CN105883343A - 伺服控制的输送机俯仰***及俯仰控制方法 - Google Patents

伺服控制的输送机俯仰***及俯仰控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种伺服控制的输送机俯仰***及俯仰控制方法，伺服控制的输送机俯仰***包括伺服驱动装置、行星减速装置、链传动装置、左曲柄连杆机构、联动轴以及右曲柄连杆机构；联动轴依次通过链传动装置和行星减速装置与伺服驱动装置联动；联动轴的左端与左曲柄连杆机构的一端铰接，左曲柄连杆机构的另一端与输送机本体铰接；联动轴的右端与右曲柄连杆机构的一端铰接，右曲柄连杆机构的另一端与输送机本体铰接；当联动轴转动时，带动左曲柄连杆机构和右曲柄连杆机构同步俯仰动作。具有以下优点：采用伺服***、链传动装置和曲柄连杆机构的组合形式，具有性能稳定可靠、俯仰控制可靠、结构简单、成本低以及占地面积小的优点，可广泛推广使用。

Description

伺服控制的输送机俯仰***及俯仰控制方法
技术领域
本发明属于伺服控制技术领域，具体涉及一种伺服控制的输送机俯仰***及俯仰控制方法。
背景技术
目前的输送机俯仰结构多采用双气缸驱动形式，除其同步性较难保证外，现场还需要有配套气源，使其使用场合受到一定的限制。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种伺服控制的输送机俯仰***及俯仰控制方法，可有效解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种伺服控制的输送机俯仰***，包括伺服驱动装置(4.1)、行星减速装置(4.2)、链传动装置(4.3)、左曲柄连杆机构(4.4)、联动轴(4.5)以及右曲柄连杆机构(4.6)；
其中，所述链传动装置(4.3)包括左链轮(4.3.1)、链条(4.3.2)和右链轮(4.3.3)；
所述伺服驱动装置(4.1)的输出轴通过所述行星减速装置(4.2)套设安装所述左链轮(4.3.1)，用于驱动所述左链轮(4.3.1)转动；所述左链轮(4.3.1)通过所述链条(4.3.2)与所述右链轮(4.3.3)传动连接，当所述左链轮(4.3.1)转动时，通过所述链条(4.3.2)带动所述右链轮(4.3.3)转动；所述右链轮(4.3.3)套设固定在所述联动轴(4.5)的一端；当所述右链轮(4.3.3)转动时，带动所述联动轴(4.5)转动；
所述联动轴(4.5)的左端与所述左曲柄连杆机构(4.4)的一端铰接，所述左曲柄连杆机构(4.4)的另一端与输送机本体的左侧铰接；所述联动轴(4.5)的右端与所述右曲柄连杆机构(4.6)的一端铰接，所述右曲柄连杆机构(4.6)的另一端与输送机本体的右侧铰接；当所述联动轴(4.5)转动时，带动所述左曲柄连杆机构(4.4)和所述右曲柄连杆机构(4.6)同步进行俯仰动作。
优选的，所述伺服驱动装置(4.1)包括全数字伺服驱动器、交流伺服电机和制动器。
本发明还提供一种伺服控制的输送机俯仰控制方法，包括以下步骤：
步骤1，输送机本体(4.7)通过转动轴(4.8)可转动安装于支撑架(4.9)上；在所述支撑架(4.9)上横向设置水平的联动轴(4.5)；所述联动轴(4.5)依次通过链传动装置(4.3)和行星减速装置(4.2)与伺服驱动装置(4.1)联动；在输送机本体(4.7)下方的左右两侧，分别设置有左曲柄连杆机构(4.4)和右曲柄连杆机构(4.6)；其中，所述左曲柄连杆机构(4.4)的底端与所述联动轴(4.5)的左端铰接，所述左曲柄连杆机构(4.4)的顶端与输送机本体(4.7)底部的左侧铰接；所述右曲柄连杆机构(4.6)的底端与所述联动轴(4.5)的右端铰接，所述右曲柄连杆机构(4.6)的顶端与输送机本体(4.7)底部的右侧铰接；
