具体实施方式

在下文中，本发明的示例性实施例将参照附图来详细描述。下面的实施例以举例的方式提供，以便充分传达本发明的精神给本发明所属领域的技术人员。因此，本发明不限于本文公开的实施例。

在本发明中，锂电池电解液吨桶全智能清洗、检测装置包括残液回收工位、外壁清洗工位、法兰拆卸工位、内壁清洗工位深度清洁工位、桶烘干工位、降温工位、视觉检测工位和转运工位。

残液回收工位用于判断吨桶中的残液是否超过预设阈值，并在残液未超过预设阈值时通过充气方式将残液从吨桶内排出。

外壁清洗工位用于对吨桶外壁进行清洗。

法兰拆卸工位用于借助机械手将吨桶上的法兰拆卸。

内壁清洗工位用于对吨桶的内壁进行清洗。

深度清洁工位用于借助超声波对吨桶内壁进行深度清洗。

桶烘干工位用于以热风循环的方式将吨桶烘干。

降温工位用于对吨桶进行降温。

视觉检测工位用于获取吨桶内壁的图像，并基于内壁图像确定内壁洁净度。

转运工位用于将吨桶转移至下料区域。

外壁清洗工位可以包括六轴机器人和宝石喷嘴单元，其中，宝石喷嘴可以耐压300bar，且具有分别连接高压水源和压缩空气源的高压水喷嘴和压缩空气喷嘴。

当吨桶到达外壁清洗工位时，六轴机器人带动宝石喷嘴单元，通过高压水喷嘴从左到右、自上而下对吨桶外壁进行高压水喷淋清洗；清洗完成一侧后，由旋转平台旋转90度，重复以上机器人的清洗轨迹，依次对吨桶的四周侧面进行清洗，实现全方位立体化清洗。清洗完成后，再通过压缩空气喷嘴重复上述动作对外壁进行风淋，从而减少残留在外表的水滴。

法兰拆卸工位可以包括三维平移平台、旋转驱动单元及机械手。

在法兰拆卸工位上，旋转驱动单元设置在三维平移平台上，用于驱动机械手作旋转运动。本领域技术人员容易理解，旋转驱动单元可以借助电机及齿轮来实现。

三维平移平台用于使旋转驱动单元及与其连接的机械手在三维空间上作平移运动。

机械手用于替代扳手，可以夹紧或松开法兰上的紧固件。在本发明中，可以借助三维平移平台使机械手对准法兰上的紧固件，然后使机械手夹紧紧固件，并借助旋转驱动单元使机械手发生旋转运动，从而旋动紧固件，将紧固件拧松并脱离法兰。进一步地，在将所有紧固件拧松之后，还可以借助机械手使法兰脱离吨桶。

根据本发明，机械手可以包括驱动平台11及第一和第二夹具本体12。

图2示出了根据本发明的驱动平台11的结构示意图。如图所示，驱动平台11可以包括电机(未示出)、U形架111及第一和第二旋转轴112。

第一和第二旋转轴112安装在U形架111上，以由电机驱动发生旋转运动，由此带动第一和第二夹具本体12产生运动。其中，电机可以通过弹性耦联件与旋转轴112建立连接，以为操作公差提供一定的调节能力。

U形架111包括底座，以及彼此相对的第一和第二侧壁。

第一侧壁上形成有两个第一通孔，其内部分别装配有相同的第一轴承113。

第一和第二旋转轴分别包括用于与电机连接的驱动端1121及与驱动端相对的末端1122。

旋转轴的驱动端1121穿过第一轴承，且第一轴承上形成有限位元件1123(例如台阶结构)以在第一侧壁内侧实现对旋转轴的限位，同时还在第一侧壁的外侧，在旋转轴的驱动端1121上安装有固定螺母114，以在第一侧壁的外侧实现对旋转轴的限位。

