用於緊壓捆包的袋子取回組件和袋子的製作方法

2023-12-02 12:17:46

專利名稱：用於緊壓捆包的袋子取回組件和袋子的製作方法
用於緊壓捆包的袋子取回組件和袋子
背景技術：
常規地，已使用手 工勞動來利用袋子將一捆棉花或其它纖維材料包裹，以在運輸過程中保護該捆包免於損壞或汙染，且在一些情況下，以符合貿易要求。使用現有技術方法來裝袋捆包，一個工人，或者，更通常地，兩個或更多個工人必須將袋子的開口端延伸到捆包滑槽上，以準備好將捆包插入穿過捆包滑槽並進入到袋子中，從而防止了工人在這個時間內完成其它任務。常規的捆包裝袋裝置(bale bagging device)還包含許多移動部件， 在這些移動部件上，工人可能會夾住自己或衣服，從而導致嚴重的傷害、死亡和/或財產損失。

發明內容
本發明提供了一種袋子取回組件和袋子，其便於一捆棉花或其它纖維材料的包裹。袋子被構造來供袋子取回組件使用，袋子取回組件被構造來將袋子從堆疊或存儲的構造操縱到可被升高且可被保持到用於進一步處理的位置的打開的構造。本發明可減少對手工勞動的要求，保護捆包在運輸過程中免受損壞或汙染，且在一些情況中，有助於符合貿易要求。在一個方面，提供了一種袋子，其包括主體部分，該主體部分具有底端、相對的第一面板和第二面板、以及相對的第一側板和第二側板，其中所述第一面板和第二面板從底端延伸，所述第一側板和第二側板從底端延伸並連接第一面板和第二面板。底端、第一面板和第二面板以及第一側板和第二側板被組裝在一起以限定接收空間。該接收空間具有與底端相對的開口端。袋子還包括限定於第一面板上的切口部分。切口部分被定位在第一面板上的某一位置處，與底端相比，該位置更靠近開口端。袋子還可包括靠近切口部分定位的標識，使得標識為例如，對可視化系統提供切口部分的位置的指示。本文還提供了一種用於將緊壓捆包裝袋的袋子，其包括主體部分，該主體部分具有底端、相對的第一面板和第二面板，以及相對的第一側板和第二側板，其中所述第一面板和第二面板各包括從底端延伸的外表面和內表面，所述第一側板和第二側板從底端延伸並連接第一面板和第二面板；底端、第一面板和第二面板以及第一側板和第二側板限定了帶有與底端相對的開口端的接收空間。切口部分被形成為穿過第一面板的外表面和內表面， 切口部分被定位在第一面板上的某一位置處，與底端相比，該位置更靠近開口端；且其中當開口端閉合時，切口在內表面側上由第二面板的內表面覆蓋。在另一方面，提供了一種裝袋系統，該裝袋系統包括用於取回袋子的袋子取回組件、用於打開由袋子取回組件取回的袋子並準備好袋子以接收捆包的袋子定位組件，以及用於將捆包插入到袋子中的袋子填充組件。袋子取回組件包括被構造來沿著可變的路徑至可變的位置來移動的機器人裝置，以及連接到該機器人裝置的端部執行器。端部執行器包括鳥嘴狀組件，以及被構造來檢測並分離數字圖像的特徵的可視化系統。鳥嘴狀組件和可視化系統各通常沿著端部執行器的中心軸線同軸地安裝。在另一方面，提供了一種在裝袋系統中使用的用於取回袋子的方法。該方法包括檢測在袋子的第一側上限定的切口 ；將具有第一臂和第二臂的鳥嘴狀組件移動到靠近切口的位置；將至少第一臂和第二臂的頂端插入到切口中；以及伸出鳥嘴狀組件，直到第一臂和第二臂的頂端之間的距離大於切口的直徑。 在另一實施方式中，公開了一種在裝袋系統中使用的用於取回袋子的方法。該方法包括檢測在袋子的第一側的外表面上限定的標記；朝向標記移動端部執行器；展開安裝在端部執行器上的連接裝置以抓取袋子；且其中連接裝置包括真空源。在另一實施方式中，提供了一種用於取回袋子並將緊壓捆包放置到袋子中的方法。所述方法包括以下步驟將緊壓捆包移動到捆包裝袋組件中；將探頭插入到袋子的切除部分中，所述袋子的大小被形成來將緊壓捆包裝袋；打開袋子的開口端；使袋子和探頭相對於彼此移動，以從探頭分離袋子；以及通過袋子的開口端將緊壓捆包移動到袋子中。還設想了以上所概述的袋子和袋子取回組件的其它方面和變型，且這些其它方面和變型在結合了以下公開內容考慮時，將得到更全面的理解。


圖1是根據本發明的實施方式包括袋子取回組件的裝袋組件的示例性實施方式的示意性側視圖。圖2A是根據本發明的實施方式的供袋子取回組件使用的示例性袋子的簡化的視圖。圖2B(a_c)是根據本發明的實施方式的供圖2A的袋子使用的示例性切口結構的圖示。圖3是根據本發明的實施方式的袋子取回組件的視圖。圖3A-D是位於諸如控制板的支撐件上的可選擇的堆疊的袋子的示意圖。圖4是根據本發明的實施方式的端部執行器的簡化的圖示。圖5A和5B是顯示了根據本發明的實施方式的端部執行器的布置的簡化的圖示。圖6A和6B是根據本發明的實施方式在進入切口之後的鳥嘴狀組件的簡化的前視圖。圖7A和7B是根據本發明的實施方式示出了在進入切口內之後的鳥嘴狀組件的袋子的簡化的側視剖視圖。圖8A和8B是根據本發明的實施方式用於拾取袋子並將袋子提升到用於進一步處理的地方的袋子取回組件的簡化的視圖。圖9是根據本發明的方面提供的可選擇的端部執行器的示意圖，該端部執行器可被安裝在笛卡爾座標系機器人上。圖10是圖9的端部執行器的等軸測圖。圖11是圖9的端部執行器處於打開位置的等軸測圖。圖12是根據本發明的方面提供的一對拾取探頭的俯視圖。圖13是放置在袋子之上以用於將緊壓捆包裝進袋子的圖9的端部執行器的側視圖。圖14是探頭處於打開位置的圖13的端部執行器的俯視圖。圖15是探頭處於閉合位置的圖14的端部執行器的俯視圖。
