一种适用于降落伞的自动穿伞绳装置
阅读说明：本技术 一种适用于降落伞的自动穿伞绳装置 (Automatic parachute-penetrating rope device suitable for parachute ) 是由 熊烽 廖圣洁 熊良才 姜顺 夏奇 史铁林 于 2021-10-20 设计创作，主要内容包括：本发明属跳伞运动个人装备相关技术领域,其公开了一种适用于降落伞的自动穿伞绳装置,所述自动穿伞绳装置包括穿绳机构、平动扣绳机构及机器视觉组件,所述穿绳机构与所述平动扣绳机构邻近设置,所述机器视觉组件设置在所述平动扣绳机构上；所述机器视觉组件用于辅助所述穿绳机构将伞绳穿过降落伞的绳圈、以及辅助所述平动扣绳机构将穿过所述绳圈的伞绳进行固定而实现自动穿伞绳。所述自动穿伞绳装置通过穿绳机构辅以机器视觉来引导伞绳穿过绳圈,穿绳后由扣绳机构进行固定,并配合导轨移动实现了精准连续作业,为后续的装包工作提供了便利,提高了效率及准确性,解决了降落伞穿伞绳效率抵、穿伞绳质量参差不齐的问题。(The invention belongs to the technical field related to personal equipment for parachute jumping, and discloses an automatic parachute threading device suitable for a parachute, which comprises a threading mechanism, a translational rope buckling mechanism and a machine vision component, wherein the threading mechanism is arranged adjacent to the translational rope buckling mechanism, and the machine vision component is arranged on the translational rope buckling mechanism; the machine vision assembly is used for assisting the rope threading mechanism to enable the umbrella rope to penetrate through a rope ring of the parachute, and assisting the translational rope buckling mechanism to fix the umbrella rope penetrating through the rope ring so as to achieve automatic umbrella rope threading. The automatic parachute threading device guides the parachute ropes to pass through the rope ring by the aid of the rope threading mechanism and machine vision, the parachute ropes are fixed by the rope buckling mechanism after being threaded, accurate continuous operation is achieved by means of movement of the guide rails, convenience is provided for subsequent packaging work, efficiency and accuracy are improved, and the problems that the parachute threading efficiency is low and the parachute threading quality is uneven are solved.)
