智能分拣系统及其操作方法
【专利摘要】一种智能分拣系统及其操作方法，包括能够装载多个物料并且输入有物料排版信息的上位机、输送系统、能够读取上位机的物料排版信息并将各个物料由上位机搬运至输送系统上的智能分拣机、MES系统，智能分拣机包括具有多个吸盘的机械手、移载机构、分拣控制器，机械手安装于移载机构上。智能分拣机与上位机、MES系统、输送系统通信，能识别物料外形、空间位置，自动将所识别物件码放至相应输送系统上，储运，形成连续性的智能分拣流程系统。能够完全替代原来人工分拣系统，全自动操作过程，无需人工干预，释放人员劳动强度，提高分拣效率，完全实现分拣工序的自动化、数字化、智能化。
【专利说明】
智能分拣系统及其操作方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种智能分拣系统及其操作方法。
【背景技术】
[0002]分拣是指将一批相同或不同的货物，按照不同的要求分别拣开，进行配送或发送。钢板、玻璃、塑料聚合物等行业的切割领域中存在各种各样规则的、不规则的物料。目前，还没有专门用于分拣、储运这些物料的专业解决方案和系统装置。
[0003]传统的分拣是完全基于人力的作业系统，人工分拣物料，通过人工搜索，搬运物件来完成物件的分拣、提取工序。这种作业中，是通过人眼识别查找、人工搬运等工序。该人力系统对操作人员具有一定的危险性，而且作业效率低效，不能形成连续性的分拣生产流程，浪费了巨大的人力与物力，显然无法满足现代企业的需求。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的一个技术问题是提供一种智能分拣系统。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案是:一种智能分拣系统，包括能够装载多个物料并且输入有物料排版信息的上位机、用于将各个物料分别输送至下一工位的输送系统、能够读取所述上位机的物料排版信息并将各个物料由上位机搬运至输送系统上的智能分拣机、用于控制管理执行进程的MES系统，所述的智能分拣机包括具有多个用于抓取各个物料的吸盘的机械手、移载机构、分别控制多个所述吸盘以及所述移载机构运作的分拣控制器，所述的机械手安装于所述移载机构上，分拣控制器根据物料位置信息控制所述移载机构将所述机械手移动至所需位置，并且所述分拣控制器根据物料形状信息控制相应的吸盘启动。
[0006]在某些实施方式中，多个所述物料是指多个不同尺寸、形状的片材。
[0007]在某些实施方式中，所述吸盘具有9个，并采用九宫格形式排列分布。
[0008]在某些实施方式中，所述移载机构包括安装支架、两个固定在所述安装支架上相平行设置并且长度沿着X方向延伸的纵向架、能够沿着X方向移动设置在两个所述纵向架上并且长度沿着Y方向延伸的横向架、能够沿着Y方向移动设置在所述横向架上的移动座、长度沿着Z方向延伸的升降架、以Z向转轴为轴心转动连接在所述升降架下端部的旋转座，所述升降沿着Z方向移动设置在所述移动座上，所述机械手设置于所述旋转座上。
[0009]在某些进一步实施方式中，所述旋转座与所述机械手之间通过具有弹簧缓冲功能的法兰相连接。
[0010]在某些进一步实施方式中，所述纵向架上设置有至少一个所述横向架，每个所述横向架上设置有至少一个所述移动座。
[0011]在某些实施方式中，所述上位机为切割设备，所述切割设备包括能够放置物料切割前整张原料的胎架、将原料按物料排版信息切割成多个所需物料的切割机，所述切割机设置于所述胎架上方。
[0012]在某些实施方式中，所述输送系统包括多个AGV小车，智能分拣机用于将多个不同的物料搬至相应的所述AGV小车上。
[0013]本发明要解决的又一个技术问题提供一种上述智能分拣系统的操作方法。
[0014]为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案是:包括以下步骤:
一、上位机完成后向MES系统发送完成信号，MES系统向智能分拣机发送分拣申请；
二、所述智能分拣机读取所述上位机中物料排版信息，并且识别位于所述上位机上各物料的外形尺寸以及位置坐标；
三、分拣控制器根据物料位置信息，控制所述移载机构将所述机械手移动至相应物料的实际坐标位置上方；
四、分拣控制器根据物料形状信息，控制所述机械手上相应的吸盘启动抓取物料；
五、移载机构移动机械手，所述机械手将物料放置于输送系统的相应位置；
