[发明专利]用于测量圆形物体位置的方法和设备

说明书

本发明涉及用于确定在包装纸、纸浆和板卷筒中使用的端罩的位置或卷筒端部的位置的方法。

本发明也涉及了意图于实施此方法的设备。

来自造纸机的宽的纸卷筒首先送到切纸机-卷绕机且切割为宽度合适的客户卷筒。然后，卷筒被包装以运输。当包装纸卷筒时，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，包裹物的端部在卷筒端部上折叠到内端罩的顶上。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卷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卷筒端部上且保护卷筒不受潮。经常在外端罩上使用色彩和图案来试图赋予卷筒整齐的外观。在包装前测量待包装的卷筒长度和直径，且基于测量结果为卷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卷筒端部上。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卷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卷筒端部上。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卷筒的端部上，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卷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，即在卷筒的每个端部上，存在包括抓持器的装置，该抓持器将罩从罩堆传递到卷筒端部。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，可以将罩放置在卷筒的端部上，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卷筒端部。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行的端罩设定器将端罩传递到卷筒端部。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5 157 265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卷筒两个端部上。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丢弃，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。