本發(fā)明涉及紙盒生產(chǎn)加工領(lǐng)域，特別涉及一種基于視覺檢測自動適應(yīng)紙盒堆垛機(jī)及其控制方法。
背景技術(shù)：
：紙盒生產(chǎn)的主要工作流程包括印刷、剪裁、折疊、堆垛包裝等工序?，F(xiàn)有技術(shù)中的紙盒生產(chǎn)過程中，印刷、剪裁、折疊等工序已經(jīng)出現(xiàn)比較先進(jìn)的自動化生產(chǎn)設(shè)備，相對于傳統(tǒng)生產(chǎn)線生產(chǎn)速度，自動化生產(chǎn)設(shè)備具有比較快的生產(chǎn)速度。但是由于生產(chǎn)的紙盒規(guī)格繁多、大小形狀各異、包裝數(shù)量和方式不一、質(zhì)量檢測技術(shù)只能依靠人力等原因，紙盒生產(chǎn)線中包裝工序尚未形成自動化，更多的時候只能依靠人力完成。因此，紙盒生產(chǎn)中堆垛包裝工序的智能制造、自動化技術(shù)升級是企業(yè)在提高產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本、降低管理壓力、提高市場競爭力的必經(jīng)之路。所以，對紙盒生產(chǎn)中的堆垛包裝工序進(jìn)行自動化升級極其重要。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的主要目的是提出一種基于視覺檢測自動適應(yīng)紙盒堆垛機(jī)及其控制方法，旨在提高紙盒堆垛機(jī)堆垛包裝過程的自動化程度。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的一種基于視覺檢測自動適應(yīng)紙盒堆垛機(jī)，所述紙盒堆垛機(jī)包括伺服升降底座，所述伺服升降底座上方設(shè)有可垂直升降的紙盒升降平臺，所述紙盒升降平臺頂面遠(yuǎn)離輸送帶的一端設(shè)有正面定位板與第一步進(jìn)電機(jī)的推拉螺桿相連，所述紙盒升降平臺頂面的兩側(cè)均設(shè)有側(cè)面定位板與第二步進(jìn)電機(jī)的推拉螺桿相連，所述正面定位板與所述側(cè)面定位板共同對紙盒定位及堆垛；所述紙盒升降平臺與所述輸送帶之間的上方設(shè)有用于檢測紙盒的視覺攝像頭安裝于框架，所述框架上部還安裝有截止氣缸與擋板相連，所述截止氣缸可推動所述擋板向輸送帶一端移動并阻止紙盒進(jìn)入所述紙盒升降平臺；所述視覺攝像頭與主控制系統(tǒng)電路板電連接，所述主控制系統(tǒng)電路板還與堆垛機(jī)控制電路板電連接并實現(xiàn)所述紙盒升降平臺的升降、所述正面定位板和所述側(cè)面定位板對紙盒定位堆垛、所述擋板阻止紙盒進(jìn)入所述紙盒升降平臺頂面。優(yōu)選地，所述伺服升降底座內(nèi)部設(shè)有絲桿螺母結(jié)構(gòu)，所述絲桿螺母結(jié)構(gòu)的升降螺桿與所述紙盒升降平臺底部垂直固定連接，所述伺服升降底座還設(shè)有升降導(dǎo)向軸與所述紙盒升降平臺底部固定連接，所述升降螺桿被設(shè)置于所述伺服升降底座內(nèi)的伺服電機(jī)驅(qū)動并配合所述升降導(dǎo)向軸使所述紙盒升降平臺上升或下降。優(yōu)選地，所述第一步進(jìn)電機(jī)通過第一安裝座固定連接于所述紙盒升降平臺頂面，所述第二步進(jìn)電機(jī)通過第二安裝座固定連接于所述紙盒升降平臺頂面。優(yōu)選地，所述紙盒升降平臺頂面還設(shè)有定位板導(dǎo)向軸，所述定位板導(dǎo)向軸兩端均設(shè)有導(dǎo)向軸支座并固定于所述紙盒升降平臺頂面，所述側(cè)面定位板底部兩側(cè)均設(shè)有通孔與所述定位板導(dǎo)向軸相配移動。優(yōu)選地，所述堆垛機(jī)控制電路板分別與驅(qū)動所述絲桿螺母結(jié)構(gòu)的伺服電機(jī)、所述第一步進(jìn)電機(jī)、所述第二步進(jìn)電機(jī)、所述截止氣缸電連接。