六、重复第三至第五步骤，直至机械手将所有物料搬运至输送系统的相应位置，智能分拣机复位并把到位信号传送到MES系统。在某些实施方式中，在步骤六后还包括以下步骤:七、MES系统向输送系统发送运输指令，分拣结束。
[0015]本发明的范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案等。
[0016]由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点:智能分拣机与上位机、MES系统、输送系统通信，能识别物料外形、空间位置，自动将所识别物件码放至相应输送系统上，储运，形成连续性的智能分拣流程系统。能够完全替代原来人工分拣系统，全自动操作过程，无需人工干预，释放人员劳动强度，提高分拣效率，完全实现分拣工序的自动化、数字化、智能化。
【附图说明】
[0017]附图1为智能分拣系统俯视示意图；
附图2为智能分拣系统正视示意图；
附图3为智能分拣机的立体示意图；
附图4为附图3的A处放大图；
附图5为机械手的立体示意图；
附图6为各种物料分布示意图；
附图7为针对各种物料吸盘的相应启动示意图；
其中:1、上位机;11、胎架；12、切割机；
2、智能分拣机;21、移载机构;211、安装支架;212、纵向架;213、横向架;214、移动座；215、升降架;216、旋转座;217、法兰;22、机械手;221、机械手本体;222、吸盘；
3、输送系统;31、AGV小车；
4、物料。
【具体实施方式】
[0018]如各附图所示，一种智能分拣系统，包括能够装载多个物料4并且输入有物料排版信息的上位机1、用于将各个物料4分别输送至下一工位的输送系统3、能够读取上位机I的物料排版信息并将各个物料4由上位机I搬运至输送系统3上的智能分拣机2、用于控制管理执行进程的MES系统。
[0019]系统即制造执行系统(manufacturingexecut1n system，简称MES)，MES系统即制造企业生产过程执行管理系统，是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统，定义为“位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统”，还能为操作人员/管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源(人、设备、物料、客户需求等)的当前状态。
上位机是指来料端，如附图6所示，各类物料4可以是由产线传输而来，或者是直接人工搬运过来进行排版，也可以是如本实施例中，如附图1所示，上位机作为切割设备直接将整张原料切割成各类所需形状的物料4。上位机I为切割设备，切割设备包括能够放置物料切割前整张原料的胎架11、将原料按物料排版信息切割成多个所需物料4的切割机12，切割机12设置于胎架11上方。将整张原料放入胎架11上，切割机12根据物料排版信息对原料在相应的位置切割出相应形状的物料4。多个物料4是指切割成多个不同尺寸、形状的片材。
[0020]如附图1-5所示，智能分拣机2包括机械手22、移载机构21、分拣控制器，分拣控制器就是常规的控制器，如程序控制器PLC等。机械手22安装于移载机构21上，分拣控制器控制多个吸盘222以及移载机构21运作。即分拣控制器根据物料4位置信息控制移载机构21将机械手22移动至所需位置，并且分拣控制器根据物料4形状信息控制相应的吸盘222启动。
[0021]如附图5所示，机械手22包括机械手本体221、多个用于抓取各个物料4的吸盘222，多个吸盘222向下设置于机械手本体221上。本实施例中，吸盘222具有9个，并采用九宫格形式排列分布。吸盘222可以采用真空吸盘、电磁吸盘等。如图6、7所示，智能分拣机械手臂8启动不同的吸盘抓取装置组合就可以分拣出不同的切割件。事实上，也可以根据实际情况采取其它形式。
[0022]如图7所示:启动2、5号吸盘抓取装置组合可以分拣出S2形物料；启动1、5号吸盘抓取装置组合可以分拣出S3形物料；启动4、5、6号吸盘抓取装置组合可以分拣出S4形物料；启动1、5、9号吸盘抓取装置组合可以分拣出S5形物料；启动1、2、3、6号吸盘抓取装置组合可以分拣出S6形物料；启动1、2、3、6、9号吸盘抓取装置组合可以分拣出S7形物料；启动2、4、5、6号吸盘抓取装置组合可以分拣出S8形物料；启动2、4、5、6、8号吸盘抓取装置组合可以分拣出S9形物料。附图7以9种典型物料为例进行实施说明，据此方式可以组合更多的吸盘抓取装置而分拣形状更复杂的物料，从而实现一种通过智能识别物料形状的高效分拣方法与装置。