所述伺服驱动装置(4.1)连接到总控制器；
步骤2，当总控制器需要控制输送机本体(4.7)进行俯仰摆动时，所述总控制器向所述伺服驱动装置(4.1)发出控制指令；
步骤3，所述伺服驱动装置(4.1)依次通过行星减速装置(4.2)和链传动装置(4.3)带动所述联动轴(4.5)转动；所述联动轴(4.5)转动时，同步带动左曲柄连杆机构和右曲柄连杆机构动作，从而使输送机本体(4.5)向特定方向摆动。
本发明提供的伺服控制的输送机俯仰***及俯仰控制方法具有以下优点：
采用伺服***、链传动装置和曲柄连杆机构的组合形式，具有性能稳定可靠、俯仰控制可靠、结构简单、成本低以及占地面积小的优点，可广泛推广使用。
附图说明
图1为本发明提供的伺服控制的输送机俯仰***的主视图；
图2为本发明提供的伺服控制的输送机俯仰***的立体图；
图3为本发明提供的伺服控制的输送机俯仰***的左视图；
图4为应用上述伺服控制的输送机俯仰***的邮包自助收寄***的侧视图；
图5为应用上述伺服控制的输送机俯仰***的邮包自助收寄***的立体图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
结合图1-图3，本发明提供一种伺服控制的输送机俯仰***，包括伺服驱动装置4.1、行星减速装置4.2、链传动装置4.3、左曲柄连杆机构4.4、联动轴4.5以及右曲柄连杆机构4.6；
其中，链传动装置4.3包括左链轮4.3.1、链条4.3.2和右链轮4.3.3；
伺服驱动装置4.1伺服驱动装置4.1包括全数字伺服驱动器、交流伺服电机和制动器。伺服驱动装置4.1的输出轴通过行星减速装置4.2套设安装左链轮4.3.1，用于驱动左链轮4.3.1转动；左链轮4.3.1通过链条4.3.2与右链轮4.3.3传动连接，当左链轮4.3.1转动时，通过链条4.3.2带动右链轮4.3.3转动；右链轮4.3.3套设固定在联动轴4.5的一端；当右链轮4.3.3转动时，带动联动轴4.5转动；
联动轴4.5的左端与左曲柄连杆机构4.4的一端铰接，左曲柄连杆机构4.4的另一端与输送机本体的左侧铰接；联动轴4.5的右端与右曲柄连杆机构4.6的一端铰接，右曲柄连杆机构4.6的另一端与输送机本体的右侧铰接；当联动轴4.5转动时，带动左曲柄连杆机构4.4和右曲柄连杆机构4.6同步进行俯仰动作。
对于本发明提供的输送机俯仰***，只采用一套伺服驱动***，即可实现带动左曲柄连杆机构4.4和右曲柄连杆机构4.6动作的效果，一方面，节省了成本；另一方面，通过简单的结构形式保证左右曲柄连杆机构运动的同步性，提高了输送机本体进行俯仰动作的稳定性。
本发明还提供一种伺服控制的输送机俯仰控制方法，包括以下步骤：
步骤1，输送机本体4.7通过转动轴4.8可转动安装于支撑架4.9上；在支撑架4.9上横向设置水平的联动轴4.5；联动轴4.5依次通过链传动装置4.3和行星减速装置4.2与伺服驱动装置4.1联动；在输送机本体4.7下方的左右两侧，分别设置有左曲柄连杆机构4.4和右曲柄连杆机构4.6；其中，左曲柄连杆机构4.4的底端与联动轴4.5的左端铰接，左曲柄连杆机构4.4的顶端与输送机本体4.7底部的左侧铰接；右曲柄连杆机构4.6的底端与联动轴4.5的右端铰接，右曲柄连杆机构4.6的顶端与输送机本体4.7底部的右侧铰接；
伺服驱动装置4.1连接到总控制器；
步骤2，当总控制器需要控制输送机本体4.7进行俯仰摆动时，总控制器向伺服驱动装置4.1发出控制指令；