優(yōu)選地，所述主控制系統(tǒng)電路板和所述堆垛機(jī)控制電路板均為單片機(jī)電路板。本發(fā)明還提出一種使用基于視覺檢測自動適應(yīng)紙盒堆垛機(jī)的控制方法，包括以下步驟：1)輸送帶向所述紙盒堆垛機(jī)輸送紙盒，所述視覺攝像頭檢測采集紙盒的圖像信息，并將圖像信息發(fā)送至所述主控制系統(tǒng)電路板，所述主控制系統(tǒng)電路板將圖像信息與設(shè)定的紙盒尺寸參數(shù)和表面質(zhì)量進(jìn)行對比，并將對比運算結(jié)果轉(zhuǎn)換為模擬信號發(fā)送至所述堆垛機(jī)控制電路板；2)若所述紙盒不符合尺寸及表面質(zhì)量要求，則被排除處理；若所述紙盒符合尺寸參數(shù)和表面質(zhì)量要求，所述堆垛機(jī)控制電路板控制所述伺服電機(jī)對所述絲桿螺桿驅(qū)動，并通過升降螺桿使所述紙盒升降平臺升降至低于輸送帶頂面10cm，輸送帶推送紙盒進(jìn)入所述紙盒升降平臺頂面，所述堆垛機(jī)控制電路板控制第一步進(jìn)電機(jī)將所述正面定位板向紙盒推移，所述堆垛機(jī)控制電路板還控制第二步進(jìn)電機(jī)將所述側(cè)面定位板向紙盒推移，所述正面定位板和所述側(cè)面定位板共同對紙盒定位及堆垛；3)所述紙盒升降平臺隨著紙盒數(shù)量增多逐漸向下平移，堆垛于所述紙盒升降平臺上的紙盒頂面低于輸送帶頂面10cm；當(dāng)所述視覺攝像頭檢測所述紙盒升降平臺上的紙盒數(shù)量達(dá)到預(yù)先設(shè)定數(shù)量時，所述堆垛機(jī)控制電路板控制所述截止氣缸推動所述擋板抵觸于輸送帶前端將紙盒進(jìn)行抵擋，機(jī)械臂快速抓取所述紙盒升降平臺上堆垛完的紙盒并進(jìn)行包裝；4)機(jī)械臂抓取紙盒完畢后，所述紙盒升降平臺向上平移至低于輸送帶頂面10cm位置處，所述擋板被所述截止氣缸向上提升，輸送帶再次向所述紙盒升降平臺輸送紙盒堆垛。本發(fā)明技術(shù)方案通過堆垛機(jī)控制電路板控制伺服電機(jī)驅(qū)動絲桿螺母結(jié)構(gòu)，通過升降螺桿對紙盒升降平臺進(jìn)行上升或者下降；紙盒升降平臺頂面設(shè)置第一步進(jìn)電機(jī)對正面定位板進(jìn)行推移，設(shè)置第二步進(jìn)電機(jī)對側(cè)面定位板進(jìn)行推移，使得正面定位板和側(cè)面定位板共同對紙盒進(jìn)行定位及堆垛作業(yè)；通過視覺攝像頭對紙盒進(jìn)行表面質(zhì)量及尺寸檢測，采集相應(yīng)圖像信息進(jìn)行比對，使得不符合尺寸和表面質(zhì)量的紙盒被排除，即視覺攝像頭精準(zhǔn)完成紙盒質(zhì)量檢查環(huán)節(jié)工作，另外視覺攝像頭對合格的紙盒堆垛數(shù)量進(jìn)行實時統(tǒng)計；同時通過截止氣缸推動擋板對紙盒輸送進(jìn)行阻擋，使得紙盒堆垛包裝工作更加準(zhǔn)確可靠。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明能解放紙盒堆垛包裝工作中的部分勞動力，避免質(zhì)檢過程容易受質(zhì)檢人員的經(jīng)驗、心情、周圍環(huán)境等不穩(wěn)定因素干擾，造成質(zhì)量檢測不穩(wěn)定并最終導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，能夠為企業(yè)降低管理壓力和人力成本，提高企業(yè)生產(chǎn)能力和市場競爭力。