被打开或关闭。为了防止人为中途干预，电磁锁在料架1转动过程中锁死料架门5和机壳4，不允许料架门5被打开，即电磁锁在料架1转动过程中不能被打开，只有料架1停止转动后电磁锁才可以被打开。
26.进一步的，在优选实施例中，识别装置3包括：到位传感器和扫描枪，到位传感器和扫描枪的安装位置非常靠近，到位传感器用于检测料位是否有物件，扫描枪用于扫描物件的标识物以获取物件信息，当某一料位转至其对应层的识别装置3处，到位传感器先检测该料位是否有物件，若有则扫描枪开启工作，对物件的识别物进行扫描以获取物件信息，若无则扫描枪不工作。本发明利用识别装置3中的到位传感器提高识别准确性，当料位有物件，但扫描枪获取不到物件信息时，能够向外发出报警信息，提示工作人员该料位异常，及时处理异常情况，以防止物件或者智能仓储装置损坏。到位传感器可采用距离传感器，例如光电传感器或者红外传感器等，能实现物件检测功能均可。
27.应当理解的是，识别装置3也可以仅包含扫描枪，当某一料位转至其对应层的识别装置3处，扫描枪开启工作，若能获取到物件信息则该料位有物件，若不能获取到物件信息则该料位没有物件。
28.本发明还提出了具有上述仓储装置的智能加工设备，加工设备的加工装置用于加工智能仓储装置中存放的物件，加工设备设有在智能仓储装置和加工装置之间搬送物件的机器人，仓储装置、加工装置和机器人均与控制系统连接。每个料位均设有唯一的编号，控
制系统根据加工装置的加工任务以及加工状态确定待运送物件的料位编号作为任务号，机器人和料盘根据任务号调整位置以存入或取出待运送物件。控制系统还连接有人机交互装置，通过人机交互装置的显示界面对仓储装置的物件信息、加工装置的加工任务以及加工状态等进行显示，工作人员也可以通过操作人机交互装置向控制输入指令，例如控制料架旋转等。
29.为了降低控制难度，机器人在每层料盘12仅有一个操作位置，料位能够跟随料盘12旋转至其对应层的操作位置处。其中，机器人可以采用四轴模组，即xyz三轴的基础上再加旋转c轴，也可以采用其他形式，本发明对此不作特殊限制。
30.在一些实施例中，将智能仓储装置的机壳4一侧设置为敞口，该开口朝向机器人和加工设备，以便于机器人取放物件，机壳4的另一侧安装料架门5，料架门5所在的一侧朝向工作人员所在的上下料操作区。当然，实际应用中也可以采用其他设计方式，本发明对此不作特殊限制。
31.如图3所示，上述智能加工设备的控制方法包括以下步骤：智能加工设备启动后，智能仓储装置执行扫描动作，扫描动作为驱动机构2推动料盘12旋转，将料盘的所有料位依次转至其对应层的识别装置3处，将识别装置3获取的物件信息和物件所在料位的编号存入数据库；控制系统根据加工装置的加工任务以及加工状态确定待运送物件的料位编号作为任务号，任务号的确定方式为控制系统根据加工装置的加工任务确定待运送物件信息，根据加工任务的加工状态确定机器人向智能仓储装置存入待运送物件或者机器人从智能仓储装置取出待运送物件，例如当前加工任务的加工状态为已完成，则确定机器人向智能仓储装置存入待运送物件，当前加工任务的加工状态为未完成，则确定机器人从智能仓储装置取出待运送物件，再根据待运送物件信息从数据库中获取对应的料位编号作为任务号；判断任务号是否正确；若是，则根据任务号计算待运送物件的料位所在的层数和列数，机器人移动到层数的操作位置，驱动机构推动料盘旋转，将料位转至操作位置处，机器人存入或取出待运送物件；若获取不到任务号或者任务号与料架的料位编号不匹配，则任务号不正确，向外发出报警信号。
32.在智能加工设备启动后，控制系统实时判断是否有人为中途干预，若是则智能仓储装置重新执行扫描动作。控制系统根据智能仓储装置的料架门开关状态是否发生变化判断是否有人为中途干扰，若料架门开关状态发生变化，则判定有人为中途干预，若料架门开关状态未发生变化，则判定无人为中途干预。
