发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种高硼硅玻璃壶自动化引嘴系统及其控制方法。

本发明的技术方案是：一种高硼硅玻璃壶自动化引嘴系统，包括工作台1、高硼硅玻璃棒烧融台2、视觉系统3、移动喷火头机械臂4、高硼硅玻璃壶吹气台5、高硼硅玻璃壶和玻璃棒夹取机械臂6、控制箱8；控制箱中的控制电路与其他部分电路连接进而使各部分动作相互配合完成高硼硅玻璃壶引嘴动作。

所述高硼硅玻璃壶吹气台5包括高硼硅玻璃壶体支撑台面501、密封垫502、壶体加压杆505；高硼硅玻璃壶体支撑台面501安装在工作台1尽头，由四根支柱支撑起一个水平台面，台面尺寸大于壶体最大处，密封垫502位于水平台面的中心位置，直径大于壶口，水平台面与密封垫502的中心位置有开孔，水平台面下部开孔处连接气管，壶体加压杆支架508安装于水平台面的一侧，壶体加压杆支架508上安装有一个单作用气缸507，单作用气缸的气缸伸缩杆506朝上，气缸伸缩杆506的尽头与气缸伸缩杆506垂直安装一个壶体加压杆505，壶体加压杆505在位于高硼硅玻璃壶壶体503底部正中心的位置安装有石墨垫504。

作为本发明的进一步方案，所述高硼硅玻璃棒烧融台2包括恒温电加热炉 201和高硼硅玻璃棒旋转托架，恒温电加热炉201安装在工作台1的尽头，高硼硅玻璃棒旋转托架至少由五根旋转轴203组成，旋转轴203的两端固定在平行于恒温电加热炉201的轴承座202的轴承内，每根旋转轴203在两个轴承座中间的部分中至少等距穿过七个托料轮204，所有托料轮204应处于每根旋转轴203的相同位置，第一个和最后一个托料轮与前后两个轴承座的间距应相等，所有旋转轴203在轴承座202靠近恒温电加热炉201的一侧穿过一个托料轮204，此托料轮204位置应尽量靠近轴承座并与轴承座间存在一定间距，所有旋转轴203在轴承座202远离恒温电加热炉201的一侧穿过一个旋转轴齿轮208，所有的旋转轴齿轮208位于旋转轴203相同位置，旋转轴齿轮208正下方的工作台1存在一长方形切口205，高硼硅玻璃棒旋转托架所在工作台1正下方的小平台上放置一台减速电机701，减速电机齿轮702和旋转轴齿轮208用链条206连接，由减速电机701带动所有旋转轴203同步缓慢转动，高硼硅玻璃棒207放置在旋转轴203 之间，由托料轮204带动其旋转。

作为本发明的进一步方案，所述视觉系统3包括位于高硼硅玻璃棒旋转托架一侧的相机支架302、相机支架302末端安装的工业相机301和装在控制箱8中的图像运算处理系统，工业相机镜头朝下，采集范围应覆盖到全部高硼硅玻璃棒旋转托架及恒温电加热炉201的入口，图像运算处理系统采用市场上成熟的CNN 算法视觉系统。

作为本发明的进一步方案，所述移动喷火头机械臂4包括一台两自由度机械臂和一个定制喷火头404，机械臂座安装在高硼硅玻璃棒旋转托架和高硼硅玻璃壶吹气台5之间工作台1突出的位置，整个两自由度机械臂由第一旋转轴401、第二旋转轴403以及连接第一旋转轴401、第二旋转轴403的连接臂组成，机械臂的俯仰角度可通过移动火头机械臂俯仰角度调节轴402调节，定制喷火头404 位于第二旋转轴403后连接臂的末端，定制喷火头404的角度可根据需要进行调节，定制喷火头404的火焰横截面大小通过定制不同大小的喷火头来实现，定制喷火头404底部连有气管，气管中为天然气和氧气的混合体。

作为本发明的进一步方案，所述高硼硅玻璃壶和玻璃棒夹取机械臂6包括一台六自由度机械臂和一副定制夹爪601，机械臂座安装在高硼硅玻璃棒旋转托架附近的地面上，并位于相机支架302的对面一侧，高硼硅玻璃壶和玻璃棒夹取机械臂6自带夹取机械控制器608，夹取机械控制器与控制箱8电性连接，整个六自由度机械臂由夹取机械臂第一旋转轴607、夹取机械臂第二旋转轴606、夹取机械臂第三旋转轴605、夹取机械臂第四旋转轴604、夹取机械臂第五旋转轴603、夹取机械臂第六旋转轴602以及连接各旋转轴的连接臂组成，定制夹爪601位于夹取机械臂第六旋转轴602后，定制夹爪601内测覆盖有石墨垫。