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖示出的結(jié)構(gòu)獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明基于視覺檢測自動適應(yīng)紙盒堆垛機(jī)的立體圖；圖2為本發(fā)明基于視覺檢測自動適應(yīng)紙盒堆垛機(jī)的主視圖；圖3為本發(fā)明基于視覺檢測自動適應(yīng)紙盒堆垛機(jī)的右視圖；圖4為本發(fā)明基于視覺檢測自動適應(yīng)紙盒堆垛機(jī)的俯視圖；圖5為本發(fā)明基于視覺檢測自動適應(yīng)紙盒堆垛機(jī)的工作示意圖；圖6為本發(fā)明基于視覺檢測自動適應(yīng)紙盒堆垛機(jī)的工作原理邏輯圖。附圖標(biāo)號說明：標(biāo)號名稱標(biāo)號名稱1伺服升降底座11正面定位板2推拉螺桿12第一步進(jìn)電機(jī)3第二步進(jìn)電機(jī)13紙盒升降平臺4導(dǎo)向軸支座14紙盒5定位板導(dǎo)向軸15輸送帶6側(cè)面定位板16第二安裝座7擋板17第一安裝座8框架18升降導(dǎo)向軸9截止氣缸19升降螺桿10視覺攝像頭本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。具體實施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。需要說明，若本發(fā)明實施例中有涉及方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后……)，則該方向性指示僅用于解釋在某一特定姿態(tài)(如附圖所示)下各部件之間的相對位置關(guān)系、運動情況等，如果該特定姿態(tài)發(fā)生改變時，則該方向性指示也相應(yīng)地隨之改變。另外，若本發(fā)明實施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，則該“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。另外，各個實施例之間的技術(shù)方案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎(chǔ)，當(dāng)技術(shù)方案的結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無法實現(xiàn)時應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種技術(shù)方案的結(jié)合不存在，也不在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。參見圖1至圖5，本發(fā)明提出一種基于視覺檢測自動適應(yīng)紙盒堆垛機(jī)，紙盒堆垛機(jī)包括伺服升降底座1，伺服升降底座1上方設(shè)有可垂直升降的紙盒升降平臺13，本實施例中，伺服升降底座1內(nèi)部設(shè)有絲桿螺桿結(jié)構(gòu)(圖上未標(biāo)示)，絲桿螺母結(jié)構(gòu)的升降螺桿19與紙盒升降平臺13底部垂直固定連接，升降螺桿19可帶動紙盒升降平臺13上升或下降，伺服升降底座1還設(shè)有升降導(dǎo)向軸18與紙盒升降平臺13底部固定相連，伺服升降底座1的升降螺桿19被設(shè)置于伺服升降底座1的伺服電機(jī)(圖上未標(biāo)示)所驅(qū)動并配合升降導(dǎo)向軸18使紙盒升降平臺13上升或者下降。本實施例中，通過采用絲桿螺母結(jié)構(gòu)可準(zhǔn)確將紙盒升降平臺13進(jìn)行上升或者下降，通過升降螺桿19與升降導(dǎo)向軸18共同配合，使紙盒升降平臺13上升過程中不容易出現(xiàn)晃動并調(diào)整精準(zhǔn)到位。紙盒升降平臺13頂面遠(yuǎn)離輸送帶15的一端設(shè)有正面定位板11與第一步進(jìn)電機(jī)12的推拉螺桿2相連，另外紙盒升降平臺13頂面的兩側(cè)均設(shè)有側(cè)面定位板6與第二步進(jìn)電機(jī)3的推拉螺桿2相連，正面定位板11與側(cè)面定位板6共同向紙盒進(jìn)行靠攏從而實現(xiàn)對紙盒進(jìn)行定位及堆垛。