圖16是斜靠在袋子上以拾取袋子的圖15的端部執行器的側視圖。圖17是探頭被插入到袋子的切除部分中的圖16的端部執行器的透視圖。圖18是探頭被插入到袋子的切除部分中並且被打開以連接袋子的圖17的端部執行器的俯視圖。圖19是根據本發明的方面提供的可選擇的端部執行器的透視圖。圖19A-19C是使用中的圖19的端部執行器的示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖所進行的詳細描述旨在描述根據本發明的方面所提供的袋子和袋子取回組件的當前優選的實施方式，而並非旨在僅呈現本發明可被構造或利用的形式。這些描述結合所示的實施方式說明了用於構造和使用本發明的袋子和袋子取回組件的特徵和步驟。然而，應理解，可通過不同的實施方式來實現相同或等同的功能和結構，這些不同的實施方式也旨在被包含在本發明的精神和範圍內。如本文別處所表示的，相同的附圖標記用於指示相同或相似的元件或特徵。為了便於理解本發明的袋子和袋子取回組件的實施方式，描述了優選的裝袋組件的一般結構和操作，其公開在序列號No. 61/033，376中，並且事先通過引用的方式併入本文。圖1是裝袋組件100的簡化的圖示，其提供了快速有效地將無包裝的緊壓且用帶子綑紮的纖維材料捆包插入到袋子中，密封袋子以及將密封的袋子從裝袋組件運走的裝置。在示例性的實施方式中，裝袋組件100包括系統區域102，該系統區域102容納本文通常稱為殼體的各種捆包裝袋部件，其具有基座104，該基座104可以是地板或平板或金屬框架或底座；側壁106，該側壁106可以是金屬、塑料、木材或鋼框架或鋼梁；以及頂壁 108，該頂壁108可以是建築物的屋頂或上部框架或梁。在殼體102內，裝袋組件100包括用於從一堆袋子118中取回袋子的袋子取回組件100、用於打開袋子並準備好將袋子放到滑槽上以接收捆包的袋子定位組件112，以及用於將用帶子綑紮的捆包填充到或插入到袋子中的袋子填充組件114。一般而言，裝袋組件 100連續操作以從一堆袋子118中取回袋子116，定位袋子116以接收捆包120，將捆包120 插入到袋子116中，密封袋子116，以及將密封的袋子推離該組件以接著裝入下一個捆包。 前述的描述在臨時申請No. 61/033，376中進行了詳細的描述。圖2A是根據本發明的實施方式的供袋子取回組件110使用的袋子116的簡化的透視圖。繼續參考圖1，且現在參考圖2A，在一個實施方式中，袋子116包括具有從底端或封閉端208延伸的第一面板、側或層202以及第二面板、側或層204的主體。袋子116還包括第一側板209和第二側板211，第一側板209和第二側板211也從底端208延伸並將第一面板202連接到第二面板204。底端208、第一面板202和第二面板204以及第一側板209 和第二側板211 —起限定大體上細長的接收空間213，接收空間213，其具有與底端208相對的開口端206。在一個實施方式中，袋子116可具有大體上平的底端208、形成在第一側板209和第二側板211中的摺疊的角板，以及一個或多個水平的摺痕或皺摺215以便袋子 116可在使用構造和存儲構造之間被摺疊或展開成兩個或更多個摺痕。袋子116可通過使用粘合劑、加熱或壓力焊接、縫合或其它已知的袋子組裝技術來摺疊以及組裝一截材料來形成。這截材料可包括但不限於塑料、粗麻布、棉布、尼龍、聚丙烯、聚乙烯、聚酯紙或類似的製作袋子的材料。可使袋子116能夠使得袋子的主體可在展開的使用構造(圖2A)和收縮(摺疊)的存儲構造(堆118，圖1)之間轉換在袋子116的第一面板202上形成並延伸穿過該第一面板202的洞或切口 210。 應理解，第一面板202上切口 210的位置至少部分地由用於「拾取」袋子116的袋子取回組件110的運動和操作來決定，如下文所詳述。然而，通常，切口 210可位於第一面板202上， 相對靠近袋子116的開口端206。在一個實施方式中，與底端208相比，切口 210被定位成更靠近開口端206。更優選地，切口 210隻位於兩個面板中的一個上，諸如，位於第一面板 202上，而不位於第二面板204上。此外，當袋子處於閉合構造且被放平時，切口 210被疊加到第二面板204的固體表面層上。雖然可在袋子116上的別處併入其它切口，但第一面板上的主切口 210不應具有位於第二面板上的對應的切口。這允許拾取裝置僅通過其側板中的一個來抓取袋子116，如下文進一步的描述。在本發明的最廣義的方面，在第一面板 202的外表面上提供有供檢測系統使用的標記，以向著袋子移動，然後使得取回裝置能夠抓取袋子。