步骤3，伺服驱动装置4.1依次通过行星减速装置4.2和链传动装置4.3带动联动轴4.5转动；联动轴4.5转动时，同步带动左曲柄连杆机构和右曲柄连杆机构动作，从而使输送机本体4.5向特定方向摆动。
此外，对于本发明提供的上述伺服控制的输送机俯仰***，可应用于邮包自助收寄***中。因此，参考图4和图5，本发明第二目的还提供一种邮包自助收寄***，包括供件输送机1、在线称重输送机2、延时输送机3、剔除输送机4、机器视觉***5以及总控制器；其中，剔除输送机即通过上述的输送机俯仰***实现向不同角度摆动的功能。
其中，供件输送机1包括供件输送皮带、用于驱动供件输送皮带运动的供件驱动电机、分别布置于供件输送皮带入口端和出口端的第1检测传感器和第2检测传感器；在线称重输送机2包括在线称重输送皮带、称重单元、用于驱动在线称重输送皮带运动的在线称重驱动电机、分别布置于在线称重输送皮带入口端和出口端的第3检测传感器和第4检测传感器；延时输送机3包括延时输送皮带以及用于驱动延时输送皮带运动的延时驱动电机；剔除输送机4包括剔除输送皮带、用于驱动剔除输送皮带运动的剔除驱动电机、用于控制剔除输送皮带进行上下摆动的摆动驱动电机、分别布置于剔除输送皮带入口端和出口端的第5检测传感器和第6检测传感器；
其中，供件输送皮带的出口端与在线称重输送皮带的入口端接触；在线称重输送皮带的出口端与延时输送皮带的入口端接触；延时输送皮带的出口端与剔除输送皮带的入口端接触；
机器视觉***5包括：支撑柱5.1，支撑柱5.1安装有升降驱动机构，升降驱动机构可以为滚珠丝杆副，升降驱动机构与图像采集装置5.2连接，用于调整图像采集装置5.2的高度；图像采集装置5.2可采用国际高端工业级相机，位于在线称重输送皮带的上方，图像采集装置5.2的镜头垂直向下朝向在线称重输送皮带；支撑柱5.1还安装有高度检测传感器；高度检测传感器用于检测供件输送皮带上传输的邮包上表面距离高度检测传感器安装位置之间的垂直高度值；
总控制器分别与供件驱动电机、在线称重驱动电机、延时驱动电机、剔除驱动电机、摆动驱动电机、称重单元、升降驱动机构、图像采集装置5.2、高度检测传感器、第1检测传感器、第2检测传感器、第3检测传感器、第4检测传感器、第5检测传感器和第6检测传感器连接。实际应用中，第1检测传感器、第2检测传感器、第3检测传感器、第4检测传感器、第5检测传感器和第6检测传感器均可采用光电开关，用于检测是否有邮包通过。
本发明还提供一种邮包自助收寄方法，包括以下步骤：
步骤1，当需要分拣邮包时，总控制器同时启动供件驱动电机、在线称重驱动电机、延时驱动电机和剔除驱动电机，使供件输送皮带、在线称重输送皮带、延时输送皮带和剔除输送皮带进行传输运动；
步骤2，当第1邮包通过供件输送皮带的带动，而从供件输送机的入口端向供件输送机的出口端的运动过程中，高度检测传感器安装于位置点A，高度检测传感器检测到第1邮包的上表面到位置点A的垂直距离L，并将垂直距离L传输给总控制器；
步骤3，总控制器根据垂直距离L计算得到控制指令，并将控制指令发送到升降驱动机构，通过升降驱动机构调整图像采集装置5.2的高度，使图像采集装置5.2位于与第1邮包的高度相匹配的最佳位置，进而保证图像采集装置5.2能够采集到清晰的第1邮包的面单图像；
步骤4，同时，第1邮包在供件输送皮带的带动下继续向前移动，并最终落入到在线称重输送皮带；
第1邮包在在线称重输送皮带的带动下向前移动，当在线称重输送皮带入口端的第3检测传感器检测到第1邮包时，第3检测传感器将检测信号发送到总控制器；总控制器在接收到检测信号时，控制图像采集装置5.2动作，图像采集装置5.2此时已调整到与第1邮包高度相匹配的最佳位置，因此，图像采集装置5.2采集得到第1邮包表面固定的面单图像，并将面单图像立即传输给总控制器；
