物料優選加工設備及方法
2023-08-03 16:15:56 1
專利名稱：物料優選加工設備及方法
技術領域：
本發明涉及一種物料優選加工設備及方法，以根據物料的自身缺陷進行優選切割加工。
背景技術：
杆性物料是產業中最常見的一種物料結構，比如木材、型材、杆性陶瓷件等，物料加工中有一工藝為物料的優選加工，即從待加工物料中選擇沒有缺陷的部分，並切割下來備用。隨著經濟的發展，諸如木材這樣的物料其需求量越來越大，木材資源緊張也越發明顯。在這種形式下，木材加工業迫切需要提高生產效率、提高木材利用率，因此，需要配給經濟的加工方法，比如木材截斷方法，以合理的截取無缺陷的物料，供後續工藝篩選。以木材為例，目前，大多數木材加工企業簡單的使用圓臺鋸或推臺鋸對物料進行人工切割。操作人員首先獲取原料的長度，缺陷位置等信息，然後根據自身經驗和需求確定下料方式進而進行切割。在這些鋸切設備上會有一長標尺，操作人員可移動尺寸擋板確定切割長度。這種切割方式需要操作人員不斷的移動尺寸擋板以獲得所需的長度要求，然後進行標定，不過由於操作人員自身原因使得切割精度難以保證，往往需要對於已切割物料再次進行測量，這就可能會產生很多不必要的廢品。同時，會浪費很多時間，生產效率低下，人工成本較高。操作人員人為確定下料方式，很難做到最優化的材料利用，也就會降低木材的利用率，增加了生產成本。這種加工方式加工後的工件往往是雜亂的，對於以後的盤點和挑選會造成很大的人力浪費。另外，這些簡單的鋸切設備不能與計算機連接，無法做到整個加工作業的整體監督和籌劃。
發明內容
因此，本發明的目的在於提供一種物料優選加工設備，以提高物料加工的生產效率和木材的利用率，同時，依據該物料優選加工設備，提供了一種物料優選加工方法。依據本發明的一種物料優選加工設備，包括
物料標識系統，用於生成虛擬標識，含有在待加工物料長度方向測量的測距儀和用於輔助測距儀測距的用於指示缺陷位置的輔助構件；
控制器，連接所述測距儀，讀取所述虛擬標識，並依據物料長度生成加工信息； 加工系統，位於所述物料標識系統的加工流轉下位，受所述控制器依據所述加工信息前饋控制，具有進給工作檯、設置在該進給工作檯上的輸送裝置、用於檢測該輸送裝置輸送進度的檢測裝置以及位於工作檯末端的鋸切設備，其中所述檢測裝置連接於所述控制器， 用於所述輸送裝置的反饋控制；
收料裝置，位於所述鋸切設備的出料側，用於加工後物料的分揀收料。上述物料優選加工設備，其特徵在於，所述物料標識系統含有獨立的標記工作檯，
4該標記工作檯位於所述進給工作檯朝向操作臺的一側。上述物料優選加工設備，所述標記工作檯平行於輸送裝置輸送方向設置，而所述測距儀為位於所述標記工作檯在輸送方向前端的光學測距儀，相應地，在標記工作檯的末端設有固定反射板，並在固定反射板和光學測距儀間設有作為所述輔助構件的反射擋板， 該反射擋板與所述標記工作檯滑動可拆聯接配合。上述物料優選加工設備，所述加工系統還包括位於所述進給工作檯一側的定位裝置，以用於待加工物料在進給工作檯上的定位，其中該定位裝置與所述標記工作檯分居於進給工作檯兩側設置。上述物料優選加工設備，所述輸送裝置包括一安裝在所述工作檯上並定位於所述定位裝置的主梁、與該主梁配合併導向於該主梁的滑塊(103)、連接在該滑塊上的推料器， 以及驅動所述滑塊沿所述主梁移動的驅動機構，其中該驅動機構的原動部件為一伺服電機，相應地，所述檢測裝置為設置在所述飼服電機上的編碼器。上述物料優選加工設備，所述收料裝置包括緊鄰所述鋸切設備出料側的廢料箱和位於該廢料箱後側的出料臺，其中所述廢料箱的上底面與所述進給工作檯同面，並且所述上底面開有預定寬度的廢料孔，以使廢料落入而使達到預定長度的料通過而進入所述出料臺。上述物料優選加工設備，還配有與所述控制器連接的印表機，以列印載有所述加工信息的標籤。上述物料優選加工設備，所包括與所述控制器連接的遠程控制電腦和人機互動裝置。依據本發明的一種物料優選加工方法，包括
