一種基于柔性撒料機器人的全自動裝甑系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于柔性撒料機器人的全自動裝甑系統，包括麥皮輸送機、酒醅輸送機、酒醅提升輸送帶、柔性撒料機器人、甄桶、紅外相機、桶蓋吊裝裝置、冷凝器以及電控柜，麥皮輸送機和酒醅輸送機的出料口均連接到酒醅提升輸送帶的進料口，酒醅提升輸送帶的出料口連接柔性撒料機器人的進料斗；在柔性撒料機器人的工作區域間隔安裝有甄桶，甄桶下方安裝有加熱裝置。本發明輸送可精準控制，能夠實現灑料薄、柔、勻，提升出酒率。達到輕撒薄鋪、見氣灑料、灑料點準確、醋面要平以形成松散均勻的微孔結構。
【專利說明】
一種基于柔性撒料機器人的全自動裝甑系統
技術領域
[0001 ]本發明屬于白酒制造領域，涉及釀酒設備，尤其是一種基于柔性撒料機器人的全自動裝甑系統。
【背景技術】
[0002]白酒釀造產業是中國特有的制造行業，白酒是以糧食為主要原料，需要經過固態發酵、蒸桶蒸餾等工序，傳統的制造方法主要依靠人工完成，對于人工的經驗依賴性強，需要大量人力才能完成，勞動力成本很高，整體生產效率較低。
[0003]在裝甑步驟中，現有的自動裝甑設備通常是采用訂購ABB機器人抓取及拋灑酒醅，主要存在以下缺陷:1、現有的酒醅輸送方式通常是敞開式輸送，再由裝甑機器人抓取，送料計量、速度以及連續性較差。2、酒醅直接從甄桶上方拋灑進入甄桶，會造成下層已有酒醅被壓實，影響后續的蒸酒效果。3、在裝甑過程中，順序鋪撒或通過傳感器探測甑內的酒醅厚度進行鋪撒，在這個過程中，下方酒醅蒸出的蒸汽是非均勻跑冒的，蒸汽會從敞開的甄桶上方逸散，較為浪費。
[0004]經過檢索，發現以下較為接近的現有包裝系統有關的專利文獻。
[0005]全自動裝甑機器人系統(CN203781376U)，包括給料機構、布料機構、裝甑機器人和甑桶，所述給料機構包括給料斗及與其頂部進料口相接的上料裝置，所述給料斗底部的卸料口開閉通過氣缸控制;所述布料機構包括扇形結構的布料斗及設于其底部的扇形輸送裝置、攤平裝置;所述裝甑機器人包括驅動系統、機架及轉動連接于機架上的旋轉臂I，布料機構安裝在旋轉臂I上，布料斗的進料口與布料口分別移位銜接給料斗的卸料口和甑桶進料口，所述裝甑機器人的驅動系統信號連接上料裝置的驅動電機和氣缸的驅動裝置。本發明完全取代了原始的人工裝甑工作，裝甑快速、均勻，突破釀酒全自動機械化發展的瓶頸。
[0006]經過對比，本專利申請所要求保護的技術內容與現有技術區別較大，實際解決的技術問題也有較大區別，本專利申請技術內容具有較強的創新性。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種以釀酒產業的重大需求為核心，采用虛擬樣機設計與物理原型樣機開發相結合的方式，研發一種基于傳統釀造工藝的基于柔性撒料機器人的全自動裝甑系統。
[0008]本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的:
[0009]—種基于柔性撒料機器人的全自動裝甑系統，其特征在于:包括麥皮輸送機、酒醅輸送機、酒醅提升輸送帶、柔性撒料機器人、甄桶、紅外相機、桶蓋吊裝裝置、冷凝器以及電控柜，麥皮輸送機和酒醅輸送機的出料口均連接到酒醅提升輸送帶的進料口，酒醅提升輸送帶的出料口連接柔性撒料機器人的進料斗;在柔性撒料機器人的工作區域間隔安裝有甄桶，甄桶下方安裝有加熱裝置；
[0010]在甄桶上方安裝有固定框架并在固定框架上安裝有紅外相機;在甄桶的徑向一側均安裝有一個冷凝器，在冷凝器與甄桶之間均安裝有一桶蓋吊裝裝置，在桶蓋頂端安裝有一蒸汽導管，該蒸汽導管連接在冷凝器的輸入口，冷凝器一側設置有原酒出口；