[0023]如附图1-4所示，移载机构21包括安装支架211、两个固定在安装支架211上相平行设置并且长度沿着X方向延伸的纵向架212、能够沿着X方向移动设置在两个纵向架212上并且长度沿着Y方向延伸的横向架213、能够沿着Y方向移动设置在横向架213上的移动座214、长度沿着Z方向延伸的升降架215、以Z向转轴为轴心转动连接在升降架215下端部的旋转座216，升降架215沿着Z方向移动设置在移动座214上，机械手22设置于旋转座216上。该智能分拣系统可以实现4个方位的运动:X向运动;Y向运行;Z向运动;Z向轴旋转运动。
[0024]具体安装结构，如附图3所示:
X向运动实现，横向架213两端骑跨在两侧纵向架212上，横向架213两端部上安装有X向行走机构，X向行走机构包括伺服电机、齿轮，伺服电机驱动齿轮，齿轮与相应纵向架212上的齿条啮合，配合运行轨道和导向轨道，从而实现X向的往返运动与精确定位。
[0025]向运动实现，通过移动座214，移动座214后部固定4个水平滑块，水平滑块扣压在横向架213的机床轨道上。移动座214上固定有Y向行走机构，Y向行走机构包括伺服电机、齿轮，齿轮与横向架213上的齿条相啮合，从而实现Y向的往返运动与精确定位。
[0026]向运动实现，如附图4所示，也是通过移动座214，移动座214前部固定6个竖直滑块，竖直滑块扣压在升降架215的机床轨道上。移动座214上固定有Z向行走机构，2向行走机构包括伺服电机驱动、齿轮，齿轮与升降架215内齿条相啮合，从而实现Z向的往返运动与精确定位。
[0027 ]向轴旋转运动实现，通过旋转座216，升降架215的下部设置有旋转电机，旋转电机驱动小齿轮，小齿轮啮合旋转座216回转轴承的内齿圈，带动旋转座216下方的机械手22旋转，实现智能机械手22绕Z向轴的旋转运动与精确定位。
[0028]如附图2所示，旋转座216与机械手22之间通过具有弹簧缓冲功能的法兰217相连接。以抵消或减小机械手在分拣物料时产生的冲击力。
[0029]无图示，每个横向架213上设置有至少一个移动座214，如在横向架213上设置有两个移动座214，当然，每个移动座214上分别设置有升降架215，每个升降架215的下部都设置有旋转座216及机械手22，从而两个机械手22能够联合使用，能够实现Y向较长条状物料的识别、分拣、码放、储运等工序。
[0030]同理，纵向架212上设置有至少一个横向架213，如在纵向架212上设置有两个横向架213，每个横向架213上都设置有两个机械手22，从而实现四吊点联合台吊，从而实现较大板状物料的分拣。
[0031]如附图1所示，输送系统3包括多个AGV小车31，智能分拣机2用于将多个不同的物料4搬至相应的AGV小车31上。AGV小车(Automated Guided Vehicle)又名:无人搬运车，指装备自动导引装置，通过两轮或四轮差速沿规定路径行驶，具有安全保护以及多种移载功能不需驾驶员的搬运车，以电池为其提供动力来源，可透过预设程序或中央计算机控制其行进路线以及动作行为。
[0032]关于以上智能分拣系统的操作方法，包括以下步骤:
一、分拣开始，将原料放入胎架11上，将物料排版信息输入上位机I，MES系统发送切割信号，上位机I切割执行，上位机I完成后，向MES系统发送完成信号，MES系统向智能分拣机2发送分拣申请；
二、智能分拣机2读取上位机I中物料排版信息，并且识别位于上位机I上各物料4的外形尺寸以及位置坐标；
三、分拣控制器根据物料4位置信息，控制移载机构21在XYZ方向及Z轴转动，将机械手22移动至相应物料4的实际坐标位置上方；
四、分拣控制器根据物料4形状信息，控制机械手22上相应的吸盘222启动抓取物料4;
五、移载机构21移动机械手22，机械手22将抓取的物料4放置于输送系统3的相应位置，将一种类的物料4放入相应的AGV小车上；
六、重复第三至第五步骤，直至机械手22将所有物料4搬运至输送系统3的相应位置，智能分拣机2复位并把到位信号传送到MES系统； 七、MES系统向输送系统3发送运输指令，分拣结束。MES系统控制码放在AGV小车上的物料运送至后续的工位。
