一种新型的装填机器人商标纸定位装置

一种新型的装填机器人商标纸定位装置

林智辉李超*通讯作者

厦门烟草工业有限责任公司  福建厦门  361022

摘要：目前烟草行业内使用的商标纸装填机器人，因为拍摄、机械手运动存在误差、输送商标纸不当等情况，容易导致设备异常碰撞停止，损坏设备。本文设计一款商标纸定位装置，监测商标纸是否超出裁切工作范围，起到定位、限制的作用，保证装填系统、解包设备安全并正常工作。

关键词：机械手；商标纸；定位；

1、引言

目前GDX6包装设备商标纸装填机器人，其工作原理为：拍摄码垛，识别计算各个商标纸叠的空间三维位置，控制机械手抓取商标纸裁切，并输送到设备中。由于装填机器人在相机拍摄计算商标纸坐标、吸取、运输商标纸等过程中会存在计算精度、运输抖动的问题，导致输送超出裁切区域位置，影响设备正常裁切和运行。因此通过新型商标纸定位装置进行监测，是保证GDX6包装设备和装填机器人系统的稳定运行和生产的一种解决方式。

2、主要内容

本商标纸定位装置包括光电检测器、机械支架机构、数字信号输入模块、装载机器人停机功能程序。光电检测器通过采集到的电平信号，由PLC系统进行识别，传输到机器人工控系统上，再编写程序判断装填机器人正在运输的商标纸是否在既定的裁切区域范围内。如果超出了裁切区域的范围，或者处于即将超出裁切范围的边界，则PLC程序将控制当前装填机器人停止运输，保证装载机器人和裁切机设备稳定运行在系统既定的裁切区域当中。

本设计不仅仅只适用于GDX6包装机，亦可广泛应用于其他烟草系统的包装机设备或者改进。

3、应用设计

装载机器人在正常运行过程中，光电传感器1、2通过设计的机械支架机构3固定在裁切设备的区域边界上，监测装载机器人夹取、运输商标纸的工作状态，其电源由装载机器人外接的24V模块提供，其信号分别接到PLC控制器中，并接到装载机器人的输入模块的端子引脚上，其采集到的信号高低电平由光电检测器的状态来决定，输入高电平24V代表装载机器人运输商标纸即将超出裁切设备的正常区域，低电平0V代表商标纸仍在裁切设备的正常区域内。

附图1：商标纸定位装置安装位置图

机械支架机构3上固定的光电检测器1通过光电识别检测机器人到位，光电检测器2通过光电识别检测机器人夹持的商标纸到位，当1、2光电检测器被同时都被遮挡触发时，表明当前装填机器人和商标纸叠的位置到达裁切正常位区域，并处在即将超出裁切区域的临界位置，PLC控制器S7-1200的数字输入模块上采集到上升沿信号，输出给装载机器人，使其将运输动作的程序段停止，执行中断跳出该运输程序，等待执行下一步裁切程序。

附图2：商标纸定位装置检测示意图

同时，PLC控制器将准备执行裁切动作的信号传输给装载机器人工控系统，其传输的方式通过PLC的数字输出模块传输到装载机器人工控系统的输入接口。装载机器人在接收到准备执行裁切动作的信号时，控制商标纸到裁切工位，反馈裁切到位的信号给裁切设备，至此，商标纸定位的全过程执行完毕。

对商标纸叠定位完成后，装填机器人将放下商标纸叠，此时裁切设备则会对外包装牛皮纸进行裁切，并通过商标纸输送带运输至GDX6包装机对应区域。

4、结束语

目前该设计应用在厦门烟草工业有限责任公司卷包二区自研的GDX6包装设备商标纸装填机器人上，有效地降低了在相机拍摄定位、机械手夹取、输送商标纸裁切过程中造成的停机问题，提高了商标纸装填的效率。

参考文献：

[1]朱家旺.PLC技术在机械电气控制装置中的应用[J].电子技术与软件工程，2018（04）：120-121.

[2]机械设计手册编委会，机械设计手册（第1卷）-3版，机械工业出版社，2007.

[3]王凯,吴兵,廖宗宇,等.一种基于PLC控制的新型烟包上包机设计[J].贵州大学学报：自然科学版,2020,37(3):5.