第二侧壁上形成有两个第二通孔，第二通孔的外侧安装有调节元件115。调节元件115包括底座及形成于底座上的中空圆柱体，中空圆柱体内设置有第二轴承116，其中，底座用于实现调节元件与第二侧壁的连接，中空圆柱体伸入第二通孔内，旋转轴的末端穿过第二轴承。其中，中空圆柱体的直径略小于第二通孔的内径，从而提供一定的位置调节空间。借助本发明的驱动平台结构，允许以最简单的方式精确实现第一和第二旋转轴的相对定位(例如适应关于电机的安装公差、旋转轴线性度公差等等)，避免不同旋转轴之间的差异，从而有效保证第一和第二夹具本体的同步运动。

图3示出了夹具本体的结构示意图。如图3所示，夹具本体12可以包括齿轮组件121、曲柄122、推杆123、第一连杆124和第二连杆125，其中，第二连杆125可以为直角三角形。

曲柄、推杆、第一和第二连杆形成为平行四边形，其中，曲柄的两端分别连接第一连杆和推杆，第一连杆和推杆的另一端连接第二连杆的同一直角边侧，其中，第一连杆连接直角边侧的直角端，推杆则连接直角边侧的另一端。

曲柄通过齿轮组件与旋转轴连接，以便能够被旋转轴驱动发生旋转运动，进而使推杆运动，从而使第二连杆相对于第一连杆发生相对运动，由此实现夹紧或松开动作。

在本发明的夹具本体12中，第一和第二连杆之间通过连接销连接，且在连接销上设置有扭转弹簧，以便在非工作状态下使第一和第二连杆之间的夹角为180度(即两者在同一直线上)。

第一和第二连杆的物体接触侧上设置有摩擦面，以便能够更好地向外输出作用力。

图4示出了根据本发明的夹具本体在初始状态和夹紧状态的状态示意图。如图所示，第一和第二夹具本体之间可以具有最大为180度的夹角，且由于夹具本体的物体接触面允许发生变化，这使得在相同的尺寸下，本发明的机械手可以夹取的物体的尺寸范围得以最大化。

进一步地，借助本发明的机械手的独特结构设计，可以大大降低机械手与待夹取物体的对准要求，如图4所示，即使物体偏离机械手的中心(即第一和第二夹具本体的对称线)，机械手也能够很好地夹住该对象，这对于降低工业控制复杂度而言是极其有利的。

基于图2-4的上述描述可知，本发明的机械手可以根据待夹取物体自动调节其物体接触面的形状，以自动完成对不同尺寸的对象的抓取任务。同时，借助独特的驱动平台设计，可以提供一定程度的调节装配调节能力，有效解决轴承跑偏问题，降低对轴承、旋转轴的制造精度要求，有利于降低制造、装配及维护成本。此外，机械手整体传动结构简单，动力损耗低，有利于改善电机寿命，提高设备可靠性。

在本发明中，内壁清洗工位用于对吨桶的内壁进行第一次清洗，其可以包括六轴机器人和清洗单元。

清洗单元可以包括浮动盖板71、弹簧72、限位柱73、自旋转喷头组件74和接近传感器75，如图5所示。其中，自旋转喷头组件74包括高压自旋转喷头和低压自旋转喷头。

吨桶通过输送线转运至内壁清洗工位，由六轴机器人带动清洗单元运动至吨桶内部，当浮动盖板71从接触吨桶法兰到向上移动后，接近传感器75检测到上移位置信号后，机器人停止动作，此时自旋转喷头组件74大约在吨桶的正中心位置，通入高压市政水后，高压自旋转喷头74以水压为驱动力，实现公转加自传形成双自由度网状球面轨迹，三维空间360°旋转清洗，无盲点全覆盖，高达上百条清洗轨迹确保正达到可靠有效清洗.浮动盖板防止水的外溅，完成一个清洗周期后机器人按原路径返回至初始位置。其中，弹簧72用于允许浮动盖板71在竖直方向上具有一定的自由度，限位柱73用于限制浮动盖板71在竖直方向上的位置上限。

随后，在低压自旋转喷头中通入低压去离子水，同样以水压为驱动力，自旋转实现无死角喷淋清洗。

在深度清洁工位上，将对吨桶进行深度清洁，以消除其滞留于内壁微孔结构中的残液。

根据本发明，深度清洁工位可以包括升降平台、载体单元和多个超声波换能器，其中，升降平台用于使载体单元在垂直方向上移动，载体单元用于承载超声波换能器。

图6示出了根据本发明的深度清洁工位的载体单元的剖面示意图。

如图6所示，载体单元2大致呈圆柱体形，其上下表面与侧面之间形成有半圆弧形的过渡区域。

由载体单元支承的多个超声波单元被布置成其输出端面3沿载体单元2的表面均匀分布，以便能够实现近似全方位的超声波作用范围。在本发明中，载体单元2的过渡区域的尺寸要允许布置至少一个超声波换能器的输出端面，从而加强斜向的超声波强度，这对于对吨桶侧壁与上下表面的连接区域的深度清洁是极其有利的。

进一步地，载体单元2上还可以均匀地设置有多个抽气孔4(其开设于超声波单元输出端面之外的表面上)，抽气孔4借助气体通道与抽气单元相连接。

在本发明中，不同于现有技术中借助超声波与液体介质共同作用使待清洗工件上的污垢脱离下来的超声清洗原理，而是创新性地发现，在空气中传播的超声波到达微小孔洞时，如果微小孔洞中存在液体，超声波将被传播至液体中并在其表面引起特定的波动，这种波动在液体表面上传播并在孔洞边缘处发生反射，由于孔洞尺寸很小，这种反射会在短时间内重复发生，从而导致波动振幅快速增强，使得部分液体(即表面附近的液体)将会分离出去，最终表现成在这种超声波作用下，微孔中的液体会逐渐以小液滴的形式从微孔中喷射出去。此时，借助抽气单元，可以通过载体单元上的抽气孔将这些小液滴抽离，从而实现对吨桶内部微孔中残留液体的清除。

在本发明中，由于希望超声波的能量主要作用于液体上，而不受空气的影响，因此，超声波换能器将选择较低的工作频率，以提高能量利用效率。作为优选示例，超声波换能器可以具有24-28KHz的工作频率。

因此，在本发明的深度清洁工位上，可以借助载体单元在吨桶内部的升降运动，使低频超声波作用于整个吨桶内壁上，从而实现对吨桶内壁的深度清洁。

进一步地，可以事先建立吨桶内径与超声波换能器功率的对应关系，以确保对于不同尺寸的吨桶，都有足够功率的超声波信号作用于微孔中的残液上，确保微孔中的残液能够全部脱出。

进一步地，深度清洁工位还可以包括后处理单元，其被设置成在将载体单元从吨桶内退出之后向吨桶内喷注纯水，以便根据流出的纯水水质来判断吨桶内化学物质的残留量是否合格。

桶烘干工位可以被设置成以热风循环的方式烘干吨桶。其中，烘干温度可以设为90摄氏度。

降温工位可以被设置成利用风扇对吨桶进行降温。

最后，经清洗处理的吨桶被传输至视觉检测工位，以对其内壁的洁净度进行检测。

视觉检测工位可以包括六轴机器人和视觉检测单元。如图7所示，视觉检测单元可以包括广角相机81、镜头82、防护反光板83和光源84。

吨桶通过输送线转运至视觉检测工位，由六轴机器人带动视觉检测组件运动至吨桶内部，到达指定位置后，相机81拍照，将摄取目标转换成图像信号，传送给图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，判断吨桶内壁的清洗效果；通过六轴机器人可以在多个位置进行视觉拍照的摄取，多位置判断清洗效果；拍照结束后，机器人按原路径返回至初始位置。其中，光源84用于对内壁表面进行照明，防护反光板83用于防止四周的杂散光通过镜头进入相机中。