同时，在第1邮包在在线称重输送皮带的带动下向前移动的过程中，称重单元称量得到第1邮包的邮包实际重量值，并将邮包实际重量值立即传输给总控制器；
步骤5，总控制器在接收到第1邮包的面单图像和邮包实际重量值后，立即进行以下操作：
操作5.1：总控制器对第1邮包的面单图像进行分析，得到邮包标记重量信息和邮寄标记参数；其中，邮寄标记参数包括但不限于邮寄目的地址等。总控制器判断邮包标记重量信息是否和邮包实际重量值一致，如果不一致，则得到第1邮包为瑕疵邮包的结论；如果一致，则进一步判断邮寄标记参数是否与本次分拣的邮寄实际参数一致，如果不一致，则得到第1邮包为瑕疵邮包的结论；如果一致，则得到第1邮包为正常邮包的结论；例如，如果需要批量实现将邮寄目的地址为A国的邮包分拣到一起的目的，则：如果当前处理邮包的标记重量和实际重量一致，则进一步判断标记目的地址是否为A国，如果是，则邮包为正常状态的邮包；如果不是，则邮包为瑕疵状态的邮包。
总控制器在得到第1邮包为瑕疵邮包或正常邮包的结论后，根据邮包正常或瑕疵的结论，判断剔除输送皮带当前指向的角度是否与邮包状态对应；如果对应，则不向摆动驱动电机发出指令；如果不对应，则向摆动驱动电机发出摆动指令，通过摆动驱动电机调整剔除输送皮带的指向角度，使其指向的角度与邮包状态对应；
其中，总控制器进行上述操作5.1所用时间为T1；
另外，在总控制器进行上述操作5.1的过程中，第1邮包在在线称重输送皮带的带动下继续向前移动，并落入到延时输送皮带；其中，第1邮包在延时输送皮带带动下进行移动所需时间为T2；T2大于T1；
步骤6，当第1邮包从延时输送皮带落入到剔除输送皮带时，剔除输送皮带可确定处于与第1邮包的邮包状态对应的指向角度，因此，落入到剔除输送皮带的第1邮包在剔除输送皮带的带动下运动，并最终被输送到与其邮包状态对应的分拣区域；
采用步骤2-步骤6的过程，批量对后续邮包进行分拣操作。
另外，还包括：每当将一个新的待分拣邮包P放到供件输送皮带的入口端时，供件输送皮带将该邮包P传输到供件输送皮带的出口端，并通过第2检测传感器将检测信号发送到总控制器；
总控制器在接收到检测信号时，立即判断在当前时刻，在线称重输送皮带上是否存在前一个邮包，如果不存在，则不发出控制指令；如果存在，则立即向供件驱动电机发出停机指令，停止供件输送皮带的传动，使邮包P停留在供件输送皮带上面，直到在线称重输送皮带上不存在邮包时，才重新启动供件驱动电机，使其将邮包P传输到在线称重输送皮带上，由此保证在线称重输送皮带在任意时刻最多只传输一个邮包。
本发明提供的邮包自助收寄***，主要由依次拼接的供件输送机、机器视觉***、在线称重输送机、延时输送机、剔除输送机等组成。其中，机器视觉***选用国际高端工业级相机，当供件输送机上包裹高度不等时，通过快速响应升降驱动机构，调整相机的垂直高度，保证镜头的有效视野，从而实现不同高度的包裹清晰成像。
邮包自助收寄方法的步骤可简要描述为：
(1)供件输送机实现邮包上机传输；
(2)邮包在供件输送机传输过程中，间接测量得到邮包高度值，并根据邮包高度值调整相机的垂直高度；另外，由于相机位于在线称重输送机的正上方，因此，实现提前调整相机的垂直高度的效果；
(3)当邮包传输到在线称重输送机时，一方面，实现邮包在线称重；另一方面，相机采集到邮包面单图像，并上传给总控制器；
(4)邮包继续传输到延时输送机，加设延时输送机的主要目的为：为总控制器识别邮包面单图像，得到邮包是否为瑕疵邮包，并根据邮包状态调整剔除输送机状态等提供了处理时间。
(5)剔除输送机设计为摆臂方式，采用曲柄连杆机构，将匹配正确的正常状
