刘晓亮;韩德刚;王健
【摘 要】自动化的铺纸系统对提高玻璃生产线的自动化作业至关重要,特别是在采用机械手堆垛系统来堆垛玻璃,且需要用纸来解决防霉变的生产线中.利用机器视觉系统的高精度定位功能来指导铺纸机准确无误地将纸自动铺在辊道上行走的玻璃上,无疑是一种铺纸技术的突破. 【期刊名称】《建材世界》轻触开关电路
【年(卷),期】2012(033)002
【总页数】5页(P133-136,140)
【关键词】机器视觉系统;自动铺纸机;机械手堆垛
【作 者】刘晓亮;韩德刚;王健
用户行为分析系统【作者单位】中国建材国际工程集团有限公司,蚌埠233018;中国建材国际工程集团有限公司,蚌埠233018;中国建材国际工程集团有限公司,蚌埠233018
【正文语种】中 文
众所周知在玻璃的生产到包装存储过程中，由于玻璃的化学成分、分相、环境因素（温度、湿度等）、存储时间等因素会造成玻璃发霉，使得玻璃表面形成暗，严重的会产生胶合，严重地影响了玻璃的质量；故在玻璃的堆垛过程中需对其进行包装。目前玻璃生产线上采用的包装方式主要有2种形式：第1种为采用纸张，在玻璃的表面铺一层纸来隔离玻璃进行包装；第2种为在玻璃的表面均匀的喷上一层防霉隔离粉隔离包装。
喷粉方式是一种采用静电射流原理为技术基础的喷粉机，因其具有防霉效果好、成本低、效率高、自动化程度高等优点，近些年在国内生产线上得到了广泛应用。然而由于粉尘主要是由0.05～0.1mm的细小颗粒组成，通过静电吸附在玻璃的表面上，其本身的存在即对玻璃的表面造成了一定的污染，在某些对玻璃应用光洁度要求较高的场合往往还不得不采用铺纸进行防霉处理。铺纸方式是一种传统的包装方式，其具有一定的防霉、保护玻璃表面的功能；铺纸的专用设备为铺纸机。国外有在线静电铺纸机和线外非静电铺纸机，其构真空脱脂烧结炉
电脑热管散热器造复杂、价格昂贵、对纸的要求高；国内也有类似的半自动，全自动设备；但这些设备都有一个缺点就是无法适应生产线线上玻璃的动态无序偏移，造成铺纸不准确不能完全覆盖住玻璃。特别是在采用机械手堆垛系统的生产线，铺纸不到位往往会影响堆垛系统二次定位装置的精确定位，进而造成玻璃无法精确放置；故目前在国内的生产线上很少见到使用自动铺纸机，均为人工铺纸。在此基础上，该文提出一种采用机器视觉系统定位的铺纸机，其能精确、快速的完成铺纸过程。
1 机器视觉系统定位原理
机器视觉就是利用机器代替人眼来做各种测量和判断。它是计算机学科的一个重要分支，它综合了光学、机械、电子、计算机软硬件等方面的技术，涉及到计算机、图像处理、模式识别、人工智能、信号处理、光机电一体化等多个领域。机器视觉系统包括了照明系统、镜头、摄像系统和图像处理系统。在我院开发研制的机械手玻璃堆垛系统中的视觉系统部分，其检查宽度能达5m、精度能达0.2mm，如此高的精度完全能满足我们铺纸机的应用。机器视觉系统的工作原理在此不再细述，下面主要分析铺纸机的控制系统从机器视觉处获得数据后如何进行精确定位。