本實施例中，第一步進(jìn)電機(jī)12通過第一安裝座17固定連接于紙盒升降平臺13頂面，而第二步進(jìn)電機(jī)3通過第二安裝座16固定連接于紙盒升降平臺13頂面。紙盒升降平臺13頂面還設(shè)有定位板導(dǎo)向軸5，定位板導(dǎo)向軸5的兩端均設(shè)有導(dǎo)向軸支座4，導(dǎo)向軸支座4的底部固定安裝于紙盒升降平臺13頂面。而側(cè)面定位板6底部設(shè)有通孔與定位板導(dǎo)向軸5相互配合并可使得側(cè)面定位板6進(jìn)行平移。本實施例中通過采用定位板導(dǎo)向軸6對側(cè)面定位板6進(jìn)行平移運動，從而使得側(cè)面定位板6向紙盒方向進(jìn)行移動更加準(zhǔn)確可靠。本發(fā)明中，紙盒升降平臺13與輸送帶15之間的上方還設(shè)有用于檢測紙盒的視覺攝像頭10，該視覺攝像頭10安裝于框架8上，其中。優(yōu)選地，視覺攝像頭10的拍攝方向垂直正對于輸送帶15，可對輸送帶15上的紙盒14進(jìn)行檢測紙盒14的表面質(zhì)量及測算出相應(yīng)的尺寸參數(shù)，最后錄取相應(yīng)的圖像信息。安裝于伺服升降底座1靠近輸送帶15側(cè)壁的框架8還安裝有截止氣缸9，截止氣缸9與擋板7相連，截止氣缸9可推動擋板7向輸送帶15一端移動并阻止紙盒14進(jìn)入紙盒升降平臺13，在擋板7阻止紙盒14進(jìn)入紙盒升降平臺13時，擋板7的底部抵觸于輸送帶15的上表面，對紙盒14運輸起到攔截作用。本發(fā)明的實施例中，視覺攝像頭10與主控制系統(tǒng)電路板電連接，主控制系統(tǒng)電路板還與堆垛機(jī)控制電路板電連接，從而控制并實現(xiàn)紙盒升降平臺13的升或降、正面定位板11和側(cè)面定位板6對紙盒14的定位及堆垛、截止氣缸9和擋板7共同作用阻止紙盒14進(jìn)入紙盒升降平臺13頂面。為了實現(xiàn)上述功能，堆垛機(jī)控制電路板還分別與驅(qū)動伺服升降底座內(nèi)絲桿螺母結(jié)構(gòu)的伺服電機(jī)、第一步進(jìn)電機(jī)12、第二步進(jìn)電機(jī)3、截止氣缸9電連接。同時，本實施例中的主控制系統(tǒng)電路板和堆垛機(jī)控制電路板均為單片機(jī)電路板。參見圖5和圖6，本發(fā)明還提出一種使用基于視覺檢測自動適應(yīng)紙盒堆垛機(jī)的控制方法，也詳細(xì)描述了基于視覺檢測自動適應(yīng)紙盒堆垛機(jī)的工作原理，具體請見以下。首先輸送帶15通過平帶對紙盒14進(jìn)行運輸，使得紙盒14運輸方向朝向于紙盒升降平臺13，設(shè)置于框架8上的視覺攝像頭10對紙盒14的運輸進(jìn)行監(jiān)控。優(yōu)選地，視覺攝像頭10的拍攝方向與輸送帶15垂直，從而使得視覺攝像頭10能夠準(zhǔn)確地對紙盒14進(jìn)行檢測，檢測出紙盒14的表面質(zhì)量及相應(yīng)的規(guī)格參數(shù)，并且將采集的紙盒14相關(guān)圖像信息發(fā)送至主控制系統(tǒng)電路板，主控制系統(tǒng)電路板接受圖像信息后，對視覺攝像頭10采集到的圖像信息與設(shè)定的紙盒14尺寸參數(shù)以及表面質(zhì)量進(jìn)行對比，并將對比運算結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為模擬信號并發(fā)送至堆垛機(jī)控制電路板。當(dāng)視覺攝像頭10檢測到紙盒14的相關(guān)參數(shù)不符合設(shè)定尺寸和表面質(zhì)量，則需被排除以及處理。