專利名稱：一種刀具條碼自適應(yīng)換位標刻裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光標刻技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種刀具條碼自適應(yīng)換位標刻裝置及方法。
背景技術(shù)：
生產(chǎn)車間傳統(tǒng)的卡片式刀具及物料管理方式效率低、操作易出錯、管理成本高，而采用激光標刻機對每一把刀具同時標刻二維條碼和明碼，通過識讀設(shè)備讀取刀具二維條碼信息，并以明碼信息輔助對刀具進行全生命周期跟蹤，可以有效地解決這些問題，大大提高刀具的管理效率。
目前，采用激光標刻刀具條碼時，由于刀具可標刻面積、二維條碼標刻區(qū)域的限制，必需將明碼和二維條碼分別標刻在刀具柱面和端面上。就當前條件而言，只能分兩次進行標刻，一般來說都是采用兩次裝夾，分別對焦才能完成，標刻效率較低。且由于傳統(tǒng)的對焦過程是通過工人用眼睛觀察激光在刀具標刻面上的標刻現(xiàn)象去判斷是否對焦，所以難以保證精確對焦。過多的對焦次數(shù)必然導(dǎo)致條碼的總體質(zhì)量受到影響。在一個商品的兩個不同面上進行激光標刻條碼的裝置，只在專利號為201010127759的文件中公開過。它是一種激光標刻刀具條碼時的可換位夾具，能通過一次裝夾實現(xiàn)對一把刀具柱面和端面兩個工位的激光標刻，一定程度提高了標刻效率。但是采用該裝置來輔助標刻時，裝刀、轉(zhuǎn)換刀具工位和卸刀過程還是需要人手工參與，且當前后標刻的兩把刀具規(guī)格不一致時就需要重新對焦，而傳統(tǒng)的對焦是通過工人搖動手柄調(diào)節(jié)標刻工作臺的高度實現(xiàn)的，所以導(dǎo)致標刻的效率依然很低。據(jù)發(fā)明人統(tǒng)計，工人在裝刀、轉(zhuǎn)換刀具工位、卸刀以及對焦所花費的時間占整個標刻過程總時間的85%左右。同時，由于傳統(tǒng)對焦方式無法保證精確對焦，這便使標刻條碼的總體質(zhì)量不夠穩(wěn)定可靠。這種現(xiàn)象在連續(xù)標刻批量不同規(guī)格刀具時更加明顯。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題針對目前在刀具端面和柱面兩個面上分別進行明碼和二維條碼的標刻時，出現(xiàn)的由于人為操作因素較多帶來的標刻效率低、標刻質(zhì)量差的問題，本發(fā)明提出了一種刀具條碼自適應(yīng)換位標刻裝置及方法，實現(xiàn)通過使用機電一體化輔助裝置達到對刀具高效、高質(zhì)量、無人化標刻。技術(shù)方案本發(fā)明的技術(shù)方案為所述一種刀具條碼自適應(yīng)換位標刻裝置，其特征在于包括輸送機、V型塊、機械手和激光標刻頭；輸送機由步進電機帶動，在輸送機傳送帶上分布有刀具擋塊…型塊沿其長度方向有V型缺口，用于收納從輸送機送來的刀具，在V型塊寬度方向上有矩形切口，用于機械手從V型塊上取刀；傳感器測量V型塊上是否存在刀具，當V型塊上存在刀具時，輸送機停止轉(zhuǎn)動；在距激光標刻頭一倍焦距的距離處安裝有傳感器，構(gòu)成標刻區(qū)域；機械手用于從V型塊上抓持刀具，并將刀具移至激光標刻頭的標刻區(qū)域進行標刻；機械手的手爪