[0033]智能分拣机2与上位机、MES系统、输送系统通信，形成一种智能分拣系统。使目前的分拣工序具备智能识别、码放、储运规则或不规则物料的能力，提高分拣物料的效率，减轻人员工作强度，降低企业人力和物力成本，实现分拣工序的自动化、数字化、智能化。
[0034]如上所述，我们完全按照本发明的宗旨进行了说明，但本发明并非局限于上述实施例和实施方法。相关技术领域的从业者可在本发明的技术思想许可的范围内进行不同的变化及实施。
【主权项】
1.一种智能分拣系统，其特征在于:包括能够装载多个物料(4)并且输入有物料排版信息的上位机(1)、用于将各个物料(4)分别输送至下一工位的输送系统(3)、能够读取所述上位机(I)的物料排版信息并将各个物料(4)由上位机(I)搬运至输送系统(3)上的智能分拣机(2)、用于控制管理执行进程的MES系统，所述的智能分拣机(2)包括具有多个用于抓取各个物料(4)的吸盘(222)的机械手(22)、移载机构(21)、分别控制多个所述吸盘(222)以及所述移载机构(21)运作的分拣控制器，所述的机械手(22)安装于所述移载机构(21)上，分拣控制器根据物料(4)位置信息控制所述移载机构(21)将所述机械手(22)移动至所需位置，并且所述分拣控制器根据物料(4)形状信息控制相应的吸盘(222)启动。2.根据权利要求1所述的智能分拣系统，其特征在于:多个所述物料(4)是指多个不同尺寸、形状的片材。3.根据权利要求1所述的智能分拣系统，其特征在于:所述吸盘(222)具有9个，并采用九宫格形式排列分布。4.根据权利要求1所述的智能分拣系统，其特征在于:所述移载机构(21)包括安装支架(211)、两个固定在所述安装支架(211)上相平行设置并且长度沿着X方向延伸的纵向架(212)、能够沿着X方向移动设置在两个所述纵向架(212)上并且长度沿着Y方向延伸的横向架(213 )、能够沿着Y方向移动设置在所述横向架(213 )上的移动座(214 )、长度沿着Z方向延伸的升降架(215)、以Z向转轴为轴心转动连接在所述升降架(215)下端部的旋转座(216)，所述升降架(215)沿着Z方向移动设置在所述移动座(214)上，所述机械手(22)设置于所述旋转座(216)上。5.根据权利要求4所述的智能分拣系统，其特征在于:所述旋转座(216)与所述机械手(22 )之间通过具有弹簧缓冲功能的法兰(217)相连接。6.根据权利要求4所述的智能分拣系统，其特征在于:所述纵向架(212)上设置有至少一个所述横向架(213 )，每个所述横向架(213 )上设置有至少一个所述移动座(214)。7.根据权利要求1所述的智能分拣系统，其特征在于:所述上位机(I)为切割设备，所述切割设备包括能够放置物料切割前整张原料的胎架(11 )、将原料按物料排版信息切割成多个所需物料(4)的切割机(12)，所述切割机(12)设置于所述胎架(11)上方。8.根据权利要求1所述的智能分拣系统，其特征在于:所述输送系统(3)包括多个AGV小车(31)，智能分拣机(2)用于将多个不同的物料(4)搬至相应的所述AGV小车(31)上。9.一种权利要求1所述的智能分拣系统的操作方法，其特征在于:包括以下步骤: 一、上位机(I)完成后向MES系统发送完成信号，MES系统向智能分拣机(2)发送分拣申请； 二、所述智能分拣机(2)读取所述上位机(I)中物料排版信息，并且识别位于所述上位机(I)上各物料(4)的外形尺寸以及位置坐标； 三、分拣控制器根据物料(4)位置信息，控制所述移载机构(21)将所述机械手(22)移动至相应物料(4)的实际坐标位置上方； 四、分拣控制器根据物料(4)形状信息，控制所述机械手(22)上相应的吸盘(222)启动抓取物料(4); 五、移载机构(21)移动机械手(22)，所述机械手(22)将物料(4)放置于输送系统(3)的相应位置； 六、重复第三至第五步骤，直至机械手(22)将所有物料(4)搬运至输送系统(3)的相应位置，智能分拣机(2)复位并把到位信号传送到MES系统。10.根据权利要求9所述的智能分拣系统的操作方法，其特征在于:在步骤六后还包括以下步骤: 七、MES系统向输送系统(3)发送运输指令，分拣结束。
【文档编号】B26D7/32GK105922347SQ201610343838
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】金红萍, 袁秀峰, 吴国庆
【申请人】法兰泰克重工股份有限公司