阅读说明：本技术 自动化线材修剪站和样品质量评估 (Automated wire trimming station and sample quality assessment ) 是由 S·迪加瓦拉普 M·D·波尔弗里曼 J·策勒 W·X·沈 于 2019-03-14 设计创作，主要内容包括：提供了一种自动化修剪系统,其包括视觉系统,该视觉系统识别定位于线圈内的环的数量以及需要切割环的剪切位置。一个或多个修剪机构接收剪切位置并继续在剪切位置处切割环。钩装置与线圈对接,用于将线圈转移到修剪区域。此外,提供了一种自动化修剪系统,其包括具有多个环的线圈。一个或多个修剪机构通过切割环的一部分而从线圈中选择多个环并继续形成所需长度的样品。接收器单元从一个或多个修剪机构接收样品以评估样品的质量。(An automated trimming system is provided that includes a vision system that identifies the number of loops positioned within a loop and the cutting location at which the loops need to be cut. One or more trim mechanisms receive the cutting position and continue to cut the loop at the cutting position. The hook means interfaces with the loop for transferring the loop to the cutback area. Further, an automated trimming system is provided that includes a loop having a plurality of loops. One or more trimming mechanisms select a plurality of loops from the loop by cutting a portion of the loop and continue to form a sample of a desired length. The receiver unit receives samples from one or more trimming mechanisms to assess the quality of the samples.)

自动化线材修剪站和样品质量评估

优先信息

本申请为2018年9月6日提交的美国专利申请序列第16/123,347号的部分延续，该申请要求2018年3月20日提交的美国临时申请序列第62/645,446号的优先权，所有这些申请均通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及线材修剪站领域，并且尤其涉及一种自动化线材修剪站。

背景技术

传统上，在线高速剪切机将用于修剪在轧机中轧制的每个钢坯“线圈”的头部和尾部，高速剪切机直接定位于线材线中的吐线机之前，并且因此必须能够在以120 m/s至130m/s行进时修剪5.5 mm的线。这致使具有复杂化控制系统的复杂机器需要高度维护，并且要注意细节以正确且一致地操作它。由于该机器的复杂性质，它具有高资本成本并且具有高运行成本，因为该机器使用两个主要轨道、两个200 kW至300 kW的马达和多个开关管，它们均需要根据待修剪的材料尺寸进行更改。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种自动化修剪系统。自动化修剪系统包括线圈，该线圈包括多个环。一个或多个修剪机构从线圈中选择多个环并通过切割环的一部分而继续形成样品。接收器单元从一个或多个修剪机构接收样品以评估样品的质量。

根据本发明的另一方面，提供了一种执行自动化修剪系统的操作的方法。该方法包括提供包括多个环的线圈。而且，该方法包括通过使用一个或多个修剪机构切割环的一部分而从线圈中选择多个环并继续形成样品。此外，该方法包括使用接收器单元从一个或多个修剪机构接收样品以评估样品的质量。

根据本发明的另一方面，提供了一种自动化修剪系统。自动化修剪系统包括视觉系统，该视觉系统识别定位于线圈内的环的数量以及需要切割环的剪切位置。一个或多个修剪机构接收剪切位置并继续在剪切位置处切割环。钩装置与线圈对接，用于将线圈转移到修剪区域，一旦将线圈定位于修剪区域中，则使用多个螺旋辊或一个或多个修剪机构分离线圈的端部，以暴露定位于其内的环。

根据本发明的另一方面，提供了一种执行自动化修剪系统的操作的方法。该方法包括使用视觉系统识别定位于线圈内的环的数量以及需要切割环的剪切位置。而且，该方法包括使用接收剪切位置并在剪切位置处继续切割环的一个或多个修剪机构。提供了一种钩装置，该钩装置与线圈处理区域对接，用于将线圈转移到修剪区域。此外，该方法包括使用多个螺旋辊或一个或多个修剪机构来分离线圈处理系统的端部，以暴露定位于其内的多个环。

附图说明

图1A-1C为图示与线圈处理系统结合使用的新型修剪站的示意图；

图2为图示根据本发明使用的新型钩装置的详细视图的示意图；

图3A至图3B为图示修剪机器人的详细视图的示意图；

图4A至图4C为图示视觉系统的各种操作的示意图；

图5A至图5C为图示与线圈处理系统结合使用的修剪站的另一实施例的示意图；以及

图6A至图6B示出了本发明的另一个实施例，其中线圈的样品被用于测试其质量。

具体实施方式

本发明涉及一种包括在线圈处理区域中的自动化修剪站，在该区域中，线圈已形成并被收集，并且在托盘或钩运输工具上被运输到压实机进行捆扎。在压实机之前，将包括新的站，以允许在没有操作员干预的情况下自动化修剪每个线圈的头部和尾部。修剪站将包括带有独特钩装置的侧移装置，以允许线圈的端部展开，从而能够修剪所需数量的头端环和尾端环，环的切割或修剪将由自动化修剪机器人进行，通过视觉系统界面进行控制。视觉系统的目的是确保从每个线圈中修剪出正确数量的环。

高速剪切机的性能取决于轧机速度，而本发明不受这种限制。例如，当轧机速度为120 m/s时，高速剪切机的切割时间小于0.05秒，而本发明的切割时间为大约45秒。根据在线圈处理区域进行修剪的构思，线圈可在静止时进行修剪，单个线圈可从大约45秒或更长的最短时间保持静止，这取决于轧机的生产率。如果线圈处理系统的初始部分为竖直托盘系统，则本发明经由作为标准产品的线圈翻卷机在线圈处理系统内工作。

然后，定制设计的钩装置与翻卷线圈对接，以移除线圈并将线圈转移到修剪站。钩包含两个环分离装置，其可将线圈的头端和尾端展开预定量。这种展开也可由修剪机器人执行。然后，对线圈的这种展开允许视觉系统计算从线圈分离的环的数量，并且指示修剪机器人的臂将待切割的一个或多个环定位于剪切位置处。使用液压剪切机切割环，并且然后修剪机器人的臂在钩将线圈放回翻卷机上之前从钩移除丢弃的环，然后翻转机将线圈卷起，以便将其转移到压实机进行处理。如果线圈在钩装置上，则过程类似，但不需要线圈的翻卷，并且将线圈从钩转移到钩。

图1A至图1C为图示根据本发明使用的新型修剪站2的示意图。线圈12定位于心轴14上，该心轴14为中心托盘翻卷机16的一部分。修剪站2包括钩装置8和多个修剪机器人10。如图1A中所示，线圈12在处理之后被带到翻卷机16。心轴14周围的区域包括多个激光器，以测量并确保线圈的精确对中。提供了与心轴14对接的钩装置8，以便将如图1B中所示的线圈转移到如图1C中所示的修剪站2。钩装置8允许将线圈的端部展开，以便能够在修剪站2处一次修剪所需数量的头端环和尾端环。

有许多相机6用作视觉系统的一部分，以检测线圈的形状和边缘。在修剪站2处，将相机安装在导轨18上，允许在线圈12上容易地移动。修剪机器人10帮助展开线圈12的端部，以暴露放置在其内的环。视觉系统使用相机6分析这些环，以正确识别环的数量及其相应位置。使用由视觉系统检测到的信息，修剪机器人10正确地识别来自每个线圈的要修剪的环的数量。修剪机器人具有专门为修剪设计的选择性剪切机。

图2为图示钩装置26的详细视图的示意图。钩装置26包括多个螺旋辊28，螺旋辊28附接在钩装置26的每一侧上。一旦钩装置26将线圈转移到修剪站，就使用螺旋辊28将线圈的端部拉动一定距离，以经由修剪机器人中的一个产生环分离。钩装置的每一侧上的多个伺服驱动器30用于自动化拉动线圈的端部。视觉系统计算环间隔处的环数量，并且指示机械人臂将待切割的一个或多个环定位于剪切位置处。插图32示出了根据本发明使用的螺旋辊的详细视图。视觉系统和修剪机器人经由无线或有线控制系统相互通信，以协调识别和修剪操作。

另选地，线圈环的展开可由机器人本身使用定制的修剪工具来执行，该修剪工具以允许多用途使用的方式设计，该工具包含展开工具、前述切割工具和夹紧工具，以将切割环运送到丢弃位置

图3A为图示根据本发明使用的修剪机器人42的详细视图的示意图。修剪机器人42包括臂装置44，该臂装置44经由稳定器系统46联接到固定表面。臂装置44联接到旋转轴48。旋转轴48联接到矛杆和剪切机构50。图3B示出了矛杆和剪切机构50的详细视图。矛杆和剪切机构50包括用于展开或分离线圈的矛杆52，以及用于修剪线圈的切割器机构54。还包括夹持件60。矛杆52以及切割器和夹持机构54均定位于可旋转轴56上，准许矛杆52、切割器机构54和夹持件60在操作时旋转。可旋转轴56定位于锚定机构58上，该锚定机构准许矛杆52、切割器机构54和夹持件60在操作时横向移动。

修剪机器人42为允许在6个自由度内灵活运动的6轴单元。如前所述，修剪机器人42使用由视觉系统的一个或多个相机52收集的信息来工作，以确定在各个剪切位置处切割环的合适位置。

图4A至图4C为示出视觉系统的各种操作的示意图。图4A示出了定位于环间隔之间的各个线圈端部的轮廓68。每个环的位置通过其位置索引并发送到控制器。控制器使用此信息来控制修剪机器人进行剪切的准确定位。图4B示出了由视觉系统开发的边缘/物体检测70，以检测环的适当边缘。该信息被提供给控制器进行处理。图4C示出了被检查的环的视场72的深度，并且视觉系统将该信息提供给控制器。在通过视觉系统接收到上述各种信息之后，控制器对信息进行评估，并向修剪机器人发送关于哪个评估的环将被剪切和丢弃的相应命令。

图5A至图5C为图示本发明的另一实施例的示意图。该实施例80使用一对定位于导轨86上的修剪系统82、84，该导轨86放置在钩装置90和允许容易移动的线圈94上方，如图5A中所示。钩装置90的运转类似于前述钩装置8。特别地，钩系统90将线圈94放置在修剪站中以用于进一步处理。每个修剪系统82、84包括线切割器88和钩组件90。此外，修剪系统82的钩组件90钩到线圈94的边缘，以便在钩装置90的闩锁92上分离环96，如图5B中所示。对于其他修剪系统84也是如此，其中修剪系统82、84两者同时或单独地在闩锁92上方分离线圈94两端上的环96。

在将环96放置在闩锁92上之后，修剪系统82、84使用它们在线圈94的两端处的线切割器88在选择的位置处修剪或切割相应的环96，如图5C中所示。这些指定位置的确定通过本文所描述的视觉系统提供给修剪系统82、84。控制器用于在修剪系统82、84和视觉系统之间对接，用于切割或修剪环96。

图6A至图6B示出了本发明的另一实施例，其中收集线圈的样品以用于质量测试。图6A示出了修剪机器人100，该修剪机器人100从定位于钩110上的线圈102中选择预定数量的环106。作为末端执行器的一部分的夹持辊组件允许待切割样品的长度变化。图6B示出了修剪机器人100从线圈修剪样品104，并且接收器单元108接收样品104。联接到修剪机器人100的控制器提供修剪位置，用于修剪形成样品104的环106的部分。而且，随后分析样品104的冶金或机械性能，以确定其是否满足特定质量。样品104的测试可在接收器单元108的另一端处进行，或者用户可从接收器单元手动拾取样品并执行必要的测试，或者可利用自动化系统来拾取和测试样品。接收器单元108可包括诸如通道或滑动结构等的倾斜结构。而且，本发明的确允许一个以上的修剪机器人100在盘绕系统的不同点处选择样品以进行测试。

尽管已相对于本发明的几个优选实施例示出和描述了本发明，但在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其形式和细节进行各种改变、省略和添加。