包括兩個爪臂、平面導(dǎo)軌、驅(qū)動輪和兩根連桿，爪臂安裝在平面導(dǎo)軌上，并可沿平面導(dǎo)軌滑動，兩個爪臂內(nèi)側(cè)面上開有相對的V型槽，且兩條V型槽底構(gòu)成的平面平行于平面導(dǎo)軌；兩根連桿將兩個爪臂分別與驅(qū)動輪連接，兩個連桿與爪臂的連接點形成的連線平行于平面導(dǎo)軌，并過驅(qū)動輪圓心；兩個連桿與驅(qū)動輪的連接點形成的連線過驅(qū)動輪圓心，且以驅(qū)動輪圓心為中點。所述一種刀具條碼自適應(yīng)換位標刻裝置，其特征在于在V型塊矩形切口正上方有測距傳感器，測量刀具頂部與傳感器距離。所述一種刀具條碼自適應(yīng)換位標刻裝置，其特征在于還包括有收刀槽，收刀槽為 箱體結(jié)構(gòu)，箱體結(jié)構(gòu)內(nèi)部被三層隔板分隔，在隔板最下端正對著的箱壁上粘貼有彈性緩沖結(jié)構(gòu)。所述一種刀具條碼自適應(yīng)換位標刻方法，其特征在于包括以下步驟步驟I :刀具傳送裝置將待標刻刀具逐個送至刀具定位塊中，并通過傳感器檢測刀具定位塊中是否存在刀具，若存在刀具，則刀具傳送裝置停止傳送，并采用測距傳感器測量待標刻刀具半徑；步驟2 :機械手從刀具定位塊中抓取待標刻刀具，其中機械手定位待標刻刀具中心軸線位置；控制機械手將待標刻刀具端面朝向標刻激光頭，并使待標刻刀具中心軸線與標刻激光頭中心軸線共線；控制機械手將待標刻刀具端面朝標刻激光頭移動，并保持待標刻刀具中心軸線與標刻激光頭中心軸線共線，當傳感器感知待標刻刀具端面到達激光標刻頭一倍焦距位置處，控制機械手停止運動，并標刻端面碼；步驟3 :當端面碼標刻完畢后，機械手將待標刻刀具轉(zhuǎn)動90°，使待標刻刀具柱面朝向標刻激光頭，待標刻刀具中心軸線與標刻激光頭中心軸線垂直共面；控制機械手將待標刻刀具柱面朝標刻激光頭移動，并保持待標刻刀具中心軸線與標刻激光頭中心軸線垂直共面，當傳感器感知待標刻刀具柱面到達激光標刻頭一倍焦距位置處，控制機械手停止運動，并標刻柱面碼；步驟4 :機械手將標刻完的刀具送入收刀槽。有益效果本發(fā)明采用傳送機、V型塊和機械手實現(xiàn)對于大小不同的刀具自動化裝刀、轉(zhuǎn)換刀具工位和卸刀，尤其是設(shè)計的機械手手爪能夠精確定位刀具軸心，并準確地將刀具定位到標刻區(qū)域內(nèi)。本發(fā)明對在刀具端面和柱面兩個工位標刻條碼時的激光標刻效率和標刻質(zhì)量有很大提高，實現(xiàn)了無人化標刻。利用傳感器裝置輔助實現(xiàn)對刀具標刻面的快速精確對焦，提高標刻的刀具條碼質(zhì)量。這種高度自動化的標刻方式與傳統(tǒng)的標刻方法相比，解決了由于人為操作帶來的標刻低效和標刻質(zhì)量不穩(wěn)定的問題，同時節(jié)約了人力資源。另外，激光標刻過程本身對操作工人的身體特別是眼睛會有一定的害處，本發(fā)明對工人身體健康也起到了保護作用。高效標刻的關(guān)鍵在于減少對焦時間，以往使用激光標刻機連續(xù)標刻不同標識對象的過程中，總對焦時間大約要占總標刻時間的60%以上，且因為對焦不準造成二維條碼無法識讀的概率占10%以上。采用本系統(tǒng)以后，對焦時間可縮短到傳統(tǒng)對焦時間的20%，由于對焦不準造成標刻條碼無法識讀的概率減少到0%。同時，傳統(tǒng)的對刀具進行兩工位標刻的過程需要對刀具進行兩次人工裝夾，而本系統(tǒng)是采用一次、自動化的裝夾方式，可以把裝夾刀具花費的時間減少70%以上。此外，本系統(tǒng)采用的刀具收集方式使得后續(xù)工人查找取刀的效率提高了一倍。