作为本发明的进一步方案，所述控制箱8位于工作台1的侧面，高硼硅玻璃壶支架的下方，内部有直流电源、PLC、减速电机继电器、控制天然气氧气混合的电磁阀及管路、控制壶体充气的电磁阀及管路、两机械臂运动控制连接电路、图像运算处理系统；直流电源将220VAC转化为24VDC负责给PLC、电磁阀及图像运算处理系统供电，PLC通过控制继电器和机械臂控制器继而控制整个系统运作，图像运算处理系统采用市场上成熟的CNN算法视觉系统，用于将识别到的玻璃棒长度和熔融部分相对位置发送给PLC进而调节玻璃棒摆放位置和是否更换玻璃棒。具体关系如图1所示。

一种高硼硅玻璃壶自动化引嘴系统的控制方法，所述控制方法的具体步骤如下：

step1、PLC控制相应继电器动作继而启动加热炉和高硼硅玻璃棒旋转托架；

step2、PLC控制机械臂运动控制器进而控制机械臂将玻璃壶体放在吹气台；

step3、在设定延时结束后，PLC控制相应继电器、电磁阀和机械臂控制器动作使加压杆加压、喷火头点燃并加热、壶体到指定位置；

step4、在设定延时结束后，PLC控制相应机械臂控制器使喷火头移开并将软化玻璃棒与壶体软化位置相贴，然后完成引嘴动作；

step5、PLC控制相应机械臂控制器使喷火头移动到指定位置并烧断玻璃棒和壶嘴连接处；

step6、PLC控制相应继电器和机械臂控制器使加压杆抬起并替换壶体；

step7、根据视觉系统识别的玻璃棒长度信息和设定的阈值PLC判断是否更换玻璃棒；是则替换玻璃棒后放入加热炉，否则直接将玻璃棒放入加热炉；

step8、PLC控制相应机械臂控制器夹取另一根玻璃棒后从step3开始。

本发明的工作过程是：

首先在高硼硅玻璃壶和玻璃棒夹取机械臂的两侧各放置一个托盘，托盘中分别放有高硼硅玻璃壶壶体和未使用的等长的高硼硅玻璃棒。夹取机械臂将四根高硼硅玻璃棒放在玻璃棒旋转托架上，玻璃棒的一端伸入恒温电加热炉内，并启动玻璃棒旋转托架的电机和恒温电加热炉，使得玻璃棒一端在炉内均匀加热并因旋转保持软化的水滴形状。夹取机械臂将高硼硅玻璃壶壶体壶口朝下放在高硼硅玻璃壶吹气台的密封垫上，控制箱的加压杆电磁阀打开，壶体加压杆下降到壶体底部位置并施加一定的压力。喷火头移动机械臂的火头点火，并将火头移动到预定位置，使喷火头的火苗正好覆盖住高硼硅玻璃壶壶体安装壶嘴的位置处。高硼硅玻璃棒和玻璃壶预热完成后，夹取机械臂夹取玻璃棒同时喷火头移动机械臂将火头移开壶嘴位置，将玻璃棒的烧融端贴到壶体的壶嘴位置后，向壶体内通入高压空气同时夹取机械臂带动玻璃棒烧融端按照壶嘴形状进行动作，动作完成后喷火头机械臂将喷火头的火苗对准玻璃棒和壶嘴连接处，将连接处烧断。夹取机械臂将高硼硅玻璃棒放回玻璃棒旋转托架上，喷火头移开，吹气电磁阀关闭，加压杆电磁阀关闭，壶体加压杆升起。夹取机械臂替换玻璃壶体并重复进行以上动作，并在玻璃棒损耗到一定长度时用托盘内的玻璃棒进行更换。具体工作过程如图2 所示。

本发明的有益效果是：

1、本发明根据不同的壶体尺寸只需定制不同的夹爪和喷火头即可进行生产，生产不同型号的玻璃壶时变化成本较低。

2、本发明可以做到壶体和玻璃棒的自动上下料，实现完全自动化，节约人力成本。

3、本发明解决了侧面有壶嘴的茶壶类型的高硼硅玻璃壶壶嘴成型，为目前首创，填充了发明领域的空白。

4、本发明自动化程度高，生产效率高，确保产品不同批次质量统一；

5、夹取机械臂根据设定夹取放在托盘指定位置的高硼硅玻璃壶壶体和放置加工后的成品壶体，从而实现玻璃壶壶体的自动上下料。

6、夹取机械臂根据视觉系统识别的玻璃棒熔融部分的大小及长度自动调整玻璃棒的夹取位置，从而实现在天然气压力波动的情况下成品的高一致性。

7、夹取机械臂根据视觉系统识别的玻璃棒总长度的大小并和阈值进行比较，从而实现玻璃棒的自动上下料。