自动分级破竹机器人
成果类型:: 发明专利,实用新型专利,新技术
发布时间: 2023-10-24 11:28:44
研发竹段在线壁厚定级技术和机械手自动出料分类系统,研制数控自动破竹机,实现竹段自动均匀破竹开片、测厚并按厚度快速分级归类。设备获得大规模成果转化,使用该技术生产销售数控自动破竹机超900台,市场占有率90%以上。2019年7月,经中国林学会成果评价为“技术创新性较强,处于国际领先水平”。
(1)通过PLC控制机器手有效运动,精准确定竹段位置,采用最小二乘法拟合算法竹段直径测量技术,科学等分弧长,解决了人工进料目测直径误差大的问题。(2)根据竹段不同直径,确定适配刀盘,通过智能系统将刀盘自动切换到工位。自动换刀技术换刀速度快、定位精确,实现了竹段直径识别和换刀方式智能化。(3)通过机器手配合V形爪确定竹段轴心与破竹刀盘中心和推竹座中心三点一线及相应算法,实现了智能中心定位,满足竹材破竹工艺要求且同时提高破竹精度和质量。(4)研制的自动分级破竹机器人,实现了机器手竹段自动进料、快速定心、精准连续破竹等功能,提高了竹材破竹分片生产效率和竹材利用率。经国家木工机械质量监督检验中心检测,ASM-G1自动分级破竹机器人破竹能力达到11.2m/min,性能指标符合标准要求,实现了工业化推广应用。
随着社会经济的发展,竹产业的发展也得到广泛重视和关注。竹材具有竹节和中空等特殊构造,有易生虫、霉变和干裂等特性,与木材特性差异较大,因此无论加工工艺还是加工机械,竹材和木材都有很大区别。由于技术和成本等因素的限制,现有的竹工机械大多是简单地从木工机械直接改造而来。目前,在破竹机工作环节中主要还是依靠工人目测选择刀具,并手持竹筒段放在破竹机的刀口处进行冲压破竹,存在严重的安全隐患,而且根据目测竹筒的直径来选择竹筒刀具,存在目测不准确造成浪费的问题。为了解决这些问题,自动破竹机的开发势在必行。该成果研发的研制数控自动破竹机,实现了竹段自动均匀破竹开片、测厚并按厚度快速分级归类,从而大幅提高竹材加工的自动化程度和生产效率,并降低劳动强度,减少安全隐患。与常规方法相比制备过程成本低、环保无污染,符合国家“节能、提质”的发展目标,应用前景广阔。
团队以国家林业和草原局哈尔滨林业机械研究所牵头,联合中国林科院木材工业研究所、湖南省林科院、福建呈祥机械制造有限公司等多家企事业单位,共同组建装备产学研用体系,开展联合技术攻关。国家林业和草原局哈尔滨林业机械研究所、中国林科院木材工业研究所在竹材加工技术设备研究方面均处于国内领先地位。主持了大量国家及省部级科研项目,取得了丰富的科研成果,部分研究成果达到国际先进水平。团队现有正高、副高、中级、博士研究生等核心成员40余人,在全国林业机械研究领域处于领跑地位,构建了梯队合理的林机装备科研人才团队,拥有完备的林机装备产学研体系。团队负责人周建波研究员为中国林科院“林草智能装备卓越创新团队”首席专家,从事林业机械理论研究、科研生产实践20多年,主持开展了大量的林业机械、人造板生产线自动化技术、竹材加工技术与装备等研究工作。主持国家自然科学基金、“十四五”国家重点研发计划和国家林草局应急科技“揭榜挂帅”等重大科技项目10余项。授权专利50余件,发表论文70余篇,出版专著2部,登记软件著作权14项。
针对目前广泛应用的半自动破竹机工作效率低、存在安全隐患等问题,提出了自动破竹机的控制方案,利用顺序控制中广泛应用的PLC技术,实现了竹材自动上料、直径识别、自动换刀、破竹等功能,从而实现了竹材自动连续破竹,大大节省了人力物力,降低了由于人工目测换刀带来的误差,保证了工作人员的人身安全。设备获得大规模成果转化,使用该技术生产销售数控自动破竹机市场占有率90%以上,ASM-G1自动分级破竹机器人破竹能力达到11.2m/min,性能指标符合标准要求,实现了工业化推广应用。自动分级破竹机器人操作简单,自动化程度高,安全系数高,大幅减少了生产安全隐患,同时降低了劳动力成本,提高了生产效率,具有很好的推广价值和使用价值,具有较好的社会效益和经济效益。
技术转化方式灵活,可为技术服务等。