圖I :本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 :機械手爪結(jié)構(gòu)示意圖；圖3 :機械手爪運動示意圖；圖4 :輸送機示意圖；
圖5 :V型塊示意圖；圖6 :收刀槽示意圖；圖7 自動裝刀過程框圖；圖8 :自動標刻過程框圖；圖9 :自動收刀過程框圖；其中1、輸送機；2、V型塊；3、機械手；4、第一光電開關(guān)；5、第二光電開關(guān)；6、收刀槽；7、輸送帶；8、機械手爪；9、激光標刻機；10、測距傳感器；11、刀具；12、爪臂；13、左連桿；14、右連桿；15、驅(qū)動輪；16、平面導(dǎo)軌。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例描述本發(fā)明本實施例的目的是針對目前在刀具端面和柱面兩個面上分別進行明碼和二維條碼的標刻時，出現(xiàn)的由于人為操作因素較多帶來的標刻效率低、標刻質(zhì)量差的情況，實現(xiàn)通過使用機電一體化輔助裝置達到對刀具高效、高質(zhì)量、無人化標刻。為了有效地達到預(yù)期的目標，所設(shè)計的系統(tǒng)需要滿足I、對于不同大小的刀具，系統(tǒng)都能實現(xiàn)自動化裝刀、轉(zhuǎn)換刀具工位和卸刀，且這些過程都高效可靠。自動轉(zhuǎn)換刀具工位和自動卸刀的過程利用機械手裝置便能實現(xiàn)。但在自動裝刀時，由于后面的標刻過程要求刀具標刻面正對激光頭且標刻區(qū)域充足，故需要裝刀時將刀具裝正，且抓取刀具后讓刀具依然留有足夠的標刻區(qū)域。2、對于不同大小的刀具，系統(tǒng)都能將其標刻區(qū)域迅速定位到激光頭的標刻范圍以內(nèi)。在對刀具標刻條碼時，需要分別將二維碼和明碼標刻在端面和柱面上，相對而言，由于端面的標刻區(qū)域面積小，故而對不同的刀具，都能將它們的端面快速定位到激光頭標刻區(qū)域內(nèi)尤為關(guān)鍵。3、對于不同大小的刀具，系統(tǒng)都能快速將其標刻面完成精確對焦。由于激光頭的位置是固定的，故而平行于激光頭并距離其一倍焦距的平面也是固定的，若稱這個平面為基準面，則保證刀具標刻面快速精確對焦就是保證其標刻面每次能快速與該基準面重合或相切。4、對標刻完的一批刀具進行收集時，盡量使得刀具擺放整齊有序，以便于工人查找取刀。由于標刻結(jié)束后，工人需要把這些刀具按標刻順序依次入庫，所以讓標刻完的刀具整齊有序地收集將方便工人后續(xù)的操作。本實施例中的裝置包括輸送機I、V型塊2、機械手3和激光標刻機9。如圖4所示，輸送機I由步進電機帶動，在輸送機的輸送帶7上均勻分布著擋塊，通過擋塊使待標刻的刀具按順序分隔開。它的總體長寬高為460X365X290mm。其中帶輪的直徑為60mm，主動帶輪和從動帶輪之間的中心距為249. 5mm,輸送帶I的寬度為300mm，其上均勻分布的擋塊高度為20mm，擋塊之間的距離為35mm。如圖5所示，V型塊2沿其長度方向有V型缺口，用于收納從輸送機送來的待標刻刀具11，在V型塊寬度方向上有矩形切口，用于機械手從V型塊上取刀。它的總體長寬高為200父42\30_，其上7形缺口寬度為22_，深度為10_，張角為45°。在距V型塊2—端13mm處開有一矩形切口，該矩形切口尺寸為42 X 25 X 22mm。