技术领域
本发明属于跳伞运动个人装备相关技术领域，更具体地，涉及一种适用于降落伞的自动穿伞绳装置，特别的涉及一种人机共融的降落伞自动装包过程中的穿伞绳装置。
背景技术
随着对降落伞折叠、整理的快速性和使用安全性的要求日益提高，采用自动化的降落伞折叠、整理与包装的工艺显得越来越重要。在降落伞折叠、整理与包装自动化生产工艺中，穿伞绳是一个十分重要的工序。所谓穿伞绳就是将伞绳按照一定的次序整齐的穿过伞包上的各个绳圈。由于穿伞绳工作中伞绳需要被穿过绳圈，考虑到伞包及其上的绳圈还有伞绳均属于软质材料，伞绳必须被引导才能完成穿伞绳工作。同时，由于绳圈分布在伞包两侧，穿伞绳时需要对两侧进行穿伞绳作业，对一侧进行穿绳后紧接着要到另一侧进行穿绳，而在对侧穿伞绳时容易造成已穿伞绳部分伞绳松动，因而已穿伞绳部分需要进行固定，这也保证了分布在绳圈外侧的伞绳长度相对固定。
除此之外，考虑到穿绳时绳圈的位置和姿态各异，穿绳时需要监测其变化以调整穿绳机构的动作幅度，且前穿伞绳环节均为人工操作，耗时长，且穿伞绳质量与技术人员的操作水平直接挂钩，穿伞绳效率及穿伞绳质量均无法得到保障。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于降落伞的自动穿伞绳装置，所述自动穿伞绳装置通过穿绳机构辅以机器视觉来引导伞绳穿过绳圈，穿绳后由扣绳机构进行固定，并配合导轨移动实现了精准连续作业，为后续的装包工作提供了便利，提高了效率及准确性，解决了降落伞穿伞绳效率抵、穿伞绳质量参差不齐的问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种适用于降落伞的自动穿伞绳装置，所述自动穿伞绳装置包括穿绳机构、平动扣绳机构及机器视觉组件，所述穿绳机构与所述平动扣绳机构邻近设置，所述机器视觉组件设置在所述平动扣绳机构上；所述机器视觉组件用于辅助所述穿绳机构将伞绳穿过降落伞的绳圈、以及辅助所述平动扣绳机构将穿过所述绳圈的伞绳进行固定而实现自动穿伞绳；
所述穿绳机构包括挡杆、第一连接板、支座、推板及第一绳勾；所述支座连接于所述第一连接板的一侧；所述推板滑动地连接于所述支座，且其与所述支座位于所述第一连接板的同一侧；所述挡杆与连接于所述支座的第一连接板之间形成滑动连接，且其一端穿过对应的所述第一连接板后连接于所述第一绳勾，所述第一绳勾与所述推板位于对应的所述第一连接板与所述支座所形成的一个收容空间内；所述挡杆的运动方向与所述推板的运动方向垂直，所述第一绳勾用于将绳圈提起，所述推板用于将伞绳穿过所述绳圈。
进一步地，所述第一连接板的数量至少为两个，至少两个第一连接板间隔设置且依次相连接，所述支座与处于最外侧的一个所述第一连接板相连接；所述自动穿伞绳装置还包括支撑驱动机构及两个第一气缸，两个所述第一气缸中的一个固定在远离所述支座的一个第一连接板上，且其气缸杆穿过连接于处于中间的第一连接板后连接于所述挡杆的另一端；另一个所述第一气缸的气缸杆穿过所述支座后连接于所述推板；所述支撑驱动机构用于带动所述穿绳机构进行运动；远离所述支座的第一连接板连接于所述支撑驱动机构。
进一步地，所述自动穿绳装置还包括固定爪及止挡块，所述支座及连接于所述推板的第一气缸分别固定在所述固定爪上；所述止挡块固定在邻近所述支座的第一连接板的一侧。
进一步地，所述固定爪为矩形的对称结构，其包括中部及连接于所述中部相背两端的第一端及第二端；其中，所述中部的厚度大于所述第一端的厚度及所述第二端的厚度，且所述第一端的厚度自远离所述中部的一端朝向所述中部逐渐增大。
进一步地，所述支座连接于所述第一连接板的一端开设有导槽，所述导槽贯穿所述支座，其用于收容所述推板并为所述推板提供导向作用。
