一种复烤配方机器人自动投料系统的制作方法

1.本发明涉及烟叶生产加工技术领域，特别涉及一种复烤配方机器人自动投料系统。


背景技术：

2.随着打叶复烤行业的国际化进程，随着国家烟草专卖局“中式卷烟”的全面推广，随着烟草行业对打叶复烤精细化生产加工的需要，配方打叶箱式物流系统投料的模式是整个复烤企业选择的一种趋势，为今后打叶复烤配方打叶投料模式的选择提供了新的思路和方向。
3.为让业内人士更全面的认识打叶复烤各种投料加工模式。以实现烟料的自动、精确配方生产和有效的产品质量追潮的投料模式。从配方投料的控制方面分析了打叶复烤企业实现配方打叶各种投料模式的的优缺点必要性和风险性，对实现配方打叶投料模式进行了归纳和总结，对同行打叶复烤企业的配方投料模式加工工艺提出建议，从而可以极大程度地提高和改善原烟混料的均匀性、精确性和片烟成品品质及生产线的加工柔性和效能。
4.目前，在烟叶配方投料中，现有烟叶投料方式为人工手动取烟放置在配料皮带线上，人员在操作时可能受环境、心理等主观因素影响，会出现单位时间内烟叶重量放置不一样，同时可能由于人为的一些主管因素，导致投料效率低、烟叶配方质量也相对较低，影响最终烟制品的品质等级。同时，依靠人工进行烟叶投料不但耗费大量的人力财力，而且效率低下，耗时费力，不利于烟叶配方投料的规模化生产。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提供一种复烤配方机器人自动投料系统，有效的克服了现有技术的缺陷。
6.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
7.一种复烤配方机器人自动投料系统，包括装烟烟框、烟框运输设备、称重装置、自动投料机器人、烟叶抓取机构和输送线，上述装烟烟框堆放于仓储区，上述自动投料机器人设置于上述称重装置侧方，其机械手臂与上述烟叶抓取机构连接，上述输送线设置于上述称重装置一侧，上述烟框运输设备用于在上述仓储区和称重装置之间往返，并将上述装烟烟框转运放置于上述称重装置上，上述自动投料机器人用于操作上述烟叶抓取机构在上述称重装置处的装烟烟框中抓取烟叶，并放置于上述输送线上。
8.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
9.进一步，还包括控制系统，上述控制系统包括控制器以及与控制器互联的机器人d视觉系统，上述机器人d视觉系统包括摄像头，上述摄像头通过支架架设于上述称重装置的上方，上述自动投料机器人与上述控制器连接。
10.进一步，上述称重装置为电子称重平台，上述电子称重平台与上述控制器连接。
11.进一步，上述称重装置的侧方设有与其上表面搭接的斜坡，上述斜坡用于上述烟
框运输设备行走。
12.进一步，上述烟框运输设备为搬运agv，该搬运agv与上述控制器无线连接。
13.进一步，上述输送线为带式输送机。
14.进一步，上述烟叶抓取机构为机器人抓手夹具。
15.本发明的有益效果是：设计合理，作业过程自动化运行，大量节省了人力成本，提高了作业效率及标准。
附图说明
16.图1为本发明的复烤配方机器人自动投料系统的结构示意图；
17.图2为本发明的复烤配方机器人自动投料系统中烟叶抓取机构的其他一些实施例的结构示意图；
18.图3为图2实施例中涉及的烟叶抓取组件的结构示意图。
19.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
20.1、装烟烟框；2、烟框运输设备；3、自动投料机器人；5、输送线；6、称重装置；7、烟叶抓取机构；8、摄像头；
21.71、安装架；72、第一升降机构；73、烟叶抓取组件；74、二维移动组件；75、托烟板；721、安装板；722、第一升降气缸；723、导向柱；724、导向滑轨；725、滑座；731、载板；732、夹爪；733、驱动机构；741、水平平移模组；742、竖向升降模组；751、限位部；7331、伸缩装置；7332、转轴；7333、连杆。
具体实施方式
22.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