機械手3采用的是深圳杰越科技有限公司生產(chǎn)的皇冠6自由度機械手，它是一個開鏈連桿式關(guān)節(jié)型機械手，在其上裝有6個舵機，分別控制著機械手各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動和機械手爪8的開合運動，這六個舵機由機械手3配套的舵機控制器11控制，該控制器能自動運行其串口上接受到的指定格式指令，讓機械手3執(zhí)行相關(guān)動作。機械手爪8根據(jù)系統(tǒng)需求進行了單獨設(shè)計，圖2是機械手爪8的結(jié)構(gòu)簡圖，機械手爪包括兩個爪臂12、平面導(dǎo)軌16、驅(qū)動輪15、左連桿13和右連桿14，爪臂安裝在平面導(dǎo)軌上，并可沿平面導(dǎo)軌滑動，兩個爪臂內(nèi)側(cè)面上開有相對的V型槽，且兩條V型槽底構(gòu)成的平面平行于平面導(dǎo)軌；兩根連桿將兩個爪臂分別與驅(qū)動輪連接，兩個連桿與爪臂的連接點形成的連線平行于平面導(dǎo)軌，并過驅(qū)動輪圓心；兩個連桿與驅(qū)動輪的連接點形成的連線過驅(qū)動輪圓心，且以驅(qū)動輪圓心為中點。機械手夾持器基身尺寸為65X60X27mm，張口最大尺寸為60mm。爪臂上V形槽寬度的為19. 8mm,深度為5. 7mm,張角為120。圖3為機械手爪運動機構(gòu)的示意簡圖，圖中AB和A’ B’指的是與驅(qū)動輪相連的兩根長度相等的連桿。其中，A點、A’點與驅(qū)動輪中心0點均位于直線EF上，而該直線EF與機械手爪上的平面導(dǎo)軌平行。另外，0點是線段BB’的中心點。由于爪臂受到平面導(dǎo)軌的限制只能做直線運動，所以A點和A’點也只能在直線EF上進行移動。隨著驅(qū)動輪的順時針轉(zhuǎn)動，由于兩連桿的對稱關(guān)系，A點和A’點將以相等的速度相向運動，這樣兩個爪臂也將以相等的速度相向運動，實現(xiàn)閉合。這樣，機械手抓取的不同大小刀具的軸心都將位于圖2中的P點位置，而P點相對機械手來說是個固定點。同理，當驅(qū)動輪逆時針轉(zhuǎn)動時，兩個爪臂將以相等的速度相離運動，實現(xiàn)張開。如此，機械手爪8能夠?qū)Σ煌毒咻S心位置實現(xiàn)絕對定心，即實現(xiàn)讓抓取的不同大小刀具軸線位置保持固定，從而能夠精確地將待標刻刀具送至標刻位置。采用第一光電開關(guān)4測量V型塊2上是否存在刀具，當V型塊上存在刀具時，輸送機停止轉(zhuǎn)動。第一光電開關(guān)4采用型號為HJS18-G12DPK的漫反射型光電開關(guān)。在它的外部有三根引線，其中兩根用來給它供電，另外一根是它的輸出信號線。它的工作原理是在上電后，當其發(fā)射頭正前方有物體時，輸出信號線將輸出5V高電平信號，無物體時將輸出OV低電平信號。在距激光標刻頭一倍焦距的距離處安裝有第二光電開關(guān)5，構(gòu)成標刻區(qū)域。第二光電開關(guān)5采用型號為E18-D80NK的對射型光電開關(guān)。