进一步地，所述推板基本呈矩型，其一端连接于所述第一气缸，另一端的角部间隔设置有两个长条状的插齿，两个插齿之间形成有第一通槽；所述第一通槽用于供平动扣绳机构的第二绳勾穿过以拉紧伞绳。
进一步地，所述第一绳勾呈宽嘴状，其开设有安装槽及第一收容槽，所述安装槽的中心轴与所述第一收容槽的中心轴垂直；所述第一绳勾通过所述安装槽连接于对应的所述挡杆；所述第一收容槽用于收容降落伞上的绳圈。
进一步地，所述第一收容槽包括弧形部、两个连接部及两个倾斜部，两个倾斜部的一侧分别通过两个所述连接部连接于所述弧形部的两侧，且所述第一收容槽为对称结构。
进一步地，所述平动扣绳机构包括步进电机、压紧组件、导轨平台、第二气缸及扣绳组件，所述压紧组件滑动地设置在所述导轨平台上，所述扣绳组件滑动地设置在所述压紧组件上；所述第二气缸设置在所述导轨平台上，且其连接于所述压紧组件，以用于带动所述压紧组件朝向或者远离伞包移动；所述步进电机设置在所述导轨平台上，其连接于所述扣绳组件，以用于带动所述扣绳组件沿着绳圈的排列方向移动；其中，所述压紧组件用于对所述伞包进行固定。
进一步地，所述扣绳组件包括两个第三气缸、第二连接板、第二绳勾、滑座及绳勾横梁；一个所述第三气缸设置在所述滑座上，其气缸杆连接于所述第二连接板，所述第二连接板连接于另一个所述第三气缸；所述绳勾横梁的一端连接于远离所述滑座的气缸杆；所述第二绳勾基本呈Z型，其一端连接于所述绳勾横梁的另一端，另一端用于将穿过所述绳圈的伞绳拉紧。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的适用于降落伞的自动穿伞绳装置主要具有以下有益效果：
1.所述机器视觉组件用于采集降落伞绳圈的位姿数据，并依据采集到的位姿数据来辅助所述穿绳机构将伞绳穿过所述绳圈、以及辅助所述平动扣绳机构将穿过所述绳圈的伞绳进行固定而实现自动穿伞绳，由此实现了穿伞绳的自动化，代替了以往的手工作业，大大提高了穿伞绳的效率、穿伞绳质量及准确性，为后续的装包工作提供了便利。
2.所述自动穿伞绳装置将原本复杂的工序拆解成不同气缸等驱动件之间的配合作业，在控制成本的前提下实现了自动化作业。
3.所述第一绳勾呈宽嘴状，以克服由于伞绳和伞圈是柔性材质、位姿状态相对不对称而造成的穿绳困难，方便提起绳圈。
4.所述第一收容槽包括弧形部、两个连接部及两个倾斜部，两个倾斜部的一侧分别通过两个所述连接部连接于所述弧形部的两侧，且所述第一收容槽为对称结构，如此便于提起绳圈且为伞绳留足开口空间，倾斜部的设置同时有利于防止伞绳移位，确保绳圈的位姿相对稳定。
附图说明
图1是本发明提供的适用于降落伞的自动穿伞绳装置的穿绳机构的结构示意图；
图2是图1中的穿绳机构沿另一个方向的示意图；
图3是图1中的穿绳机构的第一绳勾的结构示意图；
图4是本发明提供的适用于降落伞的自动穿伞绳装置的平动扣绳机构的结构示意图；
图5是图4中的平动扣绳机构的局部示意图；
图6是本发明提供的适用于降落伞的自动穿伞绳装置的使用状态示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：101-第一连接板，102-导向柱，103-第一气缸，104-固定爪，105-推板，106-第一绳勾，107-止挡块，108-支座，109-挡杆，201-步进电机，202-压紧组件，203-导轨平台，204-第二气缸，205-扣绳组件，301-第三气缸，302-第二连接板，303-第二绳勾，304-滑座，305-夹板，306-绳勾横梁，401-台板，402-机器视觉组件，403-穿绳机构，404-平动扣绳机构，405-伞包。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参阅图6，本发明提供的适用于降落伞的自动穿伞绳装置，所述自动穿伞绳装置包括穿绳机构403、平动扣绳机构404、支撑驱动机构、机器视觉组件402及微处理器，所述穿绳机构403、所述平动扣绳机构404、所述支撑驱动机构及所述机器视觉组件402分别连接于所述微处理器，所述穿绳机构403滑动地连接于所述支撑驱动机构，所述平动扣绳机构404与所述穿绳机构403邻近设置。所述机器视觉组件402设置在所述平动扣绳机构404上，两者同步移动。