23.实施例：如图1所示，本实施例的复烤配方机器人自动投料系统包括装烟烟框1、烟框运输设备2、称重装置6、自动投料机器人3、烟叶抓取机构7和输送线5，上述装烟烟框1堆放于仓储区，上述自动投料机器人3设置于上述称重装置6侧方，其机械手臂与上述烟叶抓取机构7连接，上述输送线5设置于上述称重装置6一侧，上述烟框运输设备2用于在上述仓储区和称重装置6之间往返，并将上述装烟烟框1转运放置于上述称重装置6上，上述自动投料机器人3用于操作上述烟叶抓取机构7在上述称重装置6处的装烟烟框1中抓取烟叶，并放置于上述输送线5上。
24.本实施例中，装烟烟框1主要作用是装载烟叶，装烟重量约400-600kg。烟框运输设备2主要用于装烟烟框1的输送及装烟烟框1的备料输送，每台烟框运输设备2一次可以输送一个装烟烟框1，将装烟烟框1输送到称重装置6上进行称重，自动投料机器人3控制烟叶抓取机构7抓取装烟烟框1内的烟叶，再将烟叶从装烟烟框1中抓取后放置在输送线5上，整体实现了烟叶抓取及放置的全自动化动作，实现少人化甚至无人化的生产线模式。需要说明的是：在抓烟过程中，称重装置6对装烟烟框1内烟叶重量进行实时监控(每次抓取后的总重与上一次称重重量的差值即可得到本次抓取的烟叶量)，以此来判断烟叶放置的均匀度。
25.运行流程：
26.1)烟框运输设备2将装烟烟框1输送至称重装置6上；
27.2)自动投料机器人3控制烟叶抓取机构7将烟叶从装烟烟框1中抓取后放置在烟叶输送线5上，称重装置6实时监控烟叶抓取的重量，并将重量变化信息反馈给作业人员。
28.整个系统设计合理，作业过程自动化运行，大量节省了人力成本，提高了作业效率及标准
29.作为一种优选的实施方式，还包括控制系统，上述控制系统包括控制器以及与控制器互联的机器人3d视觉系统，上述机器人3d视觉系统包括摄像头8，上述摄像头8通过支架架设于上述称重装置6的上方，上述自动投料机器人3与上述控制器连接。
30.上述实施方案中，整个系统接入控制系统中，也就是说，称重装置6、烟框运输设备2、自动投料机器人3分别接入控制系统中，整个控制系统记录称重装置6的重量变化，同时，控制自动投料机器人3及烟叶抓取机构7的运行，以及控制烟框运输设备2自动化运输补料，实现全自动作业，提高了作业效率，具体地，3d视觉系统的摄像头8可以检测称重装置6上的装烟烟框1内的烟叶变化(生成图片)，并反馈至3d视觉系统，经对图像处理分析，然后反馈至控制系统，控制系统根据反馈的信息来控制自动投料机器人3运行，使得烟叶抓取机构7在装烟烟框1内的对应区域进行抓取烟叶，当然，若装烟烟框1烟叶抓取完毕，则控制系统会根据3d视觉系统反馈的信息来控制烟框运输设备2将空置的装烟烟框1搬走，并从仓储区搬运装有烟叶的装烟烟框1至称重装置6上进行补货。
31.需要补充说明的是：上述控制系统为机器人常用的控制系统，其广泛应用于智能化仓储物流行业，根据实际需求灵活配置型号及参数即可，其具体原理在此不做赘述。
32.需要特别说明的是：3d视觉系统为现有技术，广泛应用于智能化的生产设备中，根据实际需求灵活配置型号及参数即可，其具体原理在此不做赘述。
33.作为一种优选的实施方式，上述称重装置6为电子称重平台，上述电子称重平台与上述控制器连接。
34.上述实施方案中，称重装置6采用常规的电子称重平台，其除了能够显示屏实时显示重量变化信息，也能够将信息反馈至控制系统，进行记录，在抓取过程中即可控制抓取的量，确保每次抓取烟叶的均匀度及重量的一致性。
35.作为一种优选的实施方式，上述称重装置6的侧方设有与其上表面搭接的斜坡(图中a指代)，上述斜坡用于上述烟框运输设备2行走。
36.上述实施方案中，斜坡的设计方便烟框运输设备2在其上移动，从而将装烟烟框1顺畅的搬运。
37.本实施例中，上述烟框运输设备2采用现有技术的搬运agv，该搬运agv与上述控制器无线连接，实现智能化、自动化的操作运行，该搬运agv为现有技术，广泛应用于智能化的生产设备中(仓储行业尤为多件)，根据实际需求灵活配置型号及参数即可，其具体原理在此不做赘述。
38.本实施例中，上述输送线5采用常规的带式输送机，根据实际需求灵活配置型号及参数即可，其具体原理在此不做赘述。
39.本实施例中，上述烟叶抓取机构7采用现有的机器人抓手夹具，如两爪、四爪、多抓夹具均可，根据实际需求灵活配置型号及参数即可，其具体原理在此不做赘述。
40.当然，本实施例中所涉及的烟叶抓取机构7也可以采用以下的结构设计：