當(dāng)視覺攝像頭10檢測到的紙盒14符合相應(yīng)尺寸參數(shù)和表面質(zhì)量要求，堆垛機(jī)控制電路板控制伺服電機(jī)對絲桿螺母結(jié)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動，并通過升降螺桿19將紙盒升降平臺13升降至低于輸送帶15頂面10cm位置處，從而使得輸送帶15順利將紙盒14推至紙盒升降平臺13頂面上，然后堆垛機(jī)控制電路板控制第一步進(jìn)電機(jī)12將正面定位板11向紙盒14方向進(jìn)行推移，另外堆垛機(jī)控制電路板還控制第二步進(jìn)電機(jī)3將側(cè)面定位板6向紙盒14方向進(jìn)行推移，從而使得正面定位板11和側(cè)面定位板6共同對紙盒14進(jìn)行定位和堆垛。隨著堆垛于紙盒升降平臺13上的紙盒14數(shù)量不斷增多，紙盒升降平臺13則會相應(yīng)并逐漸向下進(jìn)行平移，但是最高位置的紙盒14頂面必須保持低于輸送帶15頂面10cm，從而使得紙盒14能夠順利堆垛于紙盒升降平臺13上。當(dāng)視覺攝像頭10檢測堆垛于紙盒升降平臺13的紙盒數(shù)量達(dá)到預(yù)設(shè)定值后，堆垛機(jī)控制電路板控制截止氣缸9推動擋板7抵觸于輸送帶15前端，從而使得紙盒14暫時無法進(jìn)入紙盒升降平臺13上，然后通過機(jī)械臂快速抓取紙盒升降平臺13上堆垛完的紙盒堆并進(jìn)行最后的包裝。機(jī)械臂(圖上未標(biāo)注)快速抓取紙盒堆完畢后，由于這時的紙盒升降平臺13處于最低位置，堆垛機(jī)控制電路板控制并使紙盒升降平臺13向上平移，并使紙盒升降平臺13的頂面低于輸送帶14頂面的10cm位置處，同時擋板7則會被截止氣缸9進(jìn)行向上提升，然后輸送帶15啟動并繼續(xù)向紙盒升降平臺13輸送紙盒14進(jìn)行堆垛。本發(fā)明通過堆垛機(jī)控制電路板控制伺服電機(jī)驅(qū)動絲桿螺母結(jié)構(gòu)，通過升降螺桿19對紙盒升降平臺13進(jìn)行上升或者下降；紙盒升降平臺13頂面設(shè)置第一步進(jìn)電機(jī)12對正面定位板11進(jìn)行推移，設(shè)置第二步進(jìn)電機(jī)3對側(cè)面定位板6進(jìn)行推移，使得正面定位板11和側(cè)面定位板6共同對紙盒14進(jìn)行定位及堆垛作業(yè)；通過視覺攝像頭10對紙盒14進(jìn)行檢測并采集相應(yīng)圖像信息進(jìn)行比對，使得不符合尺寸和表面質(zhì)量的紙盒14被檢測排除，即視覺攝像頭10完成紙盒14質(zhì)量檢查工作環(huán)節(jié)，另外視覺攝像頭10對合格的紙盒堆垛數(shù)量進(jìn)行實時統(tǒng)計，同時通過截止氣缸9推動擋板7對紙盒輸送進(jìn)行及時阻擋，使得紙盒堆垛包裝工作更加準(zhǔn)確可靠。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的一種基于視覺檢測自動適應(yīng)紙盒堆垛機(jī)及其控制方法，能解放紙盒堆垛包裝過程中的部分勞動力，避免質(zhì)檢過程容易受質(zhì)檢人員的經(jīng)驗、心情、周圍環(huán)境等不穩(wěn)定因素干擾，造成質(zhì)量檢測不穩(wěn)定，最終導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，能夠為企業(yè)降低管理壓力和人力成本，提高企業(yè)生產(chǎn)能力和企業(yè)市場競爭力。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是在本發(fā)明的構(gòu)思下，利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接/間接運用在其他相關(guān)的
技術(shù)領(lǐng)域：
均包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁12