阅读说明：本技术 一种制证机无损进纸装置及方法 (Nondestructive paper feeding device and method for certificate making machine ) 是由 苏学武 水军 赵坚杰 赵兴华 周文强 罗云 刘军 李慧 于 2019-11-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种制证机无损进纸装置及方法,包括主控制器、分拣机械手以及吸盘；所述吸盘的下方设置有支撑框体以及空白证芯堆叠平台,支撑框体的一侧设置有高压吹风机构,高压吹风机构的受控端连接于主控制器的输出端；所述吸盘连通设置有吸盘控制系统,吸盘控制系统的受控端连接于主控制器的输出端。本发明适应被分拣证件的原材质范围广,采用在支撑框体一侧设置高压吹风机构的方式,使得堆叠的空白证芯的顶部多张空白证芯之间形成隔空分离状态,进而使得分拣机械手带动吸盘动作时仅能够吸取一个空白证芯,且吸取的空白证芯不会发生磕碰,避免了弯折现象的发生,实现了空白证芯的安全分拣,保证了制证后证件的完整性。(The invention discloses a nondestructive paper feeding device and a nondestructive paper feeding method for a certificate making machine, which comprise a main controller, a sorting manipulator and a sucker; a supporting frame body and a blank card core stacking platform are arranged below the sucker, a high-pressure air blowing mechanism is arranged on one side of the supporting frame body, and the controlled end of the high-pressure air blowing mechanism is connected to the output end of the main controller; the sucking disc intercommunication is provided with sucking disc control system, and sucking disc control system's controlled end is connected in main control unit's output. The automatic paper sorting machine is wide in range of raw materials suitable for sorted certificates, a high-pressure air blowing mechanism is arranged on one side of the supporting frame body, a separated separation state is formed among a plurality of blank certificate cores on the top of the stacked blank certificate cores, and therefore only one blank certificate core can be sucked when the sorting manipulator drives the sucking disc to act, the sucked blank certificate cores cannot collide, bending is avoided, safe sorting of the blank certificate cores is achieved, and completeness of certificates after certificate making is guaranteed.)

一种制证机无损进纸装置及方法

技术领域

本发明涉及电子公安制证技术领域，特别是一种制证机无损进纸装置及方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高、生活节奏的加快，人们对这些卡式证件的需求也是逐年增加，比如居住证、临时身份证、驾驶证等。随着社会节奏越来越快，群众对于领证及时性需求日渐高涨，为了满足群众能够及时领证的需求，全国公安机关也在不断地提升制证效率，其中部分省市公安机关开始了全自动群众自助制证的技术实践及运用尝试，通过专门的制证机来完成自动化制证。

制证原材料一般包括空白证芯、防伪膜、皮套等。制证原材料有如下特点：1)制证原材料材质不一；2)制证原材料尺寸不一；3)作为制证重要原材料的空白证芯，往往采用各种防伪技术制造而成，因为证件的法律属性，因此制证过程中空白证芯不得轻易损坏。

因此，为了实现证件的完整制备，需要保证空白证芯的完整性，空白证芯不得损坏。而现有的全自动群众自助制证设备无法保证每次分拣出来的空白证芯为完整的，当空白证芯与周围设备发生磕碰时，很容易出现空白证芯弯折的现象，大大地影响证件的完整性。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种制证机无损进纸装置及方法，以解现有的全自动群众自助制证设备无法保证每次分拣出来的空白证芯完整性的问题，以实现空白证芯的安全分拣，保证制证后证件的完整性。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种制证机无损进纸装置，包括用于控制装置整体运作的主控制器、用于在主控制器控制下进行移动的分拣机械手以及设置在分拣机械手底端用于对空白证芯进行吸附的吸盘，分拣机械手的受控端连接于主控制器的输出端；所述吸盘的下方设置有用于盛装上下堆叠在一起的空白证芯并对空白证芯四周进行限制的支撑框体以及设置在支撑框体内用于对空白证芯底部进行限制的空白证芯堆叠平台，支撑框体的一侧设置有用于向堆叠的空白证芯之间吹入水平方向高压风、以使得顶部多张空白证芯之间形成隔空分离状态的高压吹风机构，支撑框体的底部设置有用于将堆叠的空白证芯和空白证芯堆叠平台顶起以满足在吸附过程中顶部的几张空白证芯能够被吹起的顶升机构，顶升机构和高压吹风机构的分别受控端连接于主控制器的输出端；所述吸盘连通设置有用于控制吸盘是否进行吸附动作的吸盘控制系统，吸盘控制系统的受控端连接于主控制器的输出端。

进一步优化技术方案，所述高压吹风机构包括开设在支撑框体侧壁上的吹风口、与吹风口相连接用于向吹风口吹入高压风的吹风管路以及设置在吹风管路末端的高压气源，吹风管路上设置有用于控制吹风管路通断的电磁阀a，电磁阀a的受控端连接于主控制器的输出端。

进一步优化技术方案，所述吸盘控制系统包括与吸盘相连通的第一连接气路、与第一连接气路相连通的第二连接气路、设置在第一连接气路与第二连接气路之间用于控制第一连接气路与第二连接气路之间通断的电磁阀b以及设置在第二连接气路末端用于抽吸吸盘内部气体以保证吸盘对空白证芯进行吸附的真空泵，电磁阀b和真空泵的受控端分别连接于主控制器的输出端；所述真空泵通过管路连接于高压气源的输气端，管路上设置有用于控制管路通断的电磁阀c，电磁阀c的受控端连接于主控制器的输出端，高压气源用于向第一连接气路、第二连接气路及吸盘内部吹送气体以保证吸盘将空白证芯释放。

进一步优化技术方案，所述第一连接气路上设置有用于对吸盘吸取空白证芯上存在的废渣和纸屑进行过滤的第一过滤器。

进一步优化技术方案，所述电磁阀b与真空泵之间的第二连接气路上设置有用于检测吸盘内压力以判断吸盘是否吸到空白证芯的气压传感器，气压传感器的信号输出端连接于主控制器的输入端。

进一步优化技术方案，所述电磁阀b为二位三通电磁阀，二位三通电磁阀包括用于在得电时使得第一连接气路与第二连接气路相连通的一位以及用于在失电时使得第一连接气路连通于第三连接气路的二位，第三连接气路的末端设置有第二过滤器。

进一步优化技术方案，所述支撑框体的出纸口处连接设置有用于实时检测最顶部空白证芯位置的距离检测装置，距离检测装置包括测距模块，测距模块的输出端连接于主控制器的输出端。

一种制证机无损进纸方法，该方法基于一种制证机无损进纸装置进行，包括以下具体步骤：

S1、设定主控制器内吸盘吸附到空白证芯的压力值P1、吸盘自最高点下探竖直距离H、吸盘能够隔空吸起空白证芯的竖直距离H₂、测距模块到吸盘最高位置的竖直设计距离H₁、测距模块与吹风口之间的竖直距离K；

S2、将空白证芯堆叠到待分拣区的支撑框体内的空白证芯堆叠平台上，由支撑框体对堆叠的空白证芯四周及底部进行限制，由空白证芯堆叠平台对堆叠的空白证芯底部进行限制，但空白证芯离开待分拣区时，不得卡住空白证芯；

S3、在待分拣空白证芯的最高位置处的支撑框体侧面设置吹风口，将吹风口通过吹风管路与高压气源相连通；由高压气源向吹风口吹风以保证堆叠在一起的空白证芯的顶部多张空白证芯之间产生“气垫”，形成隔空分离状态；

测距模块实时地检测测距模块与最顶部的空白证芯之间的竖直距离H₀，当空白证芯堆叠高度低于或高于吹风口高度时，通过测距模块测量高度后反馈至主控器，主控器控制顶升机构调整空白证芯的高度；

S4、吹风口动作将最顶端的空白证芯吹起，使得最顶端的空白证芯与紧邻最顶端的空白证芯下方的空白证芯之间的真空层被破坏，保证吸盘吸附时仅能吸附一个空白证芯；

S5、主控制器控制真空泵动作，主控制器控制电磁阀b的一位得电，真空泵通过第一连接气路和第二连接气路抽吸吸盘内的空气，吸盘将位于最顶端的空白证芯吸起；

S6、主控制器控制分拣机械手移动到待分拣区上方，主控制器控制分拣机械手的下移距离即为吸盘自最高点下探竖直距离H，H＝H₁+H₀-H₂；

S7、通过气压传感器获取吸盘是否吸到空白证芯的信息并反馈至主控器，吸盘吸到空白证芯后，主控器控制分拣机械手升起，主控制器控制高压吹风机构停止吹气；

S8、主控制器再控制分拣机械手带动吸取的空白证芯移动到分拣目标区；

S9、主控制器控制电磁阀c和电磁阀b的二位分别得电，高压气源进行吹气，吸盘将空白证芯进行释放；

此时高压吹风机构没有高压风输出的，测距模块则趁机对待分拣空白证芯进行测距，测得测距模块与最顶部的空白证芯之间的竖直距离H₃，并反馈至主控制器，主控制器对H₃与K进行判断比较；

主控制器控制顶升机构调整空白证芯堆叠平台高度以保证顶部若干张空白证芯高度高于吹风口；

步骤S6中，设置在第二连接气路上的气压传感器实时地对吸盘内的压力情况进行检测并将检测信号反馈至主控制器；当检测到吸盘内的压力值P2大于主控制器内设定的压力值P1时，进行步骤S6的操作。

进一步优化技术方案，所述步骤S6中，吸盘为防静电吸盘，吸盘的吸气量大于30L/Min。

进一步优化技术方案，所述步骤S6中，吸盘吸起空白证芯时吸盘内的真空压力大于90Kpa。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明适应被分拣证件的原材质范围广，采用在支撑框体一侧设置高压吹风机构的方式，使得堆叠的空白证芯的顶部多张空白证芯之间形成隔空分离状态，进而使得分拣机械手带动吸盘动作时仅能够吸取一个空白证芯，且吸取的空白证芯不会发生磕碰，避免了弯折现象的发生，实现了空白证芯的安全分拣，保证了制证后证件的完整性。

本发明通过主控制器控制吹风管路上的电磁阀a得电，进而由高压气源向吹风口吹风以保证堆叠在一起的空白证芯的顶部多张空白证芯之间产生“气垫”，形成隔空分离状态。

本发明通过测距模块获取到吸盘到待吸空白证芯顶部的距离，且能够保证每次对空白证芯吸取的高度相一致，进而避免了空白证芯因距离过近被吸扁或因吸取距离过远而不被吸取的情况发生。

本发明第一连接气路上设置的第一过滤器能够对吸盘吸取空白证芯上存在的废渣和纸屑进行过滤，有效地防止了废渣和纸屑对第一连接气路和第二连接气路造成堵塞的情况出现；设置在第三连接气路末端的第二过滤器同样能够防止废渣和纸屑对第三连接气路和第二连接气路造成堵塞的情况出现。

本发明第二连接气路上设置的气压传感器能够检测到吸盘内的压力，并将此信息反馈至主控制器，主控制器根据压力信息与设定的压力值进行比较，进而便于主控制器分拣机械手进行下一步动作，智能化程度很高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明所述吸盘控制系统的结构示意图。

其中：1、空白证芯；2、高压吹风机构，21、吹风口；3、分拣机械手；4、吸盘；5、吸盘控制系统，51、真空泵，52、第一连接气路，53、气压传感器，54、电磁阀b，55、第一过滤器，56、第二过滤器，57、第二连接气路，58、第三连接气路；6、距离检测装置，61、测距模块；7、支撑框体；8、顶升机构，81、升降电机，82、空白证芯堆叠平台。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

一种制证机无损进纸装置，结合图1至图2所示，包括主控制器、分拣机械手3、吸盘4、支撑框体7、空白证芯堆叠平台82、高压吹风机构2、顶升机构8以及吸盘控制系统5。

主控制器用于控制装置整体运作，本发明中的主控制器采用PLC可编程控制器。

分拣机械手3用于在主控制器控制下进行移动，能够在主控制器控制下进行前、后、左、右、上、下移动，分拣机械手3的受控端连接于主控制器的输出端。

吸盘4设置在分拣机械手3底端，用于对空白证芯1进行吸附。吸盘4的内部设置有真空腔，吸盘4下端的吸附面上开设有多个与真空腔相连通的吸气孔。

吸盘4的下方设置有支撑框体7，支撑框体7用于盛装上下堆叠在一起的空白证芯1，并对空白证芯1四周进行限制。支撑框体7包括水平板以及围设在水平板前侧、后侧和左侧的竖向挡板，水平板的中部固定设置有机架，机架与前侧的竖向挡板后侧的竖向挡板和左侧的竖向挡板共同围设在水平板的四周，空白证芯1水平放置在支撑框体7内，且空白证芯1不与四周的竖向挡板相触碰。

支撑框体7内设置有空白证芯堆叠平台82，用于对空白证芯1底部进行限制的。空白证芯堆叠平台82的水平截面大于空白证芯1的面积，以保证对空白证芯1进行很好地支撑。

支撑框体7的一侧设置有高压吹风机构2，高压吹风机构2用于向堆叠的空白证芯1之间吹入水平方向高压风，以使得顶部多张空白证芯1之间形成隔空分离状态。高压吹风机构2的受控端连接于主控制器的输出端。

高压吹风机构2包括吹风口21、吹风管路以及高压气源。吹风口21开设在支撑框体7的侧壁上，具体开设在右侧的机架上。吹风管路与吹风口21相连接，用于向吹风口21吹入高压风，高压气源设置在吹风管路的末端，吹风管路上设置有用于控制吹风管路通断的电磁阀a，电磁阀a的受控端连接于主控制器的输出端。

吸盘4连通设置有吸盘控制系统5，吸盘控制系统5用于控制吸盘4是否进行吸附动作，吸盘控制系统5的受控端连接于主控制器的输出端。

吸盘控制系统5包括第一连接气路52、第二连接气路57、电磁阀b54以及真空泵51。第一连接气路52与吸盘4相连通，具体地第一连接气路52与吸盘4的真空腔和吸气孔相连通。第二连接气路57与第一连接气路52相连通。电磁阀b54设置在第一连接气路52与第二连接气路57之间，用于控制第一连接气路52与第二连接气路57之间通断，电磁阀b54的受控端连接于主控制器的输出端。真空泵51设置在第二连接气路57末端，用于抽吸吸盘4内部气体，以保证吸盘4对空白证芯1进行吸附，真空泵51的受控端连接于主控制器的输出端。真空泵51通过管路连接于高压气源的输气端，管路上设置有电磁阀c，电磁阀c用于控制管路通断，电磁阀c的受控端连接于主控制器的输出端。高压气源用于向第一连接气路52、第二连接气路57及吸盘4内部吹送气体，以保证吸盘4将空白证芯1进行正常释放。

第一连接气路52上设置有第一过滤器55，第一过滤器55用于对吸盘4吸取空白证芯1上存在的废渣和纸屑进行过滤。

电磁阀b54与真空泵51之间的第二连接气路57上设置有气压传感器53，气压传感器53用于检测吸盘4内压力以判断吸盘4是否吸到空白证芯1，气压传感器53的信号输出端连接于主控制器的输入端。

电磁阀b54为二位三通电磁阀，二位三通电磁阀包括一位以及二位，一位用于在得电时使得第一连接气路52与第二连接气路57相连通，二位用于在失电时使得第一连接气路52连通于第三连接气路58，第三连接气路58的末端设置有第二过滤器56。

支撑框体7的底部设置有顶升机构8，顶升机构8用于将堆叠的空白证芯1顶起，以满足在吸附过程中顶部的几张空白证芯1能够被吹起，顶升机构8的受控端连接于主控制器的输出端。

主控制器控制的顶升机构8带动空白证芯堆叠平台82上下移动，确保空白证芯堆叠平台82上堆叠的空白证芯1顶部的若干票据高度比吹风口的高度略高，即吹风机构能吹起空白证芯1顶部若干票据处于相互分离状态。

顶升机构8包括升降电机81。升降电机81的升降端端与空白证芯堆叠平台82相固定，能够带动空白证芯堆叠平台82及空白证芯1上升，升降电机81的固定端通过连接板设置在机架上。

支撑框体7的出纸口处连接设置有距离检测装置6，距离检测装置6用于实时检测最顶部空白证芯1位置，即用于检测距离检测装置6与最顶部空白证芯1之间间距。距离检测装置6包括测距模块61，测距模块61的输出端连接于主控制器的输出端，距离检测装置6检测到最顶部空白证芯1与吸盘4之间间距后将此信息反馈至主控制器。

本发明中采用的测距模块61型号为SKYLAB的UWB测距模块SKU603。

一种制证机无损进纸方法，该方法基于一种制证机无损进纸装置进行，具体步骤如下。

S1、设定主控制器内吸盘4吸附到空白证芯1的压力值P1、吸盘自最高点下探竖直距离H、吸盘4能够隔空吸起空白证芯1的竖直距离H₂、测距模块61到吸盘4最高位置的竖直设计距离H₁、测距模块61与吹风口21之间的竖直距离K。

其中，吸盘4能够隔空吸起空白证芯1的竖直距离H₂为吸盘4距离待吸证芯顶部预设计的隔空距离。

S2、将空白证芯1堆叠到待分拣区的支撑框体7内的空白证芯堆叠平台82上，由支撑框体7对堆叠的空白证芯1四周及底部进行限制，由空白证芯堆叠平台82对堆叠的空白证芯1底部进行限制，但空白证芯1离开待分拣区时，不得卡住空白证芯1，保证支撑框体7不会对空白证芯1造成损坏。