请参阅图1、图2及图3，所述穿绳机构403包括三个第一连接板101、六个导向柱102、两个第一气缸103、固定爪104、推板105、第一绳勾106、止挡块107、支座108及挡杆109。三个所述第一连接板101依次间隔设置，所述支座108的一侧与处于最外侧的一个所述第一连接板101相连接，另一侧连接于所述固定爪104的一端。四个所述导向柱102位于邻近所述支座108的两个所述第一连接板101之间，且两端分分别连接对应的两个所述第一连接板101，另外的两个所述导向柱102的两端分别连接远离所述支座108的两个第一连接板101，远离所述支座108的第一连接板101连接于所述支撑驱动机构。
一个所述第一气缸103固定在处于中间的所述第一连接板101上，且其气缸杆连接于所述挡杆109的一端，所述挡杆109的另一端穿过邻近所述支座108的第一连接板101后连接于所述第一绳勾106。另一个所述第一气缸103固定在所述固定爪104的一端，其气缸杆穿过所述支座108后连接于所述推板105。连接于所述第一绳勾106的第一气缸103与所述挡杆109位于所述导向柱102的同一侧。所述止挡块107设置在邻近所述支座108的第一连接板101远离所述导向柱102的一侧，其为弹性体。
所述第一绳勾106呈宽嘴状，其开设有安装槽及第一收容槽，所述安装槽的中心轴与所述第一收容槽的中心轴垂直。所述第一绳勾106通过所述安装槽连接于所述挡杆109；所述第一收容槽用于收容降落伞上的绳圈。本实施方式中，所述第一收容槽包括弧形部、两个连接部及两个倾斜部，两个倾斜部的一侧分别通过两个所述连接部连接于所述弧形部的两侧，且所述第一收容槽为对称结构。倾斜部相对于所述弧形部倾斜设置，以便于勾起所述绳圈。
所述固定爪104为矩形的对称结构，其包括中部及连接于所述中部相背两端的第一端及第二端，其中，所述中部的厚度大于所述第一端的厚度及所述第二端的厚度，且所述第一端的厚度自远离所述中部的一端朝向所述中部逐渐增大，所述第二端的厚度变化也是如此。本实施方式中，所述支座108固定在所述中部邻近所述第一端的区域，所述推板位于所述第一端对应的区域。
所述支座108呈L型，其一端固定在所述固定爪104上，另一端连接于对应的所述第一连接板101。所述支座108连接于所述第一连接板101的一端开设有导槽，所述导槽贯穿所述支座108，其长度方向与所述固定爪104的长度方向相同。其中，所述导槽用于收容所述推板105，并为所述推板105提供导向作用。
所述推板105基本呈矩型，其一端连接于所述第一气缸103，另一端的角部间隔设置有两个长条状的插齿，两个插齿之间形成有第一通槽。所述第一通槽的长度方向与所述第一推板105的移动方向相同。
工作时，降落伞的伞绳被限制在对应的第一连接板101与所述推板105之间，所述挡杆109带动所述第一绳勾106升起，以使得所述第一绳勾106将绳圈提起；接着，所述推板105朝向所述绳圈运动，以将伞绳推出并穿过所述绳圈。在所述平动扣绳机构404将伞绳固定后，所述支撑驱动机构带动所述穿绳机构403整体后移，进而两个所述第一气缸103先后复位。
本实施方式中，所述平动扣绳机构404的数量及所述机器视觉组件402的数量均为2个；可以理解，在其他实施方式中，所述平动扣绳机构404的数量及所述及所述机器视觉组件402的数量可以根据实际需要增加或者减少。