转运工位可以包括位置调节单元及一对或多对力臂，其中，位置调节单元可以调节力臂的位置，以及驱动一对力臂中的两个作夹紧或松开动作。

图8示出了根据本发明的力臂的结构示意图，其中左侧为非工作状态，右侧为工作状态。

如图8所示，力臂可以包括主体部分5和吸附部分6。

主体部分5大致呈凹形，其具有用于与位置调节单元相连的底座，以及与底座相连且彼此间隔一定距离的两个侧壁。并且，主体部分中设置有真空发生单元，其通过气路与吸附部分形成气体联通。

吸附部分6可以包括多个吸盘单元61，吸盘单元61具有吸盘611和吸盘载体612，其中，相邻的吸盘载体612之间通过具有弹性的金属片613相互连接，且距离侧壁最近的吸盘载体与该侧壁之间也通过具有弹性的金属片相互连接。

因此，当在位置调节单元的驱动作用下，力臂的吸附部分与吨桶侧面形成接触时，先接触侧面的吸盘单元相对于其他吸盘单元将会受到一定的阻挡作用，促使弹性金属片发生形变，原本呈直线形的吸附部分逐渐变为内凹的曲线形。即，吸附部分可以根据吨桶侧面形状自适应地发生形变，以与吨桶侧面形状相符，同时借助弹性金属片的回复作用力，还可以提供作用力将吸盘压紧在吨桶侧面上，由此允许提供更好的吸附效果。

图9示出了根据本发明的吸盘的结构示意图。如图9所示，吸盘611可以包括底盘6111和形成于底盘上的第一和第二环形壁6112、6113，其中，环形壁由弹性材料形成。

第一和第二环形壁同心，且第一环形壁的直径为D1，第二环形比的直径为D2，其中，D1大于D2，且(D1-D2)/D2在1/5-1/4之间，由此可以在保证密封效果的同时提供最大的真空吸附作用。

在本发明的吸盘中，第一和第二环形壁之间限定出第一真空区域，第二环形壁限定出第二真空区域，其中，第一和第二真空区域分别通过真空管线与真空发生单元形成连接，且吸盘上还设置有真空度传感器，用于检测第二真空区域中的真空度。

在该吸盘中，第一真空区域将会在第二真空区域周围形成一定的真空度，从而相对于第二真空区域起到密封作用，以便在第二真空区域更好地建立起真空环境。当真空度传感器检测到第二真空区域中的真空度达到预设值时，则表示对吨桶的夹持力已达到预设值。

基于上文可以知晓，本发明的吸盘结构尤其适合夹持例如吨桶侧面这样的弯曲表面，因为借助常规的单一吸盘设计，难以在弯曲表面上获得良好的密封效果，而借助本发明的吸盘结构，巧妙地在圆形真空工作区之外设置一个环形的真空密封区，这使得对于物理接触密封的要求得以极大降低，同时能够保证良好的真空吸附效果，且整体结构简单，易于制造和维护。

在本发明的本发明提出了锂电池电解液吨桶全智能清洗、检测装置，其在现有全自动清洗系统的基础上还针对吨桶特别涉及了能够自适应各种吨桶形状和尺寸的法兰自动拆卸结构和转运结构，极大提高生产线的自动化程度；同时，还基于对吨桶残液情况的分析，提出了进一步改善吨桶清洁度的方向及解决方案，使得清洗生产线的清洗品质得到进一步提升。

尽管前面结合附图通过具体实施例对本发明进行了说明，但是，本领域技术人员容易认识到，上述实施例仅仅是示例性的，用于说明本发明的原理，其并不会对本发明的范围造成限制，本领域技术人员可以对上述实施例进行各种组合、修改和等同替换，而不脱离本发明的精神和范围。