CN114275236B - 一种控制搬运盛装近似圆形或椭圆形产品的托盘的装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制搬运盛装近似圆形或椭圆形产品的托盘的装置的方法，该方法利用识别系统、控制系统对使用机械手臂将托盘装入容纳装置的方法进行了改进。本发明方法搬运速度快，摆放更准确。

Description

一种控制搬运盛装近似圆形或椭圆形产品的托盘的装置的 方法

技术领域

本发明方法涉及一种控制方法，特别适用于包装设备的控制方法。

背景技术

在禽类养殖工厂中，需要将蛋清洗后放置在蛋托上，然后将蛋托装箱。例如一些优质的水果，需要装载托盘上以后，包装后进行运输。

专利文献WO2015137801A1公开了一种蛋类装盘自动码垛机械手，包括底座，所述底座固定连接有支架和消毒机构，所述支架的顶部固定连接有夹持机构，所述底座一侧固定连接有包装机构；所述消毒机构设置有打孔传输带，所述打孔传输带设置于所述夹持机构正下方，所述夹持机构包括充-放气组件、位置驱动组件及夹蛋组件，所述夹蛋组件与充-放气组件连接，并通过位置驱动组件进行位置移动将打孔传输带上的蛋类抓取排列至包装机构中。通过本发明，使得蛋类在一个稳定又安全的夹持力度上，实现了对不同尺寸的蛋类产品进行快速无损夹持操作和移位。专利文献US7694492B2公开了一种用于将盒子(1)，特别是蛋盒放置在外包装中的夹持装置(2)，其中夹持装置包括移动框架(3)；夹持器(4)放置在框架的两侧，使得在使用中夹持器位于盒子的两侧，由此夹持器可以在盒子支撑位置和卸载位置之间移动，其中每个夹子形成通过具有钩形端部(6)的主要笔形主体，其中至少钩形端部(6)可围绕夹具的纵向轴线旋转，并且其中夹具在框架的一侧上相对于盒子另一侧的夹子，它们是错开地连接在一起的。

中国专利文献CN215043974U公开了一种富硒鸡蛋装箱装置、中国专利文献CN101982375B公开了一种禽蛋自动装箱机械手及其装箱方法和控制方法。

现有技术中一般是对托盘夹持装置的改进，对于装箱有一些避免产品受损的方法，但是对于如何将产品装入箱体内指定位置并且效率最高还需要进一步研究。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种能够提高托盘搬运速度的方法。本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种能够摆放托盘更准确的方法。本发明所要解决的第三个技术问题是提供一种降低计算判断资源消耗和减少计算时间的控制方法。

本发明采用以下技术方案：

一种控制搬运盛装近似圆形或椭圆形产品的托盘的装置的方法，该装置包括第一运输装置(1)，第二运输装置(2)，搬运装置(3)，识别系统，控制系统；所述托盘由第二运输装置运输，容器由第一运输装置运输；该方法用于将多个顺序的托盘搬运进入容器内，该方法包括如下步骤：

第一步骤：使用识别系统，识别所述托盘在第二运输装置上的位置，确定搬运装置的起始搬运位置；

第二步骤：使用识别系统，识别所述容器在第一运输装置上的位置，确定搬运装置的结束搬运位置；或者使用控制系统，确定搬运装置的结束搬运位置；

第三步骤：利用控制系统，使用第一步骤和第二步骤获得的起始搬运位置信息和结束搬运位置信息，计算获得搬运装置的运行轨迹并执行搬运装置的执行动作；

第四步骤：重复第一步骤和第三步骤，直至容器符合预定条件；

第五步骤：列表存储托盘序号及所对应的第一步骤至第四步骤的全部运行数据；

第六步骤：将第五步骤的数据用于下一次将多个托盘搬运至容器的各次搬运中搬运装置的运行轨迹的预测。

其中识别系统包括多个图像采集装置，图像采集装置连接到控制系统。

其中控制系统包括控制芯片和存储装置。

其中容器在水平面上的投影面积为第一面积，托盘在水平面上的投影面积为第二面积，其中第一面积略大于第二面积的整数倍。

其中托盘在容器内设置有多层。

其中托盘在容器内摆放满一层后才开始摆放下一层。

在第三步骤结束后，获得当前搬运的托盘的位置信息并给出位置信息的评分。

当前位置信息的评分是根据当前位置信息中托盘所投影面积与理想投影面积的重合度的比值获得。

其中第六步骤中，具体还包括如下步骤：根据当前的托盘的序号，存储器中查询获得上一容器所容纳的相应过往序号的托盘的第一步骤至第四步骤的过往数据；将获得的当前序号的托盘的位置信息与相应过往序号的托盘的过往位置信息进行比较；根据过往位置信息及评分确定当前序号的托盘对应的运行轨迹是否需要修正。