對物料進行虛擬標識的步驟，通過測距儀測量物料各缺陷位置，生成虛擬標識； 處理所述虛擬標識的步驟，依據物料的長度信息及所述虛擬標識，以及預設的最大落箱長度、最小塊缺陷料長度和最小餘料長度依次確定各下刀位置以切割成分段，生成加工信息，其中對應產生的餘料分段為有效分段，其餘為廢料分段；若廢料分段大於最大落箱長度，則予以分割時所形成分段小於等於最大落箱長度；
加工步驟，依據生成的加工信息把物料依次鋸切為分段；以及收料步驟，通過預設的廢料孔漏下廢料分段，而有效分段被回收。上述物料優選加工設備，所述加工步驟還包括列印有效分段長度的步驟，以生成對應標籤。依據本發明的技術方案，採用物料標識系統生成虛擬標識的方式取代人工標識， 大大降低了人的工作，並且計算有效分段也變得非常容易，直接可以由智能處理器件依據預設的有效分段設定值進行處理，從而，有效分段的計算可以快速完成，並進行快速的標識。所做出的標識被輸入控制器，由控制器依據標識通過控制鋸切設備進行落料，鋸切位置的準確性取決於輸送裝置的輸送精度，一般的輸送裝置，尤其是諸如可以精確控制的伺服電機、步進電機等，控制精度非常高，據此，不僅可以大大提高加工效率，而且落料的精度也非常高，從而，可以保證物料的利用率。
圖1是依據本發明的一種物料優選加工設備的結構示意圖。圖2是圖1中標識系統的側面圖。圖3是使用擋板標記特徵區域近端的標識系統的側面圖。圖4是使用擋板標記特徵區域遠端的標識系統的側面圖。圖5是依據本發明的一種自動物料處理系統的原理框圖。圖6是一種物料優選加工方法的流程圖。圖中1、物料標識系統，2、物料加工系統，3、控制器，4、印表機，5、遠程控制電腦， 11、進給工作檯，12、待加工物料，13、定位裝置，14、鋸切設備，15、出料臺，16、標記工作檯， 17、缺陷位置，20、反射擋板，21、光源，2la、發射光束，2lb、反射光束，22、光線檢測器，23、固定反射板，24、物料末端距雷射發射器的距離，31a、遠端發射光束；31b、遠端反射光束，41a、 近端發射光束，41b、近端反射光束，40、加工參數輸入，42、系統輸入總長，43、標記缺陷，44、 優化，45、按料單和節餘料結果優化，46、所有用戶需要的物料，47、切割並列印，48、廢料條件，49、處理方式，101、飼服電機，102、推料器，103、滑塊，104、主梁，105、光學測距儀，106、 廢料孔。
具體實施例方式下面結合說明書附圖詳述本發明的技術方案，參照說明書附圖1，一種物料優選加工設備，包括
物料標識系統1，用於生成虛擬標識，含有在待加工物料12長度方向測量的測距儀和用於輔助測距儀測距的用於指示缺陷位置17的輔助構件；
控制器3，連接所述測距儀，讀取所述虛擬標識，並依據物料長度生成加工信息，或者說生成加工清單；
加工系統，位於所述物料標識系統的加工流轉下位，受所述控制器依據所述加工信息前饋控制，具有進給工作檯11、設置在該進給工作檯上的輸送裝置、用於檢測該輸送裝置輸送進度的檢測裝置以及位於工作檯末端的鋸切設備14，其中所述檢測裝置連接於所述控制器，用於所述輸送裝置的反饋控制；以及
收料裝置，位於所述鋸切設備的出料側，用於加工後物料的分揀收料。基於上述結構，主要工作都可以由設備獨立完成，人為介入的部分設計得很少的部分，比如物料的流轉，如果設計得當，物料流轉也可以由機器獨立完成。從而，可以大幅的降低勞動強度，保障了操作人員的安全。參見說明書附圖1，所述物料標識系統含有獨立的標記工作檯16，該標記工作檯位於所述進給工作檯朝向操作臺的一側。操作臺只是一個虛設的位置，並且操作臺本身就可以是空缺的位置，只是標識一個方位，就是慣常的操作人員在正常的生產條件下所處的位置。這樣可以方便物料的人工流轉和物料標識的方便操作。當然，標記工作檯可以是臺面結構，也可以是支架類結構，如附圖1所示，由一組支架形成，主要在於物料的標識主要是長度方向的標識，對其它方向的要求並不高。關於所述測距儀，主要是為了便於與智能器件接口，比如所說的控制器，常見的測距儀如超聲測距儀也可以使用，精度稍差，不過也可以完全滿足使用要求。較佳的選擇是採用精度較高的光學測距儀105，那麼加以配合的，所述標記工作檯
6平行於輸送裝置輸送方向設置，也是為了便於物料的流轉，也方便了測距儀的布局，而所述測距儀為位於所述標記工作檯在輸送方向前端的光學測距儀105，相應地，在標記工作檯的末端設有固定反射板23，並在固定反射板和光學測距儀間設有作為所述輔助構件的反射擋板20，該反射擋板與所述標記工作檯滑動可拆聯接配合。使用中，可以把待加工物料12的一端頂在所述反射板23上，那麼物料的測量基礎位置就可以確定，也就是說物料的總長可以在標記工作檯上完成，當然，也可以在其它地方完成，進而可以手動輸入相關長度數據，也可以由其他的測量儀器測量獲得並輸入所述控制器，與對應物料的虛擬標識信息一起處理。對於缺陷位置17的確定，若採用光學測距儀， 可以採用如附圖2至4所示的標識方法。這裡首先需要說明一下光學測距儀的原理，以兩觀察孔中心距離為已知邊，用解三角形的原理，以測量兩端物鏡所產生的像之間的視角的方法，測定目標距離的光學儀器，如附圖2至4所示的方法就是基於這一原理。首先看說明書附圖2，光學測距儀105設有光源21和光線檢測器22，光源21與光線檢測器22間有一定的距離，便於形成所說的三角形。光源21發出發射光束21a，對應光路碰到固定反射板23後反射，形成反射光束21b，入射進所述光線檢測器22，形成三角形。 固定反射板並非是本加工設備必選的設備，通過其他方式也可以完成相關的測量，那麼通過反射擋板20進行位置的調整就可以完成不同位置的測量，當然，也可以據此進行整個物料的總長度測量，依次生成多個標識，控制器可以據此進行數據加工。附圖3和附圖4則是利用反射擋板20進行虛擬標記的方法，反射擋板20的位置不同，必然會導致發射光束21a與反射光束21b在光學測距儀位置的三角形邊長不一樣，通過計算三角形就可以獲得相應位置標識。那麼進一步地參見說明書附圖3和附圖4，圖3標識了對缺陷位置17遠端標識，圖 4則表示了對缺陷位置17的近端標識，那麼通過計算就可以把缺陷分段給找出來。當然，還有一些直接使通過計時器進行長度標識的方式，主要用來計算光線總共走了多長時間，通過時間與速度的乘積簡單的獲取一個數值，這種方式的精度稍差，主要在於計時的時間太短，光速又太快。不過有採用雷射幹涉方法進行距離測量的方法，可以用於距離稍短的情況下的測量。需要說明的是，反射擋板20也可以採用其他的部件來替換，諸如鏡子等具有平面結構的物品，甚至可以是操作人員的手，當然，最好採用專門的反射擋板，同時對反射擋板配置滑道，方便擋板的移動，並且容易保證其位置和垂直度要求。那麼，涉及到前面所提到的物料總長度，可以通過外部輸入裝置輸入，還可以在物料加工系統上進行設置，比如通過光電開關進行測量，簡單的方式是由於輸送裝置可以準確輸送，那麼在其前方設置一光電開關，就可以準確地知道物料經過該光電開關，那麼根據預設的光電開關的位置和輸送裝置的輸送進度計算得出物料的總長度。標記工序的開始可以由操作人員來控制，比如按鈕開關、腳踏開關等輸入開關量的器件，當一個標識輸入時，可以在設置報警裝置進行報警，比如鈴聲、燈光、蜂鳴器等。所述加工系統還包括位於所述進給工作檯11 一側的定位裝置13，以用於待加工物料在進給工作檯上的定位，其中該定位裝置與所述標記工作檯分居於進給工作檯兩側設置，便於物料在長度方向上的放置和定位。關於物料的定位，由於本方案所加工的多是杆性件，因此，其定位實際上應當是長度方向上的順導，定位裝置可以只是一個板狀物，把物料靠在上面就行。所述輸送裝置包括一安裝在所述工作檯上並定位於所述定位裝置13的主梁104、 與該主梁配合併導向於該主梁的滑塊103、連接在該滑塊上的推料器102，以及驅動所述滑塊沿所述主梁移動的驅動機構，其中該驅動機構的原動部件為一伺服電機101，相應地，所述檢測裝置為設置在所述伺服電機上的編碼器。其中滑塊與主梁配合以保證物料輸送的平穩性，而採用伺服電機則便於精確控制，編碼器用於反饋伺服電機的工作參數，便於精確的控制落料。參見說明書附圖1，所述收料裝置包括緊鄰所述鋸切設備14出料側的廢料箱和位於該廢料箱後側的出料臺15，其中所述廢料箱的上底面與所述進給工作檯同面，並且所述上底面開有預定寬度的廢料孔106，以使廢料落入而使達到預定長度的料通過而進入所述出料臺。廢料孔的寬度取決於有效分段的最小長度和廢料的分揀，廢料孔不能阻擋有效分段，還要把廢料段分揀，據此，也非常容易實現，比如廢料孔的寬度小於最小有效分段的 1/2。如果某些缺陷不為過長，以至於廢料孔無法納入時，可以對該缺陷部位進行切割，切割成廢料孔能夠納入的分段。較佳地，還配有與所述控制器連接3的印表機4，以列印載有所述加工信息的標籤，便於分揀後的分段標識，維護需加工提供參考。關於標籤的列印，可以每一個有效分段列印一個標籤，也可以一組有效分段列印一個標籤，最好採用前者。進一步地，所包括與所述控制器3連接的遠程控制電腦5和人機互動裝置，便於改物料優選加工設備的調試和人為介入數據的輸入。比如調試，可以把控制器內的程序下載到遠程控制電腦5中，進行調試後在上載到控制器內，還可以使用遠程控制電腦進行數據統計和遠程監控，便於後期加工的有效進行。依據上述結構，參見說明書附圖6，一種物料優選加工方法，包括
對物料進行虛擬標識的步驟，通過測距儀測量物料各缺陷位置，生成虛擬標識，依據所述物料標識系統，可以標識出物料總長度、缺陷位置及其長度，當然，物料總長度可以另行輸入；
處理所述虛擬標識的步驟，依據物料的長度信息及所述虛擬標識，以及預設的最大落箱長度、最小塊缺陷料長度和最小餘料長度依次確定各下刀位置以切割成分段，生成加工信息，其中對應產生的餘料分段為有效分段，其餘為廢料分段；若廢料分段大於最大落箱長度，則予以分割使所形成分段小於等於最大落箱長度，進一步分割成的分裂分段最好切割成統一的長度，不足統一長度的分段單獨切割成一段；
加工步驟，依據生成的加工信息把物料依次鋸切為分段；以及收料步驟，通過預設的廢料孔漏下廢料分段，而有效分段被回收。優選地，所述加工步驟還包括列印有效分段長度的步驟，以生成對應標籤，便於後需的加工。
權利要求
1.一種物料優選加工設備，其特徵在於，包括物料標識系統，用於生成虛擬標識，含有在待加工物料(12)長度方向測量的測距儀和用於輔助測距儀測距的用於指示缺陷位置(17)的輔助構件；控制器(3)，連接所述測距儀，讀取所述虛擬標識，並依據物料長度生成加工信息；加工系統，位於所述物料標識系統的加工流轉下位，受所述控制器依據所述加工信息前饋控制，具有進給工作檯(11)、設置在該進給工作檯上的輸送裝置、用於檢測該輸送裝置輸送進度的檢測裝置以及位於工作檯末端的鋸切設備(14)，其中所述檢測裝置連接於所述控制器，用於所述輸送裝置的反饋控制；以及收料裝置，位於所述鋸切設備的出料側，用於加工後物料的分揀收料。
2.根據權利要求1所述的物料優選加工設備，其特徵在於，所述物料標識系統含有獨立的標記工作檯(16)，該標記工作檯位於所述進給工作檯朝向操作臺的一側。
3.根據權利要求2所述的物料優選加工設備，其特徵在於，所述標記工作檯平行於輸送裝置輸送方向設置，而所述測距儀為位於所述標記工作檯在輸送方向前端的光學測距儀 (105)，相應地，在標記工作檯的末端設有固定反射板(23)，並在固定反射板和光學測距儀間設有作為所述輔助構件的反射擋板(20)，該反射擋板與所述標記工作檯滑動可拆聯接配合O
4.根據權利要求2或3所述的物料優選加工設備，其特徵在於，所述加工系統還包括位於所述進給工作檯(11) 一側的定位裝置(13)，以用於待加工物料在進給工作檯上的定位， 其中該定位裝置與所述標記工作檯分居於進給工作檯兩側設置。
5.根據權利要求4所述的物料優選加工設備，其特徵在於，所述輸送裝置包括一安裝在所述工作檯上並定位於所述定位裝置的主梁(104)、與該主梁配合併導向於該主梁的滑塊(103)、連接在該滑塊上的推料器(102)，以及驅動所述滑塊沿所述主梁移動的驅動機構，其中該驅動機構的原動部件為一伺服電機，相應地，所述檢測裝置為設置在所述伺服電機上的編碼器。
6.根據權利要求1所述的物料優選加工設備，其特徵在於，所述收料裝置包括緊鄰所述鋸切設備(14)出料側的廢料箱和位於該廢料箱後側的出料臺(15)，其中所述廢料箱的上底面與所述進給工作檯同面，並且所述上底面開有預定寬度的廢料孔(106)，以使廢料落入而使達到預定長度的料通過而進入所述出料臺。
7.根據權利要求1所述的物料優選加工設備，其特徵在於，還配有與所述控制器連接 (3)的印表機(4)，以列印載有所述加工信息的標籤。
8.根據權利要求1或7所述的物料優選加工設備，其特徵在於，所包括與所述控制器 (3 )連接的遠程控制電腦(5 )和人機互動裝置。
9.一種物料優選加工方法，其特徵在於，包括對物料進行虛擬標識的步驟，通過測距儀測量物料各缺陷位置，生成虛擬標識；處理所述虛擬標識的步驟，依據物料的長度信息及所述虛擬標識，以及預設的最大落箱長度、最小塊缺陷料長度和最小餘料長度依次確定各下刀位置以切割成分段，生成加工信息，其中對應產生的餘料分段為有效分段，其餘為廢料分段；若廢料分段大於最大落箱長度，則予以分割時所形成分段小於等於最大落箱長度；加工步驟，依據生成的加工信息把物料依次鋸切為分段；以及收料步驟，通過預設的廢料孔漏下廢料分段，而有效分段被回收。
10.根據權利要求9所述的物料優選加工設備，其特徵在於，所述加工步驟還包括列印有效分段長度的步驟，以生成對應標籤。
全文摘要
本發明公開了一種物料優選加工設備及方法，採用物料標識系統生成虛擬標識的方式取代人工標識，大大降低了人的工作，並且計算有效分段也變得非常容易，直接可以由智能處理器件依據預設的有效分段設定值進行處理，從而，有效分段的計算可以快速完成，並進行快速的標識。所做出的標識被輸入控制器，由控制器依據標識通過控制鋸切設備進行落料，鋸切位置的準確性取決於輸送裝置的輸送精度，一般的輸送裝置，尤其是諸如可以精確控制的伺服電機、步進電機等，控制精度非常高，據此，不僅可以大大提高加工效率，而且落料的精度也非常高，從而，可以保證物料的利用率。
文檔編號B27B5/29GK102350713SQ20111021711
公開日2012年2月15日 申請日期2011年8月1日 優先權日2011年8月1日
發明者陳強 申請人:濟南德佳機器控股有限公司