33.为了更有效的保护智能仓储装置，在智能加工设备运行过程中智能仓储装置的料架门始终处于锁闭状态，即在智能加工设备运行过程中料架门不允许被打开，此处运行过程中是指机器人搬运动作进行中或料架转动进行中。
34.下面以具体实施例控制方法进行详细说明，物件为装入夹具的毛料电极，料架具有8层料盘，每个料盘有20个料位。
35.操作人员将毛料电极装入夹具上锁紧，并将条码贴到夹具相应的位置；
操作人员将备好的毛料电极放入智能仓储装置中，在放料过程中人工操作料架进行左右旋转，人工放入毛料电极可随意放置，夹具种类一致，进行装夹的电极需要符合料盘设计的长宽高尺寸，从而保证每个电极之间无物理干涉即可，放入后关闭料架门，控制系统根据料架门处于关闭状态判定装料完成；操作人员启动智能加工设备；智能仓储装置执行扫描动作，扫描动作为驱动机构推动料盘旋转，将料盘的所有料位依次转至其对应层的识别装置处，从第一列开始进行旋转，每一列旋转到位后，8个扫描枪会同时进行扫码，扫码完成后将电极信息和电极所在料位的编号绑定并录入数据库，同时料架旋转到第二列进行读取，直至到第20列读取完为止；扫描完成之后，根据加工装置的加工任务以及加工状态确定任务号，机器人接收到任务号之后，根据任务号计算待运送物件的料位所在的层数和列数；机器人计算完成以后，移动到料架的对应层数的操作位置，同时向驱动机构发送脉冲信息，驱动机构推动料盘旋转，将料位转至操作位置处，机器人取出待运送物件，取完电极后，机器人会根据加工任务对加工装置进行上料，待加工完成后，机器人会根据再将电极放入到智能仓储装置原来取出来的料位；取电极和放电极计算的方式相同，预先给料位进行编码，第一层从机械刻字的零点位置标记为1号，每层转盘有20个料位，也就是第1层的料位编号为1
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20，与之对应，第二层从零点位置依照第一层的编码进行标记，也就是第2层的料位编号为21
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40，以此类推直到第8层。当智能仓储装置进行扫描时，首先转到料架的零点位置，从上往下依次扫描，即对应料位为1、21、41、61、81、101、121、141，依次按照这个编码规则进行料位编号和电极信息的绑定，然后当机器人进行取料的时候，根据任务号对应的料位编号，比如19号，首先用编号除以20的商加1得到料位在料架的哪一层，19/20 1=1，即所在层数为第1层；然后用编号余20得到在哪一列，即相对料盘零点位置的哪个位置，mod(19,20)=19，余19则是在第19列。需要说明的是，当余数为0时，给这个余数加20，即在第20列。
36.在机器人的存放过程中，同步更新数据库的电极信息，电极信息分为已加工完成、正在加工中、待加工电极、急件优先等；全部毛料电极加工完成后，控制系统通过人机交互装置提示工作人员进行下料操作，操作人员需要操作人机交互装置以打开智能仓储装置的料架门，在智能加工设备未运行结束前驱动机构会继续根据机器人的任务号进行旋转，此时料架门处于锁死状态，人工进行开门无效，当智能加工设备运行结束后，控制系统切换到人工操作状态，此时料架自动停止旋转，料架门解除锁定状态，人工可以打开料架门，工作人员下料过程中可以通过人工操作人机交互装置控制料架旋转进行电极拿取，下料完成后再重新更换下一批待加工毛料电极，下一个加工循环开始。
37.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。