如判断需要修正，则根据过往序号的托盘所投影面积与理想投影面积的差异对运行轨迹进行修正。如判断需要修正，则根据过往序号的托盘所投影面积与理想投影面积的差异对运行轨迹进行修正。

本方法的优点：本发明方法托盘搬运速度快、摆放托盘更准确、计算判断资源消耗少、计算时间少。

附图说明

图1是本发明方法所应用的装置示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置。此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。

参考图1。本发明的控制搬运盛装近似圆形或椭圆形产品的托盘的装置的方法，是用来控制搬运托盘的设备的方法。托盘用来承装鸡蛋或者其他大致呈圆形或者椭圆型的产品。这样的产品一般来说易损耗，因此需要使用托盘来保持。托盘随后要装入箱体中，从而便于转运。对于这样的产品，装箱的方法是很多的，例如将产品一个个的依次装入箱体内。由于过程相对容易控制，将鸡蛋装入托盘内已经逐渐的实现了自动化生产过程。但是将托盘装入箱体内，由于较为复杂，因此有采用人工装箱。人工装箱的问题一是人工费用高，另外就是生产效率低下、以及容易出现产品的损坏。

本发明应用对象是包括了搬运托盘的设备，该装置包括第一运输装置1，第二运输装置2，搬运装置3，识别系统，控制系统；第一运输装置用于空的盒子，或者说容器，运输到搬运的指定位置。容器的入口高度一般低于托盘的高度，通过这样的设置，在装箱的过程中对托盘不需要使用托举力。第一运输装置使用辊道来完成对容器的运输。辊道可以进行正反转，从而实现对容器送进方向的控制。辊道可以电机驱动，可以在辊道的两侧设置有传动装置，例如转动轴等，控制辊道的转动速度是均匀的，辊道转动速度均匀的情况下，箱体发生运动方向改变的几率会大大减少，有助于箱体的正确定位。

所述托盘由第二运输装置运输。第二运输装置本发明选用皮带式运输装置。皮带式运输装置的好处是托盘与皮带不发生相对运动，因此，对于纵向位置的判断准确。托盘为塑料制成或者纸制成，托盘和皮带之间的摩擦力足以使托盘相对于皮带不发生相对运动。

本发明方法用于将多个顺序的托盘搬运进入容器内。一般来说，容器为长方体，容器内摆放多层托盘。如果是大的托盘，容器内每层仅放置一个托盘。如果是较小的托盘，或者容器较大，则一层具有多个托盘。使用搬运机械手搬运的情况下，假定第二运输装置上的托盘在搬运起始时处于相同位置，但是随着容器内托盘的依次装入。搬运机械手的放置位置每次都是不同的，也就是搬运机械手的结束位置是每次不同。这对于设备的控制带来了挑战。

随着技术发展，目前有使用图像采集装置采集容器内的托盘摆放信息，根据摆放信息，计算搬运机械手的结束位置，根据结束位置来计算获得搬运机械手的运行轨迹。但是这样的方法，由于识别的工况复杂，每个容器同一托盘工位识别的结果可能都不一致。一旦识别出现误差，则托盘放置位置不准确，就需要人工介入进行整理，打断了设备的工作进程。根据目前的使用情况看，大概存在4％左右的识别误差。识别误差的出现，一是需要打断进程，降低了生产效率，另一方面，识别误差导致人力成本的增加，需要在生产线旁设置具有较高技术水平的工人，需要排除故障并调试设备。解决手段包括提高识别的能力，但是这依赖于技术的进步以及现场工况的改善。

本发明方法克服以上问题，在即便存在错误的情况下，也能够实现正常的搬运。本发明方法包括如下步骤：

第一步骤：使用识别系统，识别所述托盘在第二运输装置上的位置，确定搬运装置的起始搬运位置；一般而言，托盘的位置具有一定的随机性，需要准确确定，以便搬运机械手抓取。识别装置可以包括摄像头，通过对托盘的不同位置的自动识别来获取托盘的位置。例如，通过识别托盘至少两个边界位置(对角线上的点)，从而可以确定托盘的投影位置。