[0011]本系統安裝有電控柜，該電控柜通過數據導線分別連接麥皮輸送機、酒醅輸送機、酒醅提升輸送帶、柔性撒料機器人、紅外相機、桶蓋吊裝裝置以及冷凝器。
[0012]而且，在柔性撒料機器人的工作區域外安裝有防護圍欄。
[0013]而且，柔性撒料機器人包括基座、立架、升降架、一級送料臂、二級送料臂、豎直送料臂以及緩沖送料臂，在基座上端豎直轉動安裝里有立架，立架上驅動安裝有一升降架，該升降架由升降驅動裝置驅動沿立架上下移動;在升降架內水平懸臂式安裝有一級送料臂，該一級送料臂的懸臂端水平轉動安裝有二級送料臂的一端，二級送料臂的另一端下方封閉安裝有豎直送料臂的上端，該豎直送料臂為中空的筒形結構，豎直送料臂下端安裝有緩沖送料臂的一端，緩沖送料臂的另一端安裝有撒料出口。
[0014]而且，所述一級送料臂和二級送料臂均為中空圓筒形結構，一級送料臂上端固裝有一進料斗;在一級送料臂內同軸安裝有螺旋送料桿，螺旋送料桿的一端伸出一級送料臂的后端并同軸安裝有送料電機，螺旋送料桿的另一端下方的一級送料臂上制有送料通道，該送料通道下端連通二級送料臂，二級送料臂內同軸安裝有另一螺旋送料桿以及送料電機。
[0015]而且，在豎直送料臂下端出口對應的緩沖送料臂內安裝有一水平設置的承載平臺，該承載平臺的前后兩側分別安裝有兩個輥軸并且在該兩個輥軸上驅動安裝有一傳送帶。
[0016]本系統的工作方法為:
[0017]⑴系統啟動，電控柜發出指令設定待撒料的甄桶，柔性撒料機器人自動調節位置，配合甄桶位置調節送料高度和角度;同時，紅外相機移動到達待撒料的甄桶上方，對甄桶進tx拍攝;
[0018]⑵麥皮輸送機和酒醅輸送機將制備好的酒醅送至酒醅提升輸送帶，酒醅提升輸送帶將酒醅項柔性撒料機器人的進料口輸送；
[0019 ]⑶柔性撒料機器人向甄桶內進行撒料；
[0020]同時，紅外相機檢測系統實時檢測甄桶內的蒸汽漏氣位置，柔性撒料機器人優先補充酒醅的拋灑，防止漏氣；
[0021 ]⑷升降架向上移動，重復步驟⑶，層層鋪撒酒醅，直至裝滿甄桶；
[0022](5)桶蓋吊裝裝置將桶蓋移動扣裝在甄桶上，桶蓋下沿與甄桶密封配合，甄桶下方安裝有加熱裝置進行加熱；
[0023](5)甄桶內產生蒸汽，通過桶蓋上的蒸汽導管輸入冷凝器，從而冷卻得到原酒，原酒由冷凝器一側的原酒出口輸出。
[0024]而且，所述步驟⑶的具體步驟為:
[0025]①酒醅通過進料斗進入一級送料臂，一級送料臂內的送料電機驅動螺旋送料桿轉動，定向推送將一級送料臂內的酒醅向前推送；
[0026]②酒醅通過一級送料臂前端的送料通道下落進入二級送料臂，二級送料臂內的螺旋送料桿驅動酒醅向前推送；
[0027]③酒醅落入豎直送料臂，自由下落到緩沖送料臂內，
[0028]④緩沖送料臂內由承載平臺緩沖后有傳送帶水平送出撒料出口，平緩的灑在甄桶內。
[0029]本發明的優點和積極效果是:
[0030]1、本發明可以全自動化進行原料的輸送及播撒，為不破壞酒醅物理特性，獨創的手臂內雙螺桿推進送料機構，結構緊湊，可實現連續灑料，保證酒醅傳送安全穩定以及衛生性，有效控制送料速度和劑量，模擬人手進行拋灑酒醅的“輕、薄、準、松、平、勻”的要求，無待料等候時間，提尚效率。
[0031]2、本機器人通過紅外相機完成視覺數據采集，并且紅外視覺圖像處理技術指揮撒料位置，由于蒸汽與酒醅的溫度存在溫度差，一旦有微小的蒸汽漏出，都可以通過紅外相機進行捕捉，從而為控制系統提供定位信息，從而驅動機器人運動到漏氣位置，進行酒醅的拋灑，從而覆蓋漏氣點，準確度高，快速補鋪漏氣點，避免漏氣，蒸餾效果好，完全實現智能生產，提升效率，并且提升加工質量。
