用于测量圆形物体位置的方法和设备技术

用于在端罩接附到抓持器（１，２）时测量纸、纸浆或板卷筒的端罩相对于输送其的抓持器（１，２）的位置的方法和设备。在测量期间，检测器（７）沿可采取为与由物体的边缘所描绘的圆的曲线相交的圆的曲线移动。检测器（７）的角位置使用检测器（７）在其上行进的圆的曲线测量且检测了检测器（７）所行进的曲线和物体边缘的相交点（ｘ１，ｚ１；ｘ２，ｚ２）。物体的中心点（ｘ０，ｚ０）的位置基于如下来计算：ａ）检测器所行进的圆的半径和该圆的中心点的位置（ｘｍ，ｚｍ），ｂ）工具点的位置（ｘｔ，ｚｔ），ｃ）物体所采取的半径，和ｄ）检测到的相交点的位置（ｘ１，ｚ１；ｘ２，ｚ２）。最后，计算物体中心点（ｘ０，ｚ０）在抓持器坐标系内的位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测量圆形物体位置的方法和设备本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分的用于确定在包装纸、纸 浆和板巻筒中使用的端罩的位置或巻筒端部的位置的方法。 本专利技术也涉及了意图于实施此方法的设备。来自造纸机的宽的纸巻筒首先送到切纸机-巻绕机且切割为宽度合 适的客户巻筒。然后，巻筒被包装以运输。当包装纸巻筒时，内端罩 首先被放置到它们端部上，然后绕它们包裹以需要的包裹物的量，包 裹物的端部在巻筒端部上折叠到内端軍的顶上。通常通过热封将外端 罩粘在已折叠的包裹物的端部和内端罩上 内端罩通常非常厚且其功 能是保护巻筒的端部不受机械损坏。就其本身而言，外端罩更薄且其 功能是将包装保持在巻筒端部上且保护巻筒不受潮。经常在外端罩上 使用色彩和图案来试图赋予巻筒整齐的外观。在包装前测量待包装的 巻筒长度和直径，且基于测量结果为巻筒端部选择合适尺寸的端罩。端罩可以以多种不同方式放置在巻筒端部上。手工放置端罩是最 古老的方法且是仍适合于具有合理的小容量的包装线，或适合于在不 需要增加自动化程度的设施中。包装工则简单地手动将内罩放置在巻 筒端部上且相应地将外罩放置在热压板上，该热压板将外罩压在巻筒 端部上。内罩也可以通过空气吹送或手动而不使用机械接触地传递。 内罩在分开的臂上保持在巻筒的端部上，同时包裹物的边缘被折叠。 外罩又通过真空抽吸接附到压板上。当以手工设定罩时，包装工保证 将正确尺寸的罩放在巻筒上且将它们正确地定位。多种自动端罩设定器已长时间使用，且存在它们的数个不同种 类。几乎所有自动的罩设定器具有共同的特征，即在巻筒的每个端部 上，存在包括抓持器的装置，该抓持器将罩从罩堆传递到巻筒端部。 在一个已知的罩设定器内，存在安装在垂直导向件上的旋转臂，在该 臂的端部处存在用于抓持罩的旋转真空抽吸器。此类罩设定器通常与 靠近设定器放置的罩架的架格相结合地使用。使用这样的装置，可以 将罩放置在巻筒的端部上，放置的方式为抓持器的臂沿垂直导向件移 动到其上具有准确尺寸的端罩的架的高度。抓持器臂和抽吸器转动， 直至抽吸器平行于架平面对齐，然后从架上拾取罩且通过旋转臂和抽 吸器且使它们沿导向件移动而使它们移动到巻筒端部。在此类装置 中， 一般地不存在分开的装置以用于测量端罩的尺寸和位置。在另一个系统中，端罩放置在车间地面上的堆内且使用门式运4亍 的端罩设定器将端罩传递到巻筒端部。传递门建立在罩堆之上而通常 将罩设定器放置在相同的横向可移动导向件上，因此，每个抓持器必需具有其自己的特定尺寸的端罩堆。美国专利5157265披露了用于确 定端罩的尺寸和位置的方法，该方法适合于结合以上系统使用。在此 测量系统中，被抓持器拾取的端罩以已知的速度被带过一对光电元 件，使得罩的前缘到达光电元件的位置和罩的后缘的通过基于光电元 件的信号改变被检测到。可以通过已知的罩速度和信号改变的时间之 间的差异计算出相交之间的距离。因为罩的形状已知，则现在可以确 定其位置和尺寸。因为抓持器的拾取位置到罩堆的关系已知，故可以 从罩在抓持器上的位置确定罩堆的实际位置。作为前述的端罩操纵方式的替代，可以使用带有数个自由度的标 准型工业机器人来操纵罩。此类的机器人可以与包裹物站有关地定位，定位方式使它可以将端罩放置在巻筒两个端部上。机器人的有效 运行要求使用双侧抓持器，以此通过在其之间旋转抓持器可以一个接 一个地拾取用于两端的罩，使得不要求两个提升移动。也可以使用两 个机器人来实现短的循环时间。然而，在美国专利5 157 265中披露的方法具有数个弱点，因此不 适合于用于使用机器人进行的端罩传递。因为其中罩一个在另一个上 的双侧抓持器必须与机器人一起使用，光电元件将不能分辨在信号在 其边缘处改变的端罩，使得当使用双侧抓持器时，此方法不能应用， 除非为光电元件设定检测的深度区，使其能仅检测一个在另一个上的 罩中希望的罩。