第二步骤：使用识别系统，识别所述容器在第一运输装置上的位置，确定搬运装置的结束搬运位置；或者使用控制系统，确定搬运装置的结束搬运位置。容器在第一运输装置上的位置可以通过类似于托盘的定位方法来确定。但是容器具有一个特点是需要放置多层的托盘，每层可能有多个托盘，较多的情况可能每层放置8个托盘，放置7层。这样的情况下，搬运机械手每次的结束位置都是不同的。识别系统在识别时也会面临着很大困难，产生识别错误。一旦识别错误，由于搬运机械手速度较快，会冲击已经放置的托盘，或者导致托盘不必要的跌落，这都会影响设备的工作。因此，在本发明中，对于空的容器，需要识别其位置。对于已经放置了托盘的容器，记录托盘放置的次序，即可推测托盘的应当所在的位置。因此该步骤需要识别所述容器在第一运输装置上的位置，确定搬运装置的结束搬运位置；或者使用控制系统，确定搬运装置的结束搬运位置。

第三步骤：利用控制系统，使用第一步骤和第二步骤获得的起始搬运位置信息和结束搬运位置信息，计算获得搬运装置的运行轨迹并执行搬运装置的执行动作。在本发明中，由于使用的是六轴以上的机械手臂作为搬运机械手，搬运机械手的运动轨迹具有多种可能性。本发明在确定起始搬运位置信息和结束搬运位置信息后，可以依据现有技术的计算方法计算获得搬运机械手的轨迹。起始搬运位置信息包括了托盘的位置(三维坐标)、托盘附近的设备(例如托盘传送方向上的挡块)等；结束搬运位置包括了托盘容器的位置、容器中放置的托盘情况等。根据起始搬运位置信息和结束搬运位置信息，这样的信息作为约束条件后可以获得最优的搬运轨迹。

第四步骤：重复第一步骤至第三步骤，直至容器符合预定条件。本发明中，由于容器具有多个托盘，因此需要多次搬运，也就是通过重复第一步骤至第三步骤，完全全部的搬运。

第五步骤：列表存储托盘序号及所对应的第一步骤至第四步骤的全部运行数据。在每次搬运过程中，均记录相应的信息。运行数据包括了运动的时长、放置位置的准确性、是否出现故障等。放置位置的准确性也即托盘是否放在预定位置，可以通过托盘实际放置位置在水平面上的投影与理想放置位置在水平面上的投影的差异来衡量。例如使用最大偏移距离、或者投影的重合程度等来衡量。

第六步骤：将第五步骤的数据用于下一次将多个托盘搬运至容器的各次搬运中搬运装置的运行轨迹的预测。对于第五步骤中存储的数据，由于已经执行，因此是否存在问题以及问题的具体情况，已经确定清楚。对于执行无故障的相应序号的托盘，在确认起始搬运位置信息和结束搬运位置信息后，可以直接调用存储数据进行执行。对于存在故障的托盘，根据放置位置的准确性信息，来对托盘的轨迹进行修正。

通过第一步骤到第六步骤的运行，系统能够逐次积累实际运行数据，从而优化运行数据。在本发明的方案下，设备能够结合工况逐步改进搬运效果，优化搬运。

其中识别系统包括多个图像采集装置，图像采集装置连接到控制系统。图像采集装置可以是摄像头。目前图像采集装置和控制系统均为现有技术中非常成熟的技术。控制系统包括控制芯片和存储装置，芯片和存储装置可以选用常规的计算机设备或者选择单片机。

其中容器在水平面上的投影面积为第一面积，托盘在水平面上的投影面积为第二面积，其中第一面积略大于的第二面积的整数倍。容器中，每层可以放置整数个托盘。托盘放入容器需要一定的必然空间，以便于夹爪进入等。因此，托盘的在水平面上的投影面积之后应该小于容器的投影面积。其中托盘在容器内设置有多层。由于是包装托盘，因此，设置有多层的情况下，可以有效的尽可能多的容纳托盘，有助于托盘的转运。但是层数一般而言不可以太多。原因包括装箱困难、底层托盘受到较大重力发生变形、容器体积太大不便于转运。