请参阅图4及图5，所述平动扣绳机构404包括步进电机201、压紧组件202、导轨平台203、第二气缸204及扣绳组件205，所述压紧组件202滑动地设置在所述导轨平台203上，所述扣绳组件205滑动地设置在所述压紧组件202上。所述第二气缸204设置在所述导轨平台203上，且其连接于所述压紧组件202，以用于带动所述压紧组件202朝向或者远离伞包405移动。所述步进电机201设置在所述导轨平台203上，其连接于所述扣绳组件205，以用于带动所述扣绳组件205沿着绳圈的排列方向移动。其中，所述压紧组件202用于对所述伞包405进行固定。
所述扣绳组件205包括两个第三气缸301、第二连接板302、第二绳勾303、滑座304、夹板305及绳勾横梁306。一个所述第三气缸301设置在所述滑座304上，其气缸杆连接于所述第二连接板302，所述第二连接板302连接于另一个所述第三气缸301。所述绳勾横梁306呈L型，其一端被两个所述夹板305夹紧后连接于远离所述滑座304的气缸杆。所述第二绳勾303基本呈Z型，其一端连接于所述绳勾横梁306的另一端。其中，两个所述第三气缸301分别用于带动所述第二绳勾303上下运动及前后运动。
所述压紧组件202将伞包405固定后，所述穿绳机构403将伞绳穿过绳圈，接着所述平动扣绳机构404在所述机器视觉组件402的辅助下控制所述第二绳勾303朝向所述伞包405运动至所述第一通槽的上方，然后控制所述第二绳勾303向下运动以插入所述第一通槽内，此时所述第二绳勾303位于伞绳与第一通槽的槽壁之间；接着，所述第二绳勾303朝远离所述伞包405的方向运动即可将所述伞绳拉紧以实现固定，至此单个绳圈的穿伞绳作业已经完成，所述支撑驱动机构带动所述穿绳机构403移动到下一个位置，重复上述穿伞绳动作即可。
所述机器视觉组件402是辅助机构，其包括光源、工业相机、图像采集与传输组件等。所述机器视觉组件402安装在平动扣绳机构404上，穿绳时所述机器视觉组件402随着所述滑座304的移动而变换位置。本实施方式中，所述机器视觉组件402主要是利用物体在两个不同角度的成像来推演出物体的实际坐标系，同时借助图像处理软件实现绳圈边缘提取、绳圈轮廓中心线识别、绳圈姿态提取等效果。所述机器视觉组件402用于获取绳圈的位置及位姿数据，并将获得数据传输给所述微处理器，所述微处理器对接收到的数据进行处理后发送对应的指令来控制所述平动扣绳机构404、所述支撑驱动机构及所述穿绳机构403。
请参阅图6，所述自动穿伞绳装置工作时，其安装在台板401上，所述自动穿伞绳装置对降落伞的穿伞绳主要包括以下步骤：
S1，穿绳机构引导伞绳穿过绳圈。
在所述机器视觉组件402的辅助下，所述穿绳机构403在所述支撑驱动机构的带动下滑行至所述绳圈附近；紧接着，连接于所述挡杆109的第一气缸103动作以带动所述挡杆109向上运动；同时，所述第一绳勾106将绳圈拉起，随后另一个所述第一气缸103带动所述推板105运动以推动所述伞绳穿过绳圈。
S2，扣绳固定。
所述步进电机201带动所述滑座304移动至所述推板105附近，在所述机器视觉组件402的辅助下，所述第二绳勾303与所述推板105上的通槽的对齐；接着，对应的第三气缸301带动所述第二绳勾303朝向伞包405运动，依靠所述机器视觉组件402的辅助准确地运动至所述推板105的通槽上方，随后另一个所述第三气缸301控制所述第二绳勾303向下运动以插入所述通槽内；最后，所述第二绳勾303在对应的第三气缸301的带动下向后运动，以将伞绳拉住，起到固定的作用，至此穿伞绳动作完成。
S3，复位。
完成穿伞绳后，所述支撑驱动机构、所述穿绳机构及所述平动扣绳机构开始复位，准备下一次的穿绳作业。其中，首先是穿绳机构整体后移，远离绳圈位置，紧接着所述推板105向后复位，由于所述挡杆109拉起绳圈时偏离初始位置一定的距离，复位时向上小幅度运动即可。扣绳机构的气缸先后作业将绳勾抬起，整个扣绳机构后撤回归原位，为下一次穿绳动作做好准备。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。