因为在此方法中仅使用两个光电元件，它不能用于检 测罩的边缘损坏。如果罩的损坏部分平放在光电元件的路径上，则罩 的尺寸和位置将被错误地计算且罩可能被丟弃，即使该罩事实上完全 是可使用的。罩的丢弃本身不是问题，但在丢弃罩后必须取来新的罩， 这当然将中断包装线的运行。然而，罩通常被送到压板且向操作者通 知错误，从而允许错误通过目视被修正或需将新的罩放置在压板上。 只有将机器人的运动保持足够低才能以此方式运行，同时错误情况的 修正将显著地中断包装线的运行。必须减慢机器人的移动以允许足够 精确地读出端罩的位置。同样地，在错误情况中，必须能停止移动， 使得操作者可以安全地进入到机器人的移动区。因此，甚至当使用机 器人设定罩时也可以以以上描述的方式运行，然而将不能从机器人获 得最大可能的收益，因为必需地降低移动速度。另外，在此系统中，罩的测量位置与抓持器上的参考点的位置相 比较，抓持器上的参考点的位置基于由运动传感器给出的信号总是是 已知的。因此当使用工业机器人时方法不能应用，因为机器人的迅速 移动将妨碍连续地确定机器人的位置数据。在机器人的情况中，抓持 器的参考点的位置必须以不同于机器人位置数据的其他方式确定，因 为在测量期间不值得减慢机器人的运动到使得能读取位置数据的程 度。专利US 5 376 805披露了用于相对于输送罩的抓持器确定端罩的尺寸和位置的方法。抓持器通过带有数个自由度的工业机器人移动， 且在分开的测量站进行对罩的测量。测量站具有三个光电元件，罩和 抓持器移动经过它们。检测元件配合到抓持器，借助于检测元件，当 抓持器通过第一检测元件时，确定抓持器的工具点的位置。罩的位置 和尺寸基于借助于由检测器从罩的边缘给出的信号获得的线段来确 定。在此解决方法中，也使用了分开的测量站，使得罩向巻筒端的传 递减慢，或另外地必需使用高效率机器人，通过该高效率机器人可以 获得大的加速和减速。如果不限定罩的尺寸而是将尺寸作为初始数据 赋予系统，则将仅需要两个光电元件和两个点来确定端罩的位置。在包装系统中，也存在确定端罩堆的尺寸和位置或巻筒端部的尺 寸或位置的需要。当然使用分开的固定测量站不能确定端罩堆的位 置。使用分开的测量装置与包装相关地测量巻筒的尺寸，但即使使用 这些装置，也仅在一个测量点上成功测量。因此，需要创造测量方式， 通过该方式可以在数个不同的点测量端罩堆的位置和巻筒的直径。在 高能力包装系统中，数个端罩堆要求了大的面积，使得测量装置必需 可容易地移动且其位置必须能精确地确定。本专利技术意图于创造方法，借助于该方法可以借助于直接配合抓持 器或其他传递装置的检测器来确定端罩、巻筒端部或任何其他圓形物 体的位置和地点，且不需要分开的测量站。本专利技术基于臂，可以确定臂绕其旋转轴的角位置，且臂在一个端部可旋转地安装在轴上，轴配合到抓持器、其他传递装置或固定的站， 其操纵端罩。臂绕其轴旋转，当其端部经过圓形物体的边缘时，由在 臂的端部处的光电元件记录经过的时刻。可基于臂的角位置计算物体 的尺寸和位置，因为臂的长度和旋转轴相对于工具点的位置是已知 的。更特定地，根据本专利技术的方法的特征在于权利要求1的特征部分 中所陈述的内容。根据本专利技术的设备的特征又在于权利要求9的特征部分中所陈述 的内容。以本专利技术获得了相当的优点。本专利技术的最重要的优点是，例如借助于在机器人的抓持器内的测 量本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于使用测量装置测量例如纸或者板卷筒的端部或端罩的圆形物体的位置的方法，其特征在于：　　　　－测量装置和圆形物体的相互位置布置为使得物体在测量装置的检测区内，　　　　－检测器（７）沿可采取为与由物体的边缘所描绘的圆的曲线相交的圆形路径行进；　　　　－使用检测器（７）在其上行进的圆的曲线来测量检测器（７）的角位置，　　　　－检测由检测器（７）所行进的曲线和物体的边缘的相交点（ｘ１，ｚ１；ｘ２，ｚ２），　　　　－物体的中心点（ｘ０，ｚ０）的位置基于如下来计算：　　　　ａ）检测器所行进的圆的半径和该圆的中心点的位置（ｘｍ，ｚｍ），　　　　ｂ）工具点的位置（ｘｔ，ｚｔ），　　　　ｃ）物体所采取的半径，和　　　　ｄ）检测到的相交点的位置（ｘ１，ｚ１；ｘ２，ｚ２），　　　　－计算物体中心点在抓持器坐标系内的位置（ｘ０，ｚ０）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H林德伯格，
申请(专利权)人：美特索造纸公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]