41.如图2和3所示，烟叶抓取机构7包括安装架71、第一升降机构72、烟叶抓取组件73、
二维移动组件74和托烟板75，上述安装架71用于与机器人连接，上述第一升降机构72装配于上述安装架71上，上述烟叶抓取组件73位于上述安装架71下方，并与上述第一升降机构72传动连接，上述二维移动组件74装配在上述安装架71上，上述托烟板75位于上述安装架71下方，并与上述二维移动组件74传动连接，上述二维移动组件74用于驱使上述托烟板75上下移动以及在上述安装架71下方的两端之间水平移动。
42.抓取过程如下：
43.安装架71连接自动投料机器人3，在自动投料机器人3的驱动下，带动整个机构在装烟烟框1以及输送线5之间的空间区域移动，具体地，在抓取烟叶时，自动投料机器人3将整个装置移动至装烟烟框1上方，托烟板75位于安装架71一端(也就是位于烟叶抓取组件73的侧方)，抓取时，第一升降机构72驱使整个烟叶抓取组件73向下移动靠近烟叶，然后通过烟叶抓取组件73抓取标准分量的烟叶，之后，第一升降机构72上升回位，同时，二维移动组件74驱使托烟板75先向下移动至烟叶的侧下方，然后再横移至烟叶的下方，最后，再驱使托烟板75向上移动至从下方托住烟叶，最后，自动投料机器人3驱使整个装置移动转移至输送线5上方进行下放烟叶的操作，具体下放过程：托烟板75现在二维移动组件74的驱动下移动至烟叶抓取组件73的侧方，然后第一升降机构72向下移动使得烟叶抓取组件73靠近输送线5的输送面，然后，烟叶抓取组件73张开，烟叶掉落放置在输送线5上即可。
44.作为一种优选的实施方式，上述托烟板75的两侧分别向上弯折形成限位部751。
45.上述实施方案中，托烟板75整体设计为“u”型的槽板结构，依靠两侧的限位部751能够从两侧包裹住烟叶，有效的防止烟叶在抓取后至转移下放过程中出现烟叶掉落的情况。
46.作为一种优选的实施方式，上述二维移动组件74包括水平平移模组741和竖向升降模组742，上述水平平移模组741装配于上述安装架71的下端，上述竖向升降模组742与上述水平平移模组741的驱动端连接，上述竖向升降模组742与上述托烟板75的上端连接，上述水平平移模组741用于驱使上述竖向升降模组742及托烟板75在上述安装架71下方的两端之间平移，上述竖向升降模组742用于驱使上述托烟板75上下移动。
47.上述实施方案中，水平平移模组741的驱动端带动竖向升降模组742在安装架71的两端之间移动，竖向升降模组742带动整个托烟板75升降调节，两个模组之间配合，能够良好的驱使托烟板75在烟叶抓取组件73的下方以及侧方移动。
48.更具体地，上述水平平移模组741为水平装配于上述安装架71下端的无杆气缸，其滑块构成其驱动端，上述竖向升降模组742为竖直装配于上述无杆气缸的滑块下端的导向气缸，上述导向气缸的伸缩端向下并与上述托烟板75的上端连接。
49.上述实施方案中，水平平移模组741采用常规的无杆气缸，其与安装架71之间装配稳固、紧凑，竖向升降模组742采用常规的气缸即可，使用时，气缸均接入控制系统进行自动化控制。
50.本实施例中，安装架71采用常规的平板状构件即可，便于其他部件与其的稳固安装配合。
51.作为一种优选的实施方式，如图2所示，上述烟叶抓取组件73包括载板731、多对夹爪732和驱动机构733，上述载板731与上述第一升降机构72传动连接，多对上述夹爪732沿上述安装架71的两端延伸方向间隔分布，上述夹爪732均为弧形爪，且每对上述夹爪732对
称分布在上述载板731的两侧，且弧形开口相对靠近，每对上述夹爪732的上端均与上述载板731的两侧侧端转动连接，且上述夹爪732的下端分别伸至上述载板731的两侧下方，上述驱动机构733装配于上述载板731上，并分别与每对上述夹爪732的上端连接，上述驱动机构733用于驱使多对上述夹爪732同步转动开合。
52.上述实施方案中，驱动机构733同步驱使多对夹爪732运行，具体地：每对夹爪732中的两个夹爪732相对转动靠近(合拢)或远离(张开)，从而实现抓或放的动作，多对夹爪732的设计使得整个烟叶抓取组件73的抓取范围宽泛，效率较高。