态的邮包输送到下一环节，而匹配不成功的邮件被剔除。
例如，剔除输送机可被设计有水平输送角度和向下倾斜输送角度；如果邮包状态正常，则对应水平输送角度；如果邮包状态瑕疵，则对应向下倾斜输送角度，由此实现邮包分拣。
由此可见，邮包自助收寄***以及邮包自助收寄方法具有以下优点：
采用先进的机器视觉技术、在线称重技术、伺服控制技术、自动输送技术等，实现邮包在线识别、称重、分拣全过程自动化，具有结构紧凑、摆放灵活、智能环保、称量精度高、分拣效率高的优点，适合国际小包等邮包自动分拣的市场需求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种伺服控制的输送机俯仰***，其特征在于，包括伺服驱动装置(4.1)、行星减速装置(4.2)、链传动装置(4.3)、左曲柄连杆机构(4.4)、联动轴(4.5)以及右曲柄连杆机构(4.6)；
其中，所述链传动装置(4.3)包括左链轮(4.3.1)、链条(4.3.2)和右链轮(4.3.3)；
所述伺服驱动装置(4.1)的输出轴通过所述行星减速装置(4.2)套设安装所述左链轮(4.3.1)，用于驱动所述左链轮(4.3.1)转动；所述左链轮(4.3.1)通过所述链条(4.3.2)与所述右链轮(4.3.3)传动连接，当所述左链轮(4.3.1)转动时，通过所述链条(4.3.2)带动所述右链轮(4.3.3)转动；所述右链轮(4.3.3)套设固定在所述联动轴(4.5)的一端；当所述右链轮(4.3.3)转动时，带动所述联动轴(4.5)转动；
所述联动轴(4.5)的左端与所述左曲柄连杆机构(4.4)的一端铰接，所述左曲柄连杆机构(4.4)的另一端与输送机本体的左侧铰接；所述联动轴(4.5)的右端与所述右曲柄连杆机构(4.6)的一端铰接，所述右曲柄连杆机构(4.6)的另一端与输送机本体的右侧铰接；当所述联动轴(4.5)转动时，带动所述左曲柄连杆机构(4.4)和所述右曲柄连杆机构(4.6)同步进行俯仰动作。
2.根据权利要求1所述的伺服控制的输送机俯仰***，其特征在于，所述伺服驱动装置(4.1)包括全数字伺服驱动器、交流伺服电机和制动器。
3.一种伺服控制的输送机俯仰控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，输送机本体(4.7)通过转动轴(4.8)可转动安装于支撑架(4.9)上；在所述支撑架(4.9)上横向设置水平的联动轴(4.5)；所述联动轴(4.5)依次通过链传动装置(4.3)和行星减速装置(4.2)与伺服驱动装置(4.1)联动；在输送机本体(4.7)下方的左右两侧，分别设置有左曲柄连杆机构(4.4)和右曲柄连杆机构(4.6)；其中，所述左曲柄连杆机构(4.4)的底端与所述联动轴(4.5)的左端铰接，所述左曲柄连杆机构(4.4)的顶端与输送机本体(4.7)底部的左侧铰接；所述右曲柄连杆机构(4.6)的底端与所述联动轴(4.5)的右端铰接，所述右曲柄连杆机构(4.6)的顶端与输送机本体(4.7)底部的右侧铰接；
所述伺服驱动装置(4.1)连接到总控制器；
步骤2，当总控制器需要控制输送机本体(4.7)进行俯仰摆动时，所述总控制器向所述伺服驱动装置(4.1)发出控制指令；
步骤3，所述伺服驱动装置(4.1)依次通过行星减速装置(4.2)和链传动装置(4.3)带动所述联动轴(4.5)转动；所述联动轴(4.5)转动时，同步带动左曲柄连杆机构和右曲柄连杆机构动作，从而使输送机本体(4.5)向特定方向摆动。
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