S3、在待分拣空白证芯1的最高位置处的支撑框体7侧面设置吹风口21，将吹风口21通过吹风管路与高压气源相连通。由高压气源向吹风口21吹风以保证堆叠在一起的空白证芯1的顶部多张空白证芯1之间产生“气垫”，破环两空白证芯1之间的真空层，形成隔空分离状态，进而保证吸盘4在对空白证芯1进行吸附时每次仅能吸附一个。

测距模块61实时地检测测距模块61与最顶部的空白证芯1之间的竖直距离H₀，当空白证芯1堆叠高度过低于或过高于吹风口21高度时，通过测距模块61测量高度后反馈至主控器，主控器控制顶升机构8调整空白证芯1的高度。

当K>H₀时，即表明空白证芯1堆叠高度高于吹风口21高度，需要主控制器控制顶升机构8向上升起。当K<H₀时，即表明空白证芯1堆叠高度低于吹风口21高度，需要主控制器控制顶升机构8向下下降。

S4、吹风口21动作将最顶端的空白证芯1吹气，使得最顶端的空白证芯1与紧邻最顶端的空白证芯1下方的空白证芯1之间的真空层被破坏，保证吸盘4吸附时仅能吸附一个空白证芯1。

S5、主控制器控制真空泵51动作，主控制器控制电磁阀b54的一位得电，真空泵51通过第一连接气路52和第二连接气路57抽吸吸盘4内的空气，吸盘4将位于最顶端的空白证芯1吸起。在空白证芯1吸起被吸起的同时，第一过滤器55对吸盘4吸取空白证芯1上存在的废渣和纸屑进行过滤。

设置在第二连接气路57上的气压传感器53实时地对吸盘4内的压力情况进行检测，并将检测信号反馈至主控制器。当检测到吸盘4内的压力值P2大于主控制器内设定的压力值P1时，即表明空白证芯1被吸起，进入下一环节。

S6、主控制器控制分拣机械手3移动到待分拣区上方，主控制器控制分拣机械手3的下移距离即为吸盘自最高点下探竖直距离H，H＝H₁+H₀-H₂。

S7、通过气压传感器53获取吸盘4是否吸到空白证芯1的信息并反馈至主控器，吸盘4吸到空白证芯1后，主控器控制分拣机械手3升起，主控制器控制高压吹风机构2停止吹气。

S8、主控制器再控制分拣机械手3带动吸取的空白证芯1移动到分拣目标区。

S9、主控制器控制电磁阀c和电磁阀b54的二位分别得电，进行气路切换，第一连接气路52和第二连接气路57不再连通，管路与第一连接气路52和第三连接气路58相连通。高压气源进行吹气，吸盘4的内部因不再为真空状态，将空白证芯1进行释放。

高压气源吹出的气体依次经过管路、第一连接气路52、第三连接气路58和第二过滤器56进入到大气。第二过滤器56的设置有效地对存在于第一连接气路52内部的废渣和纸屑进行过滤。

此时高压吹风机构2没有高压风输出的，测距模块61则趁机对待分拣空白证芯1进行测距，测得测距模块61与最顶部的空白证芯1之间的竖直距离H₃，并反馈至主控制器，主控制器对H₃与K进行判断比较。

当K>H₃时，即表明空白证芯1堆叠高度高于吹风口21高度，需要主控制器控制顶升机构8向上升起。当K<H₃时，即表明空白证芯1堆叠高度低于吹风口21高度，需要主控制器控制顶升机构8向下下降。

主控制器控制顶升机构8调整空白证芯堆叠平台82高度以保证顶部若干张空白证芯1高度高于吹风口21。

步骤S6中，吸盘4为防静电吸盘，吸盘4的吸气量大于30L/Min。吸盘4吸起空白证芯1时吸盘4内的真空压力大于90Kpa。

本发明适应被分拣证件的原材质范围广，采用在支撑框体一侧设置高压吹风机构的方式，使得堆叠的空白证芯的顶部多张空白证芯之间形成隔空分离状态，进而使得分拣机械手带动吸盘动作时仅能够吸取一个空白证芯，且吸取的空白证芯不会发生磕碰，避免了弯折现象的发生，实现了空白证芯的安全分拣，保证了制证后证件的完整性。