標記可以是一個切口、數個切口、標識、標識和切口的組合、徽標、鉤子、槽口、金屬插入物、傳感器、射頻識別(RFID)構件、它們的組合以及類似的裝置，以使得能由檢測系統來進行檢測。在一個實施例中，支撐索環被附加到具有切口的袋子上，以便通過允許其它的檢測機構插入到索環上來進行拾取。索環還可以為較不結實的袋子增加強度或增強質地。 如本文所用，切口或切縫可互換使用。更一般地，「切除部分」可包括切口或切縫或其它切除結構，例如，模壓部分、撕開部分、衝壓部分等。在一個實施方式中，可在袋子116上放置標記或標識，以幫助定位或準確地確定切口 210，以便其更「可視」，尤其是照相機系統、OCR系統、機器視覺系統或類似的可視化系統，其使用切口和/或標記來相對於切口定位抓取機構以拾取袋子。例如，在一個實施方式中，切口 210可由對比色帶或其它對比結構212a，諸如反射性塗層或漆環繞。在其它實施方式中，切口 210可由各種幾何形狀、特徵或它們的組合形成。例如，並非旨在限制，而只是示例性的，圖2B(a)-(c)示出了多邊形、橢圓形以及星形的切口 210。在另一可替換的實施方式中，特定的標識212b，諸如詞語或徽標可鄰近切口 210來定位，或可將切口 210的全部或一部分併入到標識212b中，以指示出切口 210的位置。標識212c可放置在第一面板202 上，使得當標識212c被可視化系統檢測到時，可以相對於其來確定切口 210的位置。然而， 在不偏離本實施方式的精神和範圍的情況下，可以易於使用用於檢測邊緣、視覺對比、標識等的其它方案和裝置或傳感器。袋子116被堆在一堆袋子118上，使得第一面板202和切口 210暴露在堆118的頂部，以便袋子取回組件110接近(圖1)。在一些實施方式中，袋子116和一堆袋子118 中的其它袋子可在以相同的方式進行堆疊和對齊而進行摺疊，例如，每個袋子的開口端都定向在相同的方向。或者，第一面板202和切口 210可沿著成堆的袋子的兩個不同的端部交替，以使得袋子取回組件110必須來回移動以拾取成堆的袋子上的下一個相繼的頂部袋子。其它的可能性包括隨機地堆疊，以使得每個袋子的標記不同，以組織的方式堆疊袋子但堆疊在多個堆中，以較小的摺痕堆疊袋子，類似於百貨商店裡見到的堆疊的襯衫等。合適之處，可以採用如圖3A和3B所示的兩個相鄰的堆之間的嵌套，或如圖3C和3D所示的網格堆疊。還在其它的實施方式中，多個袋子以成卷的形式提供，並且安裝在管子、杆或軸上，以便從成卷的袋子中單獨地取出一個袋子。還在其它實施方式中，只要切口 210被暴露足夠的量以便拾取探頭可接近，可以按任何順序和形式對來堆疊成堆的袋子。圖3是根據本發明的實施方式的袋子取回組件110的透視圖，該袋子取回組件110 被構造為用於從位於諸如控制板的支撐件119上的一堆袋子中「拾取」袋子16，並將袋子提升到由裝袋組件(圖1)進行進一步處理的地方。繼續參考圖1和2A，並且現在還參考圖3， 袋子取回組件110包括機器人裝置300，機器人裝置300包括端部執行器302，其設置在機械臂304的末端並且能夠定位和拾取袋子116，如下文所述。參考圖1，機器人裝置300被理解為位於堆疊的袋子118的附近。如下文進一步的描述，機器人裝置300可沿著多個軸線、僅一個軸線移動，或在取回袋子的時候是靜止的。可選擇地或除了通過機器人裝置300 移動之外，貨盤或成堆的袋子118可被構造成在X、Y和/或Z方向移動以實現相同的結果， 諸如，移動到固定的機器人裝置，然後允許端部執行器拾取袋子。端部執行器302可利用機械臂304採用已知的機器人移動技術來操縱，所述機械臂304由計算機、矢量驅動器、伺服驅動器、機電傳感器和/或其它本領域中已知的普通控制裝置來控制。這些控制器可接近地放置，從而產生主控制中心，或每個裝置可具有其自身的控制器，其中信號坐標在系統之間起作用。或者，笛卡爾坐標機器人可用於移動端部執行器以執行拾取袋子的功能，如下文進一步的討論。在一個實施方式中，參考圖4，端部執行器302包括鳥嘴狀組件306、形成在鳥嘴狀組件306的頂端的至少一個噴嘴308、導管318 (以虛線顯示)以及可視化系統310，每個都通常沿著端部執行器302的中心軸線312同軸地安裝。示例性的可視化系統310是DVT Smartimage System，其是 Natick，Massachusetts 的 Cognex Corporation 的一個部門。應理解，支持鳥嘴狀組件306的電或機械操作所需要的一些部件，諸如各種線性驅動機構、齒輪、伺服器、馬達等，和諸如電子支持設備的可視化系統308，可被共同設置在端部執行器 302上，儘管為清晰起見而未將它們顯示在圖3中。如圖4所示，鳥嘴狀組件306和可視化系統310被定位來在端部執行器的相對端 420和422處並相對於彼此在相反的方向上操作。端部執行器302的「工作端」被認為是 「面向」或指向待取回的目標例如袋子116的末端420或422。根據操作，任一末端420或末端422將面向目標。為了將鳥嘴狀組件306和可視化系統310放置到端部執行器302的工作端處，端部執行器可如箭頭424所指示，或沿著一些其它位於端部執行器上的樞軸點或軸線旋轉至少180度。袋子連接機構314也可被連接到端部執行器302，並用於將袋子116固定到端部執行器302。在一個示例性實施方式中，袋子連接機構314可包括能夠產生有效量的真空的真空裝置，以便在端部執行器302被升高時，袋子116可由真空力保持，並用端部執行器升高。 例如，袋子連接機構314可包括多個真空吸盤316，真空吸盤316用於確保袋子116被固定到端部執行器302。或者，用作真空裝置314的可替換方案，或除了真空裝置314之外，還可以使用穿孔的真空板或適合於使端部執行器302能夠「抓取」袋子116以可移除地連接到端部執行器302的任何其它裝置。在一個實施方式中，可以將傳感器(未顯示)併入到端部執行器302中，以便當其接觸袋子116時，將信號發送到控制器，以啟動真空裝置314。現在參考圖3和4，在一個實施方式中，端部執行器302可被降低，以便在端部執行器302處的工作端的可視化系統310面向袋子116的第一面板202。可視化系統310可包括例如照相機、OCR裝置、機器視覺裝置或等同裝置，能夠檢測並分離第一面板202的數字圖像或視頻流的期望的部分、形狀或特徵。在一個實施方式中，機械臂304被構造成沿著相對於切口 210不同的路徑至不同的位置來定位端部執行器302，可視化系統310面向袋子116的第一面板202，從而使得可視化系統310可檢測和分離切口 210和標識212的期望的部分或特徵。例如，在一個實施方式中，可視化系統310檢測環繞切口 210的對比色帶 212。信號被發送到機器人控制器，並且作為響應，機器人控制器促使機械臂304來移動端部執行器302到相對於切口 210的期望位置。例如，端部執行器302被移動，以將其中心軸線312與切口 210的幾何中心對齊。一旦就位，端部執行器302在x、y平面中的位置就被固定或鎖定。或者，可視化系統310可用來檢測袋子116的其它結構，除了切口 210之外。例如，可視化系統310可檢測遠離切口 210處的徽標或詞語、幾何特徵、多個幾何特徵、標籤等等。對這些可替換的特徵中的一個的檢測可引起信號被發送到機器人控制器，這反過來又引起控制器將端部執行器302操縱到相對於切口 210的期望位置。一般地，期望位置是端部執行器302和可視化系統310的中心軸線312大體上與切口 210的幾何中心直接對準的位置。現在參考圖5A，一旦處於位於切口 210之上其固定位置，端部執行器302就旋轉 180度(箭頭424，圖4)，以使得鳥嘴狀組件306和噴嘴308朝向袋子116旋轉，然後變成工作端。在端部執行器302的該旋轉之後，鳥嘴狀組件3 06和噴嘴308現被指向袋子116的第一面板202。在該位置，鳥嘴狀組件306的中心軸線312與切口 210的幾何中心大體上直接對準。如圖5B所示，一旦鳥嘴狀組件306被定位在切口 210之上，端部執行器302就沿著ζ軸下降以抓取袋子。端部執行器302下降，直到鳥嘴狀組件306的至少一部分伸出穿過切口 210。一般地，鳥嘴狀組件306的進入切口 210的那一部分伸出穿過切口 210至確保噴嘴308穿過切口 210並進入袋子116的內部的所需深度。鳥嘴狀組件306的末端通常移動，直到其接觸袋子116的第二面板204，並將在第二面板上的接觸用作槓桿，以打開袋子的開口端，如下文進一步的描述。圖6A是在鳥嘴狀組件306的至少一部分進入切口 210之後的袋子116的開口端 206的簡化的視圖。如圖6A所示，定位在鳥嘴狀組件306的末端或頂端的噴嘴308進入袋子116的內部。在一個實施方式中，諸如空氣的氣體通過例如導管318(圖4)被引入到鳥嘴狀組件306的內腔(未顯示)，直到空氣到達噴嘴308。如圖6B所示，氣體A離開噴嘴308，以使得袋子116打開或膨脹。膨脹使得第一面板202和第二面板204的以另外的方式接觸的內表面205a和205b (圖2)來分離，從而使得袋子116打開。此外，膨脹使得第一面板202相對於端部執行器302升高，直到第一面板 202的外表面207a接觸真空裝置314，在該實施方式中，是真空吸盤316。在一個實施方式中，真空被供應到吸盤316，同時空氣被迫使穿過離開噴嘴308，使得當第一面板202由於清除的空氣而擺動且接觸真空吸盤時，其被真空吸盤抓取。或者，真空可按順序在空氣流動以在真空吸盤處產生真空稍微之前或之後打開。真空壓力可使用壓縮機、噴射器泵(eductor pump)、發生器或任何其它公知的真空產生裝置或方法來供應。相應地，袋子116的第一面板202的外表面207a附著到真空吸盤316，並因此可拆卸地固定到端部執行器302。圖7A顯示了袋子116的側視剖視圖，顯示了處於其通過切口 210並進入到袋子116的內部的插入位置的鳥嘴狀組件306。氣體A可繼續流動，直到期望但至少直到第一面板202的外表面207a已經接觸真空吸盤316。如圖7A所示，鳥嘴狀組件306包括兩個分開的臂708和710。每個臂可包括用於諸如通過導管318排出被引入到鳥嘴狀組件中的氣體的噴嘴308。還如圖7A所示，端部執行器302包括連接到鳥嘴狀組件306的驅動機構702， 其用於使得鳥嘴狀組件306 「打開」或伸出。驅動機構702可以是用於打開或伸出鳥嘴狀組件306的兩個臂708、710的機械連接件、杆、馬達、伺服器、齒輪或任何氣壓、液壓或其它常規的方法的任何已知的組合。在一個實施方式中，驅動機構702可包括連接到缸杆706的液壓或氣壓缸704。在操作中，當缸704被供以能量時，杆706縮回或伸出，這取決於機械構造。如圖7B所示，縮回使得鳥嘴狀組件306的第一臂708和第二臂710的頂端712圍繞每個臂的基座714樞轉離開中心軸線312並樞轉離開彼此。每個臂的頂端712可在伸出的過程中分開距離D。在一個操作的實施方式中，為了輔助將袋子116固定到端部執行器302，當鳥嘴狀組件306被插入到切口 210中時，臂708和710可伸出距離D，該距離D大於切口 210的直徑C。當臂708和710伸出到距離D時，每個臂708和710的外表面716接觸切口 210的內表面。臂708和710繼續伸出到距離D使得袋子116的一部分接近切口 210，以沿著臂708 和710向上移動。因為距離D大於切口 201的直徑C，所以頂端712以及臂708和710的至少一部分被固定地定位在袋子116的內部。伸出的頂端712以及臂708和710將袋子116 固定到端部執行器302。如圖1和8A所示，一旦袋子116已經被固定到端部執行器302，端部執行器就後縮回到其初始位置，從而從成堆的袋子118提升起袋子116。如圖8B所示，在一個實施方式中，鳥嘴狀組件306包括推桿機構802。例如，推桿機構802可存在於臂708和710之間的鳥嘴狀組件306內。當端部執行器302上升到其初始位置時，推桿機構802可通過在相反的方向延伸並接觸第二面板204的內表面207b來展開。因為端部執行器302基本上在袋子116的第一面板202上拉動，所以推桿機構802抵靠第二面板204的內表面207b的延伸導致推桿機構802分離兩個側面202和204，並進一步迫使打開袋子116。在一個實施方式中，推桿機構802可以是中空的杆，其可起到推桿機構802和如前所述的用於將空氣提供到鳥嘴狀組件306中的導管318的雙重作用。圖8C是圖8B的端部執行器302和袋子116的示意性的側視圖。在另一個方面， 支撐結構500被併入到袋子116的開口端206的附近。支撐結構500可被設計來與端部執行器302相配合，以進一步支撐袋子。例如，參考圖8D，支撐結構可以是致動器，該致動器被構造來將杆或軸502推入袋子116的開口 206中，以在與開口間隔開的位置支撐袋子。為了最小化杆502抵靠袋子116，可併入光滑的末端頂端504。當端部執行器302上升到其初始位置且與袋子116連接時，袋子116準 備好由裝袋組件100 (圖1)進行進一步處理。其中可併入袋子116和袋子取回組件110的裝袋組件的示例性操作完整地描述在2008年3月3日提交的美國專利臨時申請序列號No. 61/033，376 中，為了所有之目的，該申請的全部內容以引用的方式併入本文。該申請還通過引用的方式併入於2009年3月3日提交的美國常規申請No. 12/397，166和1212/397，138。為了所有之目的，』 138申請和』 166申請的內容明確地通過引用的方式併入本文。現在參考圖9，顯示了利用笛卡爾坐標機器人400的可選擇的袋子取回組件100的示意圖。如本領域中公知的，機器人400被編程來可沿著X-Y平面移動，並可沿著Z軸向上和向下移動，以到達指定的坐標。結合可視化系統404(圖13)，機器人可用於定位和檢測標識、瑕疵、目標，或更一般地，標記212，並在檢測到所述標識、瑕疵或標記時，可移動到由可視化系統識別的指定的坐標。在另一實施方式中，在袋子的表面上併入了兩個或更多個標記。在一個示例性實施方式中，在袋子116的第一面板202上使用圓圈212作為待由可視化系統404檢測的標識，其可以是由DVT Vision System(Cognex Corporation的一個部門)所提供的視覺傳感器。袋子116還併入了切除部分406，該切除部分406由端部執行器402使用來拾取袋子116，用於由袋子定位組件112進行進一步的處理，如下文進一步的討論。在另一實施方式中，標記212是繪製在切除部分旁邊的反射性的或黑的/有色的線。 任選地，反射性的或黑的/有色的線平行於切除部分繪製。在一個實施方式中，切除部分406是僅形成在袋子116的第一面板202上的切縫。 切除部分406的長度可以是大約2到大約12英寸，並且距離標記212大約1到大約10英寸。在不偏離本實施方式的精神和範圍的情況下，可包含其它尺寸。然而，應理解，切除部分可以呈現其它切除形狀，諸如，圓形、橢圓形、矩形等，更優選地是切縫。因此，一旦標記212 被可視化系統404檢測到，切縫406相對於標記的位置就可被計算出來，並且機器人400被編程來移動到切縫並與切縫相互作用以拾取袋子，如下文進一步的討論。與之前描述的袋子相似，當前袋子的實施方式具有開口端206，標記212和切縫406與該開口端206對準。 更優選地，切縫和標記相對於袋子116的兩個側邊緣212d和212e位於中心，並且與封閉端 208相比，被定位成更靠近開口端206。在一個實施方式中，切縫被定位成距離袋子的開口的邊緣大約4到8英寸現在參考圖10和11，顯示了供本實施方式的笛卡爾坐標機器人400使用的優選的端部執行器402。具體地，圖10是端部執行器402的前透視圖，而圖11是相同的端部執行器 402的成角度的等軸測圖，且該端部執行器402包括頂部安裝託架408a以顯示端部執行器的更完整的視圖。圖10示出在沒有頂部安裝託架408a的情況下，顯示一對致動器缸450， 以用於操縱任選上部的一對撐板叉狀物410a、410b以及一對拾取探頭412a、412b，如下文 進一步的討論。缸450被構造成在打開位置(圖11)和閉合位置(圖10)之間移動探頭和叉狀物。因此，根據本發明的方面提供的端部執行器402被理解成包括上部安裝託架408a 和下部安裝託架408b，但是，取決於特定的應用，可能包括或可能不包括任選上部的一對撐板叉狀物410a、410b。在圖12中以平面圖或俯視圖更清楚地顯示了探頭412a、412b。任選上部的一對撐板叉狀物410a、410b以及拾取探頭412a、412b的目的和功能將在下文作進一步的討論。在另一實施方式中，端部執行器402使用單個拾取探頭或兩個以上的拾取探頭。
再次參考圖10，在一個實施方式中，端部執行器402是拾取頭，該拾取頭能夠支撐可視化系統，例如，諸如圖13中的系統404。拾取頭402也被構造來抓取袋子並拾取袋子， 以由袋子定位組件112(圖1)進行進一步的處理。拾取頭402包含上部安裝託架408a和下部安裝託架408b (僅顯示了下部安裝託架)，該上部安裝託架408a和下部安裝託架408b 具有設置於二者之間的一對安裝塊414a、414b。每個安裝塊414都包含拾取頭在其上樞轉的釘或銷416。兩個釘或銷416被構造來安裝到笛卡爾坐標機器人400 (圖9)的末端，或者可選擇地，安裝到連接件(未顯示)，該連接件又連接到機器人。可以使用一個或多個氣缸 (未顯示)來使拾取頭402圍繞兩個銷416樞轉，以升高或降低拾取頭的探頭末端，如下文參考圖16進一步的討論。在可選擇的實施方式中，兩個安裝塊414a、414b被形成為單個塊或兩個以上的塊。兩個撐板叉狀物410a、410b在構造上大體上是類似的，其中一個叉狀物包含用於覆蓋另一個叉狀物的頂端的突出部分，如下文進一步的描述。因此，下文有關撐板叉狀物 410a、410的 討論僅參考其中的一個叉狀物來進行，應理解，其可等同於適用於另一叉狀物。 撐板叉狀物410a包括兩個或多個護翼部分，在當前的實施方式中，護翼部分包括近端護翼部分418和遠端護翼部分420。這兩個護翼部分418、420沿著拐角422連接在一起，拐角 422具有用於接收可旋轉的銷426的孔或開口 424。近端護翼部分418還包含用於接收第二銷428的第二孔或開口 425。第一可旋轉的銷426因此與撐板叉狀物的拐角開口 424以及拾取探頭412a的對應的開口樞軸連通，而第二可旋轉的銷428與撐板叉狀物410a的外部開口 425以及拾取探頭412a的對應的開口樞軸連通。第二可旋轉的銷428還可與上部安裝託架408a和下部安裝託架408b樞轉。因此，當致動器缸450被啟動時，缸450上的活塞杆推在內部銷426上，這促使撐板叉狀物410a和拾取探頭412a圍繞外部銷428樞轉，如圖11所示。相反地，當致動器被切斷能量供應且活塞杆縮回其缸內時，叉狀物410a和探頭 412a圍繞外部銷428樞轉到閉合位置(圖10)。遠端護翼部分420包括切口 430，在一個實施方式中，切口 430是半圓的構造，其可選擇性地表示為其它形狀，諸如半正方形、半矩形等。當拾取頭402處於如圖10所示的閉合或探測位置時，兩個切口 430形成用於查看並觀察拾取頭412a、412b的觀察窗432。參考圖13，可視化系統404因此可通過觀察窗432來觀察，以確定是否存在探頭412a、412b，接著產生對應的信號到控制器，以執行其它的步驟，如下文進一步的討論。除了圖10和11之外，再次參考圖12，拾取探頭412a、412b各包含近端探頭部分 434a或434b以及遠端探頭部分436a或436b。與撐板叉狀物類似，每個近端探頭部分都包含拐角開口 424和外部開口 425，以便與對應的銷426、428(圖10)樞軸相連。在一個實施方式中，探頭呈現為V形構造，並且具有成角度的近端邊緣438以在移動到打開或拾取位置 (圖11)時提供增加的間隙。沿著近端探頭部分以及遠端探頭部分434a、434b的外部邊緣形成有捕捉區域440，以便捕捉袋子116，如下文進一步的討論。在一個實施方式中，捕捉區域440包括引導邊緣442和保持鉤444。沿著遠端方向，遠端探頭部分436包括增大的捕捉部分446，該增大的捕捉部分 446具有頂點448和任選的摩擦結構，諸如突起、指狀物、肥皂鋼絲球型織物等，以便於在移動到打開袋子抓取位置時抓取袋子116，如下文進一步的討論。在一個特定的實施方式中， 一個遠端探頭部分包含突出部分452，該突出部分452具有底切區域454以容納相鄰的探頭的增大的捕捉部分446。象帽子一樣起作用的突出部分452覆蓋位於兩個探頭412a、412b 之間的接縫456。因此，當拾取頭402在箭頭458的方向移動以穿透並捕捉袋子116上的切縫406時，僅有一個探頭進入切縫或在接縫456中捕捉物體的機會被最小化了。優選的拾取頭402的各種部件可由諸如鋼或不鏽鋼的金屬、符合材料，或最優選地由帶有鋼的硬塑料來製成。現在將參考圖13-18描述拾取過程。在使用如本文所提供的裝袋組件100的裝袋操作的過程中，首先通過啟動兩個致動器缸450(圖10)來使拾取頭402移動到打開位置 (圖14)。接著，可視化系統404通過打開的撐板叉狀物410a、410b以及拾取頭412a、412b對袋子116進行抓拍，以確定標記212相對於拾取頭402的位置。控制器然後使用可視化系統402所捕捉的信息來計算x、y和ζ坐標，以接著命令機器人400移動到所計算的坐標。接著，一旦機器人到達了期望的坐標，拾取頭402就移動到閉合位置(圖15)。 接著，啟動一個或多個致動器(未顯示，諸如兩個)，以使拾取頭402傾斜，以便拾取探頭 412a、412b的頂端460以及撐板叉狀物410a、410b的頂端462跨在袋子116上的切縫406 上，且切縫位於兩個頂端之間的某處(圖16)。笛卡爾坐標機器人400的進一步的向下壓力以及遠端運動使得在頂端462的一側上的袋子的部分被兩個撐板叉狀物410a、410b搖動並升起打開。隨著機器人400進一步向遠端移動，拾取探頭412a、412b的頂端460進入切縫， 並是的袋子與切縫相鄰的部分搭至探頭。在可選擇的實施方式中，拾取頭402被調整，使得當使探頭開始進入切縫的時，接近角的變得更小。在一個實施方式中，拾取頭402被構造成一旦探頭被插入到切縫中，就移動預定的軸向距離。例如，機器人可被編程來移動與遠端探頭部分的距離大約相同的距離，該距離從突出部分452的頂端(圖12)到近端探頭部分434a、434b的水平部分451而測量到。 在可選擇且更優選的實施方式中，機器人將探頭定位到切縫中的移動範圍受到可視化系統 402的控制。例如，參考圖17，機器人400被促使移動，直到探頭412a、412b不再能通過觀察窗432被可視化系統402看到。這是由搭在探頭上並從前面覆蓋住探頭的袋子造成的， 這確認了探頭現在已安全地移進切縫中了。在這時，探頭412a、412b被袋子覆蓋了，且不再能被可視化系統探測到，這可被編程來將這個信息解釋為探頭被有效地插入到切縫中。由於拾取頭的角度，袋子116開始沿其開口端206打開。拾取頭402現在被啟動以移動到圖18所示的打開位置。參考圖12，在這個過程中， 兩個拾取探頭410a、410b圍繞處在其各自的外部開口 425中的外部銷樞轉，直到由於兩個致動器缸450而停止(圖10)。在這時，切縫的兩個邊緣464a、464b被兩個拾取探頭410a、 410b上的保持鉤494捕捉，且袋子準備好被升起並移動離開成堆的袋子。當袋子116被升高且因為其僅被保持在一側上時，袋子的開口端206由於重力進一步打開。如果需要，來自適當放置的噴嘴的一陣空氣可輔助打開袋子，該袋子由可不會諸如由於靜電或自然的附著力而自然地分開的材料製成。開口端現在可以通過將臂定位在袋子定位組件112(圖1)上而被進入，以接著圍繞滑槽放置袋子，如申請序列號 No. 61/033，376中所討論的，該申請之前已通過引用的方式併入。圖19是根據本發明的方面提供的拾取頭466的透視圖。拾取頭466大致類似於參考圖10-18所公開的拾取頭402，但區別是，略去了便於提升圍繞袋子116的切縫406的唇狀物的撐板叉狀物410a、410b。因此，在使用本實施方式的拾取頭406時，笛卡爾坐標機器人可以簡單地進行一系列探測動作，以將探頭412a、412b插入到切縫中，而不必提升切縫406的唇狀物。圖19A-19C是移動進入到切縫406中的可替代的拾取頭466的示意圖。 在一個實施例中，併入傳感器(未顯示)以指示拾取頭466成功進入切縫，以使得可以開始下一個操作序列。在另一實施方式中，將包括單個探頭(未顯示)的端部執行器用於連接袋子的切除部分，以從一卷袋子或一堆袋子分開袋子。單個探頭可具有帶有倒鉤末端、摩擦頂端，和/ 或鉤子末端，以便一旦探頭進入切除部分，探頭就連接袋子，並可被提升而不需要使用撐板裝置。在另一實施方式中，可使用包括類似於叉的多個間隔開的探頭的端部執行器來拾取袋子 雖然已經具體描述並示出了袋子及袋子取回組件的實施方式，但實施方式的許多修改、組合以及變型對於本領域的技術人員來說將是顯而易見的。例如，袋子的大小以及機器人裝置在殼體內的定位可被修改以實現其期望目的。此外，儘管可以討論具體實施方式

的具體的特徵和方面，但其應被理解為是可用的，並可併入其它實施方式中以提供兼容功能。例如，在圖3中端部執行器被描述為能夠沿著多個軸線移動或可任選地被固定以供可移動的成堆的袋子使用，相同的概念可應用於圖9和19的端部執行器。相應地，應理解，可以按不同於本文所具體描述的方式來表示根據本發明的原理構造袋子和袋子取回組件。本發明還由所附權利要求限定。
權利要求
1.一種用於取回袋子並將緊壓捆包放到所述袋子中的方法，所述方法包括以下步驟 將緊壓捆包移動到捆包裝袋組件中；將探頭插入到袋子的切除部分中，所述袋子的大小被形成來將緊壓捆包裝袋； 打開所述袋子的開口端；使所述袋子和所述探頭相對於彼此移動，以從所述探頭分離所述袋子；以及使所述緊壓捆包和所述袋子相對於彼此移動，以使得所述緊壓捆包被放置到所述袋子內。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述袋子的切除部分是切口。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述探頭包括具有擴口頂端的細長探頭。
4.如權利要求1所述的方法，還包括使用傳感器來感測所述切除部分或所述袋子的邊緣。
5.如權利要求1所述的方法，其中相對於彼此移動的步驟包括沿著至少一個軸線移動所述探頭。
6.一種袋子取回組件，其包括端部執行器，其連接到機器人裝置，所述端部執行器包括 鳥嘴狀組件；和檢測系統，其被構造來檢測袋子的切除部分，其中所述鳥嘴狀組件被構造成待從第一位置伸出到第二位置。
7.如權利要求6所述的組件，其中所述端部執行器在其中所述鳥嘴狀組件處於所述端部執行器的工作端的第一位置和其中所述檢測系統處於所述端部執行器的工作端的第二位置之間是可移動的。
8.如權利要求6所述的組件，其中所述鳥嘴狀組件以及所述檢測系統被定位來在所述端部執行器的相對端處且在相對於彼此相反的方向上進行操作。
9.如權利要求6所述的組件，其中所述鳥嘴狀組件還包括第一臂和第二臂，其中當所述鳥嘴狀組件處於所述第二位置時，每個臂的頂端被分離。
10.如權利要求9所述的組件，其中所述第一臂和所述第二臂各包括至少一個噴嘴。
11.如權利要求6所述的組件，其中所述端部執行器還包括袋子連接機構，所述袋子連接機構包括能夠產生有效量的真空以將物體固定到所述端部執行器的真空裝置。
12.如權利要求6所述的組件，其中所述檢測系統包括照相機、OCR裝置、機器視覺裝置或等同裝置。
13.如權利要求6所述的組件，其中所述檢測系統是能夠獲得參照點的傳感器。
14.一種用於將緊壓捆包裝袋的袋子，包括主體部分，其具有底端、相對的第一面板和第二面板、以及相對的第一側板和第二側板，其中所述第一面板和第二面板各包括從所述底端延伸的外表面和內表面，所述第一側板和第二側板從所述底端延伸並連接所述第一面板和第二面板；所述底端、所述第一面板和第二面板以及所述第一側板和第二側板限定具有與所述底端相對的開口端的接收空間；切除部分，其被形成為穿過所述第一面板，且在所述第一面板的所述外表面和所述內表面上呈現為開口，所述切除部分被定位在所述第一面板上的某一位置處，與所述袋子的底端相比，所述位置更靠近所述袋子的開口端；並且其中當所述開口端閉合時，所述切除部分的開口覆蓋在所述內表面側上。
15.如權利要求14所述的袋子，還包括靠近所述切除部分定位的標識，所述標識提供所述切除部分的位置的指示。
16.如權利要求15所述的袋子，其中所述標識用檢測系統可檢測到，所述檢測系統包括照相機系統、OCR系統或機器視覺系統。
17.如權利要求14所述的袋子，其中所述切除部分包括切縫或切口。
18.如權利要求15所述的袋子，其中所述標識包括詞語或徽標，且其中所述切除部分被併入到所述詞語或徽標中。
19.如權利要求14所述的袋子，其中所述切除部分包括非圓形的幾何特徵。
20.如權利要求14所述的袋子，其中所述第一面板和第二面板以及相對的第一側板和第二側板由選自以下材料的材料製成塑料、尼龍、粗麻布、棉布、聚丙烯以及它們的組合。
21.如權利要求14所述的袋子，其中所述接收空間具有接收一捆纖維材料的大小和形狀。
22.如權利要求14所述的袋子，還包括與所述切除部分間隔開的第二切除部分。
23.如權利要求17所述的袋子，其中所述切除部分被構造來與自動的取回系統一起工作。
24.如權利要求14所述的袋子，其中所述切口用索環加強。
25.一種袋子取回系統，其包括袋子和用於連接所述袋子的機器人；所述袋子的大小被形成來容納緊壓捆包。
全文摘要
一種便於包裹一捆棉花或其它纖維材料的袋子取回組件和袋子。該袋子被構造成與袋子取回組件一起使用，該袋子取回組件被構造成將袋子從堆疊的或存儲的構造操縱到可被升高並被保持到用於進一步處理的位置的打開的構造。
文檔編號B31B1/98GK102224002SQ200980146964
公開日2011年10月19日 申請日期2009年11月25日 優先權日2008年11月26日
發明者B·P·阿科迪斯 申請人:H.W.J.農業設計公司