托盘在容器内摆放满一层后才开始摆放下一层。

在第三步骤结束后，获得当前搬运的托盘的位置信息并给出位置信息的评分。评分是根据放置位置的准确性来确定的，也即托盘是否放在预定位置，可以通过托盘实际放置位置在水平面上的投影与理想放置位置在水平面上的投影的差异来衡量。例如使用最大偏移距离、或者投影的重合程度等来衡量。当前位置信息的评分是根据当前位置信息中托盘所投影面积与理想投影面积的重合度的比值获得。

其中第六步骤中，具体还包括如下步骤：根据当前的托盘的序号，存储器中查询获得上一容器所容纳的相应过往序号的托盘的第一步骤至第四步骤的过往数据；将获得的当前序号的托盘的位置信息与相应过往序号的托盘的过往位置信息进行比较；根据过往位置信息及评分确定当前序号的托盘对应的运行轨迹是否需要修正。

如判断需要修正，则根据过往序号的托盘所投影面积与理想投影面积的差异对运行轨迹进行修正。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，在本申请的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本申请的目的，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

Claims (10)

1.一种控制搬运盛装近似圆形或椭圆形产品的托盘的装置的方法，该装置包括第一运输装置(1)，第二运输装置(2)，搬运装置(3)，识别系统，控制系统；所述托盘由第二运输装置运输，容器由第一运输装置运输；该方法用于将多个顺序的托盘搬运进入容器内，该方法包括如下步骤：

第一步骤：使用识别系统，识别所述托盘在第二运输装置上的位置，确定搬运装置的起始搬运位置；

第二步骤：使用识别系统，识别所述容器在第一运输装置上的位置，确定搬运装置的结束搬运位置；或者使用控制系统，确定搬运装置的结束搬运位置；

第三步骤：利用控制系统，使用第一步骤和第二步骤获得的起始搬运位置信息和结束搬运位置信息，计算获得搬运装置的运行轨迹并执行搬运装置的执行动作；

第四步骤：重复第一步骤和第三步骤，直至容器符合预定条件；

第五步骤：列表存储托盘序号及所对应的第一步骤至第四步骤的全部运行数据；

第六步骤：将第五步骤的数据用于下一次将多个托盘搬运至容器的各次搬运中搬运装置的运行轨迹的预测。

2.根据权利要求1的控制搬运盛装近似圆形或椭圆形产品的托盘的装置的方法，其特征在于：其中识别系统包括多个图像采集装置，图像采集装置连接到控制系统。

3.根据权利要求1的控制搬运盛装近似圆形或椭圆形产品的托盘的装置的方法，其特征在于：其中控制系统包括控制芯片和存储装置。

4.根据权利要求1的控制搬运盛装近似圆形或椭圆形产品的托盘的装置的方法，其特征在于：其中容器在水平面上的投影面积为第一面积，托盘在水平面上的投影面积为第二面积，其中第一面积略大于第二面积的整数倍。

5.根据权利要求4的控制搬运盛装近似圆形或椭圆形产品的托盘的装置的方法，其特征在于：其中托盘在容器内设置有多层。

6.根据权利要求5的控制搬运盛装近似圆形或椭圆形产品的托盘的装置的方法，其特征在于：其中托盘在容器内摆放满一层后才开始摆放下一层。

7.根据权利要求1的控制搬运盛装近似圆形或椭圆形产品的托盘的装置的方法，其特征在于：在第三步骤结束后，获得当前搬运的托盘的位置信息并给出位置信息的评分。

8.根据权利要求7的控制搬运盛装近似圆形或椭圆形产品的托盘的装置的方法，其特征在于：当前位置信息的评分是根据当前位置信息中托盘所投影面积与理想投影面积的重合度的比值获得。

9.根据权利要求1的控制搬运盛装近似圆形或椭圆形产品的托盘的装置的方法，其特征在于：其中第六步骤中，具体还包括如下步骤：根据当前的托盘的序号，存储器中查询获得上一容器所容纳的相应过往序号的托盘的第一步骤至第四步骤的过往数据；将获得的当前序号的托盘的位置信息与相应过往序号的托盘的过往位置信息进行比较；根据过往位置信息及评分确定当前序号的托盘对应的运行轨迹是否需要修正。

10.根据权利要求9的控制搬运盛装近似圆形或椭圆形产品的托盘的装置的方法，其特征在于：如判断需要修正，则根据过往序号的托盘所投影面积与理想投影面积的差异对运行轨迹进行修正。

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