它是由一個光電發(fā)射頭和一個光電接收頭組成，在光電接收頭上引有一根信號輸出線。它的工作原理是當光電發(fā)射頭發(fā)出的紅外線被光電接收頭接收時，輸出信號線將輸出5V高電平信號，反之為低電平。采用第二光電開關(guān)5就將平行于激光頭并距離其一倍焦距的平面確定，只需采用機械手將待標刻刀具的標刻面與該平面精確重合或相切即可。收錄刀具的工具為收刀槽6，其結(jié)構(gòu)如圖6所示。它是一個箱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部被三層隔板分隔，刀具會順著隔板落到箱體內(nèi)實現(xiàn)有序收集。在隔板最下端正對著的箱壁上粘貼有彈性橡皮，有效緩沖了下落刀具與箱壁之間的碰撞。箱體一側(cè)箱壁可抽走，以方便工人對刀具的查取，在其下部還設(shè)有萬向滾輪，方便了工人對其進行搬運。收刀槽的總體長寬高為190X 180X240mm，組成箱體的木板厚度為5mm。其內(nèi)部上層隔板尺寸為186X174X5mm。在距上層隔板一端28mm處有兩個尺寸為IOX 10X6mm的凸塊。該隔板通過凸塊被支撐在一根直徑為6mm、長度為120mm的懸臂梁上。懸臂梁一側(cè)攻有螺紋，用螺母將其支撐端固定在箱體上，懸臂梁的高度為160mm，距箱體較近一側(cè)箱壁的距離為55mm。中層隔板的尺寸與上層隔板的尺寸一致，同樣通過一根直徑為6_、長度為120_的懸臂梁形成支撐，該懸臂梁 的高度為100mm，距箱體較近一側(cè)箱壁的距離為55mm。下層隔板尺寸為225 X 174X 5mm，它是通過箱體本身形成支撐。激光標刻機9選取的是深圳大族激光科技股份有限公司生產(chǎn)的型號為YLP-DlO的光纖激光標刻機。它能通過自身控制卡上的I/o 口與單片機10進行交互。在這些I/O管腳中有一個標刻信號輸入管腳和一個標刻結(jié)束信號輸出管腳。當向標刻信號輸入管腳輸入5V電壓時,激光標刻機9便能開啟激光進行標刻。而在標刻結(jié)束后,標刻結(jié)束信號輸出管腳將產(chǎn)生一個5V的電平信號。此外，激光標刻機9自帶了一個激光標刻軟件，它能自動生成并保存一系列的條碼圖形。在進行標刻時，激光標刻機9都是對該軟件上當前的條碼圖形進行標刻，而當這個圖形標刻完畢后，軟件會自動切換到下一個條碼圖形。在V型塊矩形切口正上方有測距傳感器10，選用的是型號為GP2Y0A02YK0F的紅外測距傳感器，紅外發(fā)射頭向下正對矩形切口。紅外測距傳感器目的是要最終得到V型塊上的刀具直徑，先測量V型塊上放置一個已知直徑的標準刀具時紅外發(fā)射頭與刀具頂部之間的距離，而后在測量待標刻刀具放置在V型塊上時，紅外發(fā)射頭與刀具頂部之間的距離，通過計算距離差就能得到待標刻刀具的直徑。按照本實施例的工作流程，整套系統(tǒng)分為自動裝刀過程、自動標刻過程和自動收刀過程。自動裝刀過程通過輸送機、V型塊完成，它保證了待標刻的一批刀具每次僅一把地到達V型塊2上等待取刀操作，并由紅外測距傳感器獲取刀具直徑傳輸給機械手3。自動標刻過程由機械手和激光標刻機完成，它包括了從機械手取刀到標刻完畢中間的一系列過程。自動收刀過程由收刀槽完成，實現(xiàn)了標刻完畢的刀具按要求實現(xiàn)自動收集。本實施例中各傳感器和機械手的控制部分包括信號米集模塊、中央處理模塊和電源控制模塊。