[0032]3、本機器人基于剛柔動力學、柔性撒料機器人動態仿真、空間動態測量及系統剛度研究、非線性控制策略的研究等內容。根據跟定末端給定軌跡，求取構件名義構型變量，然后將該構型變量作為已知，構建機械手的逆動力學模型，并借助離散傅立葉變換采用數值法求解了關節驅動力矩，并在時域下通過直接數值積分，求解了機械手的彈性構型變量。
[0033]4、本機器人安裝的柔性送料送料端承載平臺，承載平臺高度可控制，有效保證酒醅平緩的灑落在甄桶內，從而使鋪撒的酒醅保持疏松，提升后期蒸餾的加工效果;而且，承載平臺可以自轉，在甄桶內無死角灑料運行。
[0034]5、本發明輸送可精準控制，能夠實現灑料薄、柔、勻，提升出酒率。達到輕撒薄鋪、見氣灑料、灑料點準確、醋面要平以形成松散均勻的微孔結構。
【附圖說明】
[0035]圖1為本發明系統結構不意圖；
[0036]圖2為柔性撒料機器人的結構主視圖；
[0037]圖3為圖2的左視圖；
[0038]圖4為圖3中A-A向剖視圖；
[0039]圖5為圖4中的B部放大圖；
[0040]圖6為柔性撒料機器人另一工作狀態的立體結構示意圖。
[0041]附圖標記表示:I桶蓋吊裝裝置，2紅外相機，3酒醅提升輸送帶，4麥皮輸送機，5酒醅輸送機，6柔性撒料機器人，7甄桶，8電控柜，9冷凝器；
[0042]601立架，602進料斗，603升降架，604—級送料臂，605驅動電機，606齒輪組，607 二級送料臂，608豎直送料臂，609緩沖送料臂，610撒料出口，611基座，612升降驅動裝置，613送料通道，614螺旋送料桿，615送料電機，616傳送帶，617承載平臺，618輥軸。
【具體實施方式】
[0043]下面結合附圖并通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護范圍。
[0044]—種基于柔性撒料機器人的全自動裝甑系統，包括麥皮輸送機4、酒醅輸送機5、酒醅提升輸送帶3、柔性撒料機器人6、甄桶7、紅外相機2、桶蓋吊裝裝置1、冷凝器9以及電控柜8，麥皮輸送機和酒醅輸送機的出料口均連接到酒醅提升輸送帶的進料口，酒醅提升輸送帶的出料口連接柔性撒料機器人6的進料斗；在柔性撒料機器人的工作區域間隔安裝有兩個甄桶3，柔性撒料機器人用于向甄桶內撒入酒醅，甄桶下方安裝有加熱裝置(圖中未標注)；
[0045]在甄桶上方安裝有固定框架并在固定框架上安裝有紅外相機2，該紅外相機可沿固定框架移動，到達待裝料的甄桶正上方;工作時紅外相機的同時采集甄桶內全部范圍的圖像；由于蒸汽與酒醅的溫度存在溫度差，一旦有微小的蒸汽漏出，都可以通過紅外相機進行捕捉，從而為控制系統提供定位信息，從而驅動機器人運動到漏氣位置，進行酒醅的拋灑，從而快速覆蓋漏氣點。
[0046]在每個甄桶的徑向一側均安裝有一個冷凝器8，在冷凝器與甄桶之間均安裝有一桶蓋吊裝裝置I，該桶蓋吊裝裝置用于移動吊裝甄桶的桶蓋便于加料，完成撒料后，桶蓋吊裝裝置將桶蓋扣裝在甄桶上，桶蓋與甄桶密封配合組成的蒸鍋;在桶蓋頂端安裝有一蒸汽導管，該蒸汽導管連接在冷凝器的輸入口，冷凝器一側設置有原酒出口；
[0047]為了保證工作安全，在柔性撒料機器人的工作區域外安裝有防護圍欄。
[0048]在防護圍欄外安裝有電控柜8，該電控柜通過數據導線分別連接麥皮輸送機、酒醅輸送機、酒醅提升輸送帶、柔性撒料機器人、紅外相機、桶蓋吊裝裝置以及冷凝器，本專利申請對于電控系統不作詳細描述。
[0049]柔性撒料機器人的具體結構參見附圖2至附圖5所示，包括基座611、立架601、升降架603、一級送料臂604、二級送料臂607、豎直送料臂608以及緩沖送料臂609，