首先铺纸机的控制系统从机器视觉系统处获得有关玻璃的2个重要参数，即为玻璃中心与辊道中心的距离和玻璃与辊道中心的夹角，这两个参数对机器视觉系统来说，得到是极为容易的。如图1所示，以辊道同时输送两片玻璃为例来说明铺纸机的定位原理。铺纸机的控制系统同时获得玻璃1的中心距L1、夹角β，玻璃2的中心距L2、夹角α。当铺纸机的控制系统接收到以上信息以后（此刻铺纸机的真空抓手装置已经将纸吸在吸盘上），行走系统的驱动电机首先将真空抓手装置1驱动到L3位置，真空抓手装置2驱动到L4位置；此时L3＝L1，L4＝L2。同时行走系统的转角电机驱动真空抓手装置1偏转到β1的位置，真空抓手装置2偏转到α1的位置；此时α1＝α，β1＝β。调整完毕以后，当玻璃片由辊道输送到真空抓手装置1（2）下，安装在真空抓手装置1（2）上的光电传感器1（2）检测到玻璃边缘时，行走系统中的气缸驱动真空抓手装置1（2）下落——真空发生装置破真空——气缸驱动真空抓手装置1（2）抬起，此时纸牢牢的与充满静电的玻璃贴附在了一起。由于机器视觉系统的中心与自动铺纸机的中心相距甚近，在此过程中玻璃的跑偏可忽略不计，故精度非常高且可控，且对纸没有特殊要求。
2 自动铺纸机的总体设计
该自动铺纸机主要是为采用机械手玻璃堆垛系统来堆垛玻璃的生产线设计，因为可以重复利用机械手玻璃堆垛系统中的机器视觉系统，不必新增视觉系统，减少了成本。如图2所示，该设备安装在机器视觉系统与第1台机械手之间，由静电发生装置、切纸系统、行走定位系统、真空抓手装置、控制系统组成；玻璃输送的方向为从右到左。
2.1 静电发生装置
纸与玻璃吸附的紧密程度，会直接影响到下一步机械手抓取的成功与否。因此在铺纸以前，首先通过静电发生装置对玻璃表面施加静电，通过玻璃表面的残留静电荷，对被铺的纸张产生吸附力。静电发生装置在市面上有较多的成熟产品，价格便宜此处不再叙述。
2.2 切纸系统
由于所铺的纸相当薄且面积较大，层叠在一起的纸张取纸相当麻烦，要经过掀纸、压纸、吹气等多道工序，且稳定性较差，故此切纸系统采用卷筒纸的形式。如图3所示，该裁切系统主要由送纸系统、切割系统、摊铺系统、车体组成。送纸系统：卷筒纸通过可以方便拆卸的轴固定在机架上，由电机 通过法兰驱动其转动，此电机1与送纸系统的驱动电机2都
增白皂滑水鞋装有编码器及传感器且可由变频器调节，由控制系统协调其联动，使纸在铺开的过程中始终保持适当的张力。切割系统：主要由驱动电磁铁和切纸刀完成切纸工作，此系统有等待位、切割位两个位置，当需要切割时右侧的气缸动作推动整个系统到达切割处，装在切割系统上的驱动电磁铁工作推动切纸刀下落，切纸刀下落到机架的切割槽内完成断纸，此后电磁铁复位，气缸复位，整个系统回到等待位。摊铺系统：此系统由电机2驱动可在车体上（装有导轨和导轮）来回移动；切割系统工作完毕后，此系统通过电机2驱动到断纸处，安装在此系统上的吸盘下压，真空发生器抽真空，吸盘抬起，电机2驱动以匀速拖动纸前进，当快到达终点时减速、制动（终点可根据玻璃的长度在控制系统中自由设置），吸盘下落，真空发生器破真空，吸盘抬起，完成摊铺。在该装置中车体配有车轮定位标尺，使得安装、调整位置更为方便。在安装时应保证纸的中心在行走定位系统的抓取纸位的正下方，从而确保真空吸取装置抓取的纸在吸盘的正中央。
2.3 行走定位系统
此系统包括支撑梁，安装在支撑梁上的导轨、传动齿条，行走电机，驱动转角电机，提升气缸。电机均为伺服电机，精度分别可保证在0.1mm，0.01°范围内。工作原理在文中的第
2部分有所叙述，此处不再重复，具体结构如图所示。此部分的设计中应进行力学分析及动态仿真，在保证精度的前提下选择合适的支撑梁型号和各电机的驱动功率。行走定位系统如图4所示。
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