所述信號采集模塊的信號采集設(shè)備包括第一光電開關(guān)4、第二光電開關(guān)5和紅外測距傳感器。所述中央處理模塊主要由單片機組成，它對信號采集模塊中采集到的信號進行判斷并控制電源控制模塊進行相關(guān)動作。所述電源控制模塊對輸送機I的步進電機和機械手的各舵機以及激光標刻機9進行控制，使它們完成各項動作，由于這些動作的發(fā)生，將觸發(fā)信號采集模塊進行信號采集。單片機選用的是STC89C52型單片機，它是整個系統(tǒng)控制部分的核心。繼電器選用的是型號為JW1FHN-DC5V的繼電器。單片機通過5V輸出電壓控制繼電器的觸點吸合實現(xiàn)對輸送機I通斷電和激光標刻機9標刻動作的控制。各裝置的布局說明從正面看，輸送機I的擺放位置緊靠激光標刻機9的工作臺左側(cè)，其頂部高度比工作臺高度高出IOmm左右。V型塊2平行于輸送帶7擋板方向放置。它位于輸送帶7最外側(cè)擋板的側(cè)下方，其擺放位置需保證刀具在隨輸送帶7運動到一定位置后能自動平穩(wěn)滾落到其上。第一光電開關(guān)4呈水平安裝在鐵架臺上，其發(fā)射頭正對著V型塊2上的矩形缺口處，其頂部高度與V型塊2大致相等。它所處安裝位置需保證落入V型塊2的各種刀具均能對其發(fā)射頭形成阻擋。 紅外測距傳感器13安裝在鐵架臺上，它位于V型塊2矩形缺口的正上方40mm處，其紅外發(fā)射頭朝下正對V型塊2中心線位置。機械手3固定在激光標刻機9的工作臺上，距離V型塊2右側(cè)70mm處。第二光電開關(guān)5的發(fā)射頭和接收頭分別呈水平安裝在左右兩個鐵架臺上，且發(fā)射頭正對接收頭，兩者之間相距150mm。它們的安裝高度距離激光頭一倍焦距。它們的中心線與激光頭的中心點處在一個豎直平面內(nèi)。收刀槽6位于激光標刻機9工作臺的右側(cè)，機械手3正右方70mm處。單片機、舵機控制器、繼電器放置在輸送機I的下部，它們通過導(dǎo)線、串口線將各接口相連。系統(tǒng)的工作流程說明在使用本系統(tǒng)前，需要先開啟激光標刻機9，并用標刻軟件生成出所有待標刻刀具的條碼，然后將這些條碼按標刻先后順序依次進行保存。如圖7所示為自動裝刀過程的工作流程圖。其流程為首先，將一批待標刻刀具按順序放入輸送帶7的均勻空隙中，并使它們的端面盡量保持平齊。啟動單片機開發(fā)板上的電源開關(guān)，此時繼電器所接I/O 口將輸出高電平，該電平使得繼電器的觸點吸合，輸送機I開始運行，輸送帶7勻速運轉(zhuǎn)。隨著輸送帶7的運動，輸送帶7上的第一把刀具將平穩(wěn)落到V型塊2上。這時，第一光電開關(guān)4由于在發(fā)射頭前方受到該刀具柱面的阻擋，輸出信號將發(fā)生變化。單片機在接收到這個變化信號后將控制繼電器觸點斷開，輸送機I電機停轉(zhuǎn)，使下一把刀具不致落下；控制自身串口發(fā)送開始取刀指令到舵機控制器，使機械手3開始取刀動作；控制紅外測距傳感器13通電，從而獲取到刀具直徑信息反饋給機械手3的舵機控制器，使機械手3在取刀時能下降到最佳取刀位置。如圖8所示為自動標刻過程的工作流程圖。其流程為單片機通過串口發(fā)送的指令使得機械手3從初始位置開始運動到最佳取刀位置處，然后機械手爪8緩慢閉合完成對刀具的抓取。機械手爪8在夾緊刀具后將夾持刀具平穩(wěn)上升。