[0050]在基座611上端豎直安裝里有立架601，立架上驅動安裝有一升降架603，該升降架由升降驅動裝置612驅動沿立架上下移動;在升降架內水平懸臂式安裝有一級送料臂604，該一級送料臂的懸臂端水平轉動安裝有二級送料臂607的一端，二級送料臂的另一端下方封閉安裝有豎直送料臂608的上端，該豎直送料臂為中空的筒形結構，豎直送料臂下端安裝有緩沖送料臂609的一端，緩沖送料臂的另一端安裝有撒料出口 610;
[0051]—級送料臂與二級送料臂之間安裝有轉動控制裝置，由控制系統控制二級送料臂進行水平往復擺動，具體為:一級送料臂與二級送料臂的連接通道的接口密封而且自由轉動，且一級送料臂與二級送料臂之間安裝有齒輪組606，該齒輪組由驅動電機605驅動進行轉動，控制二級送料臂進行水平擺轉；
[0052]在二級送料臂與豎直送料臂之間安裝轉動控制裝置，由控制系統控制豎直送料臂進行自動轉軸，轉動速度和轉動角度可控制，從而帶動緩沖送料臂進行360°旋轉，在甄桶內無死角撒料；
[0053]—級送料臂和二級送料臂均為中空圓筒形結構，一級送料臂上端固裝有一進料斗602用于輸入酒醅;在一級送料臂內同軸安裝有螺旋送料桿614，螺旋送料桿的一端伸出一級送料臂的后端并同軸安裝有送料電機615，螺旋送料桿的另一端下方的一級送料臂上制有送料通道613，該送料通道下端連通二級送料臂607，二級送料臂內同軸安裝有另一螺旋送料桿以及送料電機；
[0054]在豎直送料臂下端出口對應的緩沖送料臂內安裝有一水平設置的承載平臺617，該承載平臺的前后兩側分別安裝有兩個輥軸并且在該兩個輥軸上驅動安裝有一傳送帶616，上方落下的酒醅掉落在傳送帶上，由傳送帶驅動水平移動最終平緩地送出撒料出口。
[0055]本系統的工作方法:
[0056]⑴系統啟動，電控柜發出指令設定待撒料的甄桶，柔性撒料機器人自動調節位置，配合甄桶位置調節送料高度和角度;同時，紅外相機移動到達待撒料的甄桶上方，對甄桶進tx拍攝;
[0057]⑵麥皮輸送機和酒醅輸送機將制備好的酒醅送至酒醅提升輸送帶，酒醅提升輸送帶將酒醅項柔性撒料機器人的進料口輸送；
[0058]⑶柔性撒料機器人向甄桶內進行撒料；
[0059]同時，紅外相機檢測系統實時檢測甄桶內的蒸汽漏氣位置，柔性撒料機器人優先補充酒醅的拋灑，防止漏氣；
[0060]①酒醅通過進料斗進入一級送料臂，一級送料臂內的送料電機驅動螺旋送料桿轉動，定向推送將一級送料臂內的酒醅向前推送；
[0061]②酒醅通過一級送料臂前端的送料通道下落進入二級送料臂，二級送料臂內的螺旋送料桿驅動酒醅向前推送；
[0062]③酒醅落入豎直送料臂，自由下落到緩沖送料臂內，
[0063]④緩沖送料臂內由承載平臺緩沖后有傳送帶水平送出撒料出口，平緩的灑在甄桶內；
[0064]酒醅松散的鋪撒在甄桶內，一級送料臂、二級送料臂以及緩沖送料臂配合轉動，可以靈活地將酒醅送到甄桶內任意位置;送料電機的轉動速度由控制系統智能調節控制；
[0065]⑷升降架向上移動，重復步驟⑶，層層鋪撒酒醅，直至裝滿甄桶；
[0066](5)桶蓋吊裝裝置將桶蓋移動扣裝在甄桶上，桶蓋下沿與甄桶密封配合，甄桶下方安裝有加熱裝置進行加熱；
[0067](5)甄桶內產生蒸汽，通過桶蓋上的蒸汽導管輸入冷凝器，從而冷卻得到原酒，原酒由冷凝器一側的原酒出口輸出。
[0068]盡管為說明目的公開了本發明的實施例和附圖，但是本領域的技術人員可以理解:在不脫離本發明及所附權利要求的精神和范圍內，各種替換、變化和修改都是可能的，因此，本發明的范圍不局限于實施例和附圖所公開的內容。
【主權項】