53.更具体地，上述驱动机构733包括至少两个伸缩装置7331、两根转轴7332和至少两对连杆7333，上述伸缩装置7331分别装配在上述载板731的上端，两根上述转轴7332分别水平设置于上述载板731的两侧上部，且上述转轴7332朝向上述安装架71的两端延伸，上述夹爪732的上端分别设有延伸部，上述延伸部上设有供上述转轴7332穿过的通孔，上述转轴7332分别穿过同侧的上述夹爪732上端的延伸部的通孔，至少两对连杆7333与至少两个上述伸缩装置7331一一对应，每对上述连杆7333的一端均与对应的上述伸缩装置7331的伸缩端活动连接，二者的另一端分别与两根上述转轴7332活动连接，上述伸缩装置7331用于驱使与其连接的每对上述连杆7333的一端上下移动，从而使得每对上述连杆7333的另一端带动两根上述转轴7332同步反向旋转，进而带动每对上述夹爪732转动开合。
54.上述实施方案中，两个伸缩装置7331同步驱使两对连杆7333与各自连接的一端上下移动，从而通过连杆7333可以驱使两根转轴7332反向旋转，两根转轴7332反向旋转的过程即可驱使多对夹爪732实现开合的操作，整个设计非常合理，巧妙，能够实现烟叶的良好抓取及下放。
55.上述实施例中，上述伸缩装置7331采用常规的夹爪气缸即可，上述载板731上端设有与上述伸缩装置7331一一对应的立柱，上述夹爪气缸竖向固定于对应的上述立柱上，该夹爪气缸的活塞杆端部与每对上述连杆7333的一端活动连接，伸缩装置7331通过立柱固定在载板731上，安装更牢固、紧凑。
56.需要补充说明的是：上述夹爪气缸的活塞杆向下，并连接有鱼眼接头，每对连杆7333的一端均通过销轴穿过鱼眼接头的孔，并且相互转动连接。
57.作为一种优选的实施方式，上述第一升降机构72包括安装板721和第一升降气缸722，上述安装板721平行且间隔的装配于上述安装架71与上述载板731之间，上述第一升降气缸722竖向装配于上述安装板721上端，其活塞杆穿过上述安装板721，并与上述载板731的上端传动连接。
58.上述实施方案中，第一升降机构72结构设计简单，与载板731之间装配紧凑、稳固。
59.作为一种优选的实施方式，上述第一升降机构72还包括两根导向柱723，两根上述导向柱723分别竖直间隔的设置于上述载板731的上端，且二者的上端分别穿过上述安装板721上适配的孔位，上述导向柱723上均竖向设有导向滑轨724，上述安装板721上端一一对应的安装有与上述导向滑轨724滑动连接的滑座725。
60.上述实施方案中，在第一升降机构72驱使载板731上下移动过程中，导向柱723上的导向滑轨724能够沿着安装板721上端的滑座725相对上下滑动，起到载板731上下升降的导向作用，避免载板731在上下升降过程中出现外力干扰而侧方跑偏或歪斜的情况，进一步提升整个烟叶抓取组件73的作业精度。
61.本实施例中，上述第一升降机构72设有至少两组，并间隔装配在上述安装架71的两侧之间，上述烟叶抓取组件73设有至少两组，并分别一一对应的与至少两组上述第一升降机构72传动连接。
62.上述实施方案中，烟叶抓取组件73在整个烟叶抓取机构7中配置有至少两组，可以实现高效率的作业，需要补充说明的是：托烟板75的两侧覆盖多个烟叶抓取组件73的抓取的烟叶的两侧幅宽，确保一次抓取作业，能够对所抓取的烟叶提供良好的支撑托举作用，避免烟叶抓取及移动过程中掉落。
63.需要补充说明的是：整个烟叶抓取机构7中，所涉及的动力元件，如二维移动组件74(水平平移模组741和竖向升降模组742)、第一升降气缸722、夹爪气缸(伸缩装置7331)均接入控制系统(控制器)中，实现自动化的操作运行。
64.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
65.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
66.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
67.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
68.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
69.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。