一方面，在刀具離開V型塊2后將觸發(fā)第一光電開關(guān)4輸出信號再一次變化，單片機在檢測到該信號變化后將控制繼電器觸點閉合，從而啟動輸送機1，讓下一把刀具落入V型塊中等待取刀；另一方面，機械手爪8夾持刀具上升到其初始位置后將轉(zhuǎn)動90°使刀具端面朝上，由于機械手爪8的設(shè)計能實現(xiàn)對所抓取刀具的絕對定心，所以不同大小刀具能通過同一路徑到達指定位置即刀具中心線和激光頭中心線共線的位置。在機械手爪8抓取刀具到達該指定位置后，機械手3將通過兩臂聯(lián)動的方式使刀具沿直線緩慢上升直至刀具端面到達離激光頭一倍焦距的位置。這個位置由第二光電開關(guān)5控制，當?shù)毒叩竭_第二光電開關(guān)5的高度后，將阻擋其發(fā)射頭向接收頭發(fā)射的紅外線，使第二光電開關(guān)5的輸出信號發(fā)生變化。單片機在接收到這一信號變化后，將停止向舵機控制器的串口發(fā)送機械手3的運動指令，使機械手3停止運動，從而使刀具端面實現(xiàn)對焦；又將向激光標刻機9控制卡上的標刻信號輸入管腳輸出一個5V的電平信號，此時激光標刻機9便會開啟標刻功能，將標刻軟件上的當前二維條碼標刻到刀具端面上。在端面碼標刻結(jié)束后，標刻軟件將自動切換出下一個明碼的圖形，同時標刻結(jié)束信號輸出管腳將輸出5V的電平信號。單片機接收到這個5V信號后，將向舵機控制器串口發(fā)送相關(guān)指令，控制機械手爪8向下轉(zhuǎn)動90°。此時，刀具的柱面將正對激光頭，而柱面頂部高度將低于對焦高度。在機械手爪8轉(zhuǎn)動動作結(jié)束后，機械手3會再次通過兩臂聯(lián)動方式使刀具沿直線緩慢上升。當?shù)毒咴俅蔚竭_第二光電開關(guān)5的高度時，又將觸發(fā)第二光電開關(guān)5輸出信號的變化，重復(fù)前面的過程，激光標刻機9將把當前的明碼標刻在刀具的柱面上。如圖9所示為自動收刀過程的工作流程圖。在完成刀具柱面明碼標刻后，標刻結(jié)束信號輸出管腳將輸出5V電平信號。單片機在檢測到該信號后，將通過串口發(fā)送指令使機械手爪8夾持刀具運動到收刀槽6上層隔板最高處的正上方IOmm位置，然后機械手爪8便 松開手爪。此時，標刻好的刀具將順著收刀槽6中的隔板落入并收集在收刀槽6中。同時，機械手3將沿指定路線返回到初始位置。此時，若V型槽2中裝載有刀具，即第一光電開關(guān)4發(fā)出的是5V高電平信號時，機械手3又將重復(fù)前面的一系列過程，直至將所有輸送機上的刀具標刻完畢為止。最終，所有標刻完的刀具將有序整齊地收集在收刀槽6中等待工人的查取。
權(quán)利要求
1.一種刀具條碼自適應(yīng)換位標刻裝置，其特征在于包括輸送機、V型塊、機械手和激光標刻頭； 輸送機由步進電機帶動，在輸送機傳送帶上分布有刀具擋塊；V型塊沿其長度方向有V型缺口，用于收納從輸送機送來的刀具，在V型塊寬度方向上有矩形切口，用于機械手從V型塊上取刀；傳感器測量V型塊上是否存在刀具，當V型塊上存在刀具時，輸送機停止轉(zhuǎn)動； 在距激光標刻頭一倍焦距的距離處安裝有傳感器，構(gòu)成標刻區(qū)域； 機械手用于從V型塊上抓持刀具，并將刀具移至激光標刻頭的標刻區(qū)域進行標刻；機械手的手爪包括兩個爪臂、平面導(dǎo)軌、驅(qū)動輪和兩根連桿，爪臂安裝在平面導(dǎo)軌上，并可沿平面導(dǎo)軌滑動，兩個爪臂內(nèi)側(cè)面上開有相對的V型槽，且兩條V型槽底構(gòu)成的平面平行于平面導(dǎo)軌；兩根連桿將兩個爪臂分別與驅(qū)動輪連接，兩個連桿與爪臂的連接點形成的連線平行于平面導(dǎo)軌，并過驅(qū)動輪圓心；兩個連桿與驅(qū)動輪的連接點形成的連線過驅(qū)動輪圓心，且以驅(qū)動輪圓心為中點。