1.一種基于柔性撒料機器人的全自動裝甑系統，其特征在于:包括麥皮輸送機、酒醅輸送機、酒醅提升輸送帶、柔性撒料機器人、甄桶、紅外相機、桶蓋吊裝裝置、冷凝器以及電控柜，麥皮輸送機和酒醅輸送機的出料口均連接到酒醅提升輸送帶的進料口，酒醅提升輸送帶的出料口連接柔性撒料機器人的進料斗；在柔性撒料機器人的工作區域間隔安裝有甄桶，甄桶下方安裝有加熱裝置； 在甄桶上方安裝有固定框架并在固定框架上安裝有紅外相機;在甄桶的徑向一側均安裝有一個冷凝器，在冷凝器與甄桶之間均安裝有一桶蓋吊裝裝置，在桶蓋頂端安裝有一蒸汽導管，該蒸汽導管連接在冷凝器的輸入口，冷凝器一側設置有原酒出口； 本系統安裝有電控柜，該電控柜通過數據導線分別連接麥皮輸送機、酒醅輸送機、酒醅提升輸送帶、柔性撒料機器人、紅外相機、桶蓋吊裝裝置以及冷凝器。2.根據權利要求1所述的基于柔性撒料機器人的全自動裝甑系統，其特征在于:在柔性撒料機器人的工作區域外安裝有防護圍欄。3.根據權利要求1所述的基于柔性撒料機器人的全自動裝甑系統，其特征在于:柔性撒料機器人包括基座、立架、升降架、一級送料臂、二級送料臂、豎直送料臂以及緩沖送料臂，在基座上端豎直轉動安裝里有立架，立架上驅動安裝有一升降架，該升降架由升降驅動裝置驅動沿立架上下移動;在升降架內水平懸臂式安裝有一級送料臂，該一級送料臂的懸臂端水平轉動安裝有二級送料臂的一端，二級送料臂的另一端下方封閉安裝有豎直送料臂的上端，該豎直送料臂為中空的筒形結構，豎直送料臂下端安裝有緩沖送料臂的一端，緩沖送料臂的另一端安裝有撒料出口。4.根據權利要求3所述的基于柔性撒料機器人的全自動裝甑系統，其特征在于:所述一級送料臂和二級送料臂均為中空圓筒形結構，一級送料臂上端固裝有一進料斗;在一級送料臂內同軸安裝有螺旋送料桿，螺旋送料桿的一端伸出一級送料臂的后端并同軸安裝有送料電機，螺旋送料桿的另一端下方的一級送料臂上制有送料通道，該送料通道下端連通二級送料臂，二級送料臂內同軸安裝有另一螺旋送料桿以及送料電機。5.根據權利要求3所述的基于柔性撒料機器人的全自動裝甑系統，其特征在于:在豎直送料臂下端出口對應的緩沖送料臂內安裝有一水平設置的承載平臺，該承載平臺的前后兩側分別安裝有兩個輥軸并且在該兩個輥軸上驅動安裝有一傳送帶。6.根據權利要求1所述的基于柔性撒料機器人的全自動裝甑系統，其特征在于:本系統的工作方法為: ⑴系統啟動，電控柜發出指令設定待撒料的甄桶，柔性撒料機器人自動調節位置，配合甄桶位置調節送料高度和角度；同時，紅外相機移動到達待撒料的甄桶上方，對甄桶進行拍攝; ⑵麥皮輸送機和酒醅輸送機將制備好的酒醅送至酒醅提升輸送帶，酒醅提升輸送帶將酒醅項柔性撒料機器人的進料口輸送； (3)柔性撒料機器人向甄桶內進行撒料； 同時，紅外相機檢測系統實時檢測甄桶內的蒸汽漏氣位置，柔性撒料機器人優先補充酒醅的拋灑，防止漏氣； ⑷升降架向上移動，重復步驟⑶，層層鋪撒酒醅，直至裝滿甄桶； (5)桶蓋吊裝裝置將桶蓋移動扣裝在甄桶上，桶蓋下沿與甄桶密封配合，甄桶下方安裝有加熱裝置進行加熱； (5)甄桶內產生蒸汽，通過桶蓋上的蒸汽導管輸入冷凝器，從而冷卻得到原酒，原酒由冷凝器一側的原酒出口輸出。7.根據權利要求6所述的基于柔性撒料機器人的全自動裝甑系統，其特征在于:所述步驟⑶的具體步驟為: ①酒醅通過進料斗進入一級送料臂，一級送料臂內的送料電機驅動螺旋送料桿轉動，定向推送將一級送料臂內的酒醅向前推送； ②酒醅通過一級送料臂前端的送料通道下落進入二級送料臂，二級送料臂內的螺旋送料桿驅動酒醅向前推送； ③酒醅落入豎直送料臂，自由下落到緩沖送料臂內， ④緩沖送料臂內由承載平臺緩沖后有傳送帶水平送出撒料出口，平緩的灑在甄桶內。
【文檔編號】C12G3/02GK105925419SQ201610479670
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月22日
【發明人】邢恩宏
【申請人】天津榮新佳科技有限公司