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種刀具條碼自適應(yīng)換位標刻裝置，其特征在于在V型塊矩形切口正上方有測距傳感器，測量刀具頂部與傳感器距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種刀具條碼自適應(yīng)換位標刻裝置，其特征在于還包括有收刀槽，收刀槽為箱體結(jié)構(gòu)，箱體結(jié)構(gòu)內(nèi)部被三層隔板分隔，在隔板最下端正對著的箱壁上粘貼有彈性緩沖結(jié)構(gòu)。
4.一種刀具條碼自適應(yīng)換位標刻方法，其特征在于包括以下步驟 步驟I :刀具傳送裝置將待標刻刀具逐個送至刀具定位塊中，并通過傳感器檢測刀具定位塊中是否存在刀具，若存在刀具，則刀具傳送裝置停止傳送，并采用測距傳感器測量待標刻刀具半徑； 步驟2 :機械手從刀具定位塊中抓取待標刻刀具，其中機械手定位待標刻刀具中心軸線位置；控制機械手將待標刻刀具端面朝向標刻激光頭，并使待標刻刀具中心軸線與標刻激光頭中心軸線共線；控制機械手將待標刻刀具端面朝標刻激光頭移動，并保持待標刻刀具中心軸線與標刻激光頭中心軸線共線，當傳感器感知待標刻刀具端面到達激光標刻頭一倍焦距位置處，控制機械手停止運動，并標刻端面碼； 步驟3 :當端面碼標刻完畢后，機械手將待標刻刀具轉(zhuǎn)動90°，使待標刻刀具柱面朝向標刻激光頭，待標刻刀具中心軸線與標刻激光頭中心軸線垂直共面；控制機械手將待標刻刀具柱面朝標刻激光頭移動，并保持待標刻刀具中心軸線與標刻激光頭中心軸線垂直共面，當傳感器感知待標刻刀具柱面到達激光標刻頭一倍焦距位置處，控制機械手停止運動，并標刻柱面碼； 步驟4 :機械手將標刻完的刀具送入收刀槽。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種刀具條碼自適應(yīng)換位標刻裝置及方法，采用刀具傳送裝置將待標刻刀具逐個送至刀具定位塊中，由機械手從刀具定位塊中抓取待標刻刀具，其中機械手定位待標刻刀具中心軸線位置，機械手將待標刻刀具移至標刻區(qū)域，由傳感器感知待標刻刀具是否到位，而后進行標刻。本發(fā)明采用傳送機、V型塊和機械手實現(xiàn)對于大小不同的刀具自動化裝刀、轉(zhuǎn)換刀具工位和卸刀，尤其是設(shè)計的機械手手爪能夠精確定位刀具軸心，并準確地將刀具定位到標刻區(qū)域內(nèi)，解決了傳統(tǒng)標刻方法存在的人為操作標刻低效和標刻質(zhì)量不穩(wěn)定的問題，實現(xiàn)了無人化標刻。
文檔編號B44B1/06GK102700339SQ201210142619
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月10日
發(fā)明者何衛(wèi)平, 劉濤, 徐瑯, 田琦楠, 謝雷, 雷蕾 申請人:西北工業(yè)大學