包含具有可移動激光組件的機械臂的用于修復(fù)桶的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種用于修復(fù)桶的系統(tǒng)，包括：機械臂；用于挖掘桶的內(nèi)表面的槽刨總成；以及用于測量桶的內(nèi)部輪廓的激光器總成，其中：該槽刨總成固定連接至該機械臂；并且該激光器總成可移動的連接至該槽刨總成，由此為了從空氣懸浮顆粒和來自該槽刨的振動保護該激光器，允許當挖掘該桶時該激光器總成遠離。
【專利說明】包含具有可移動激光組件的機械臂的用于修復(fù)桶的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于修復(fù)桶的系統(tǒng)和方法，特別涉及包含具有可移動激光組件的機械臂的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]用于修復(fù)桶的自動機械系統(tǒng)的細節(jié)已經(jīng)由本 申請人:在諸如國際申請PCT/AU2008/001684和PCT/AU2011/000418中揭露。雖然與現(xiàn)有技術(shù)相比存在改進，但是對這些系統(tǒng)還能作進一步的改進。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)包括用于測繪桶的內(nèi)部輪廓的激光掃描器，以及用于除去該桶的表面層的槽刨；該槽刨的軌跡通過所測得的該桶的輪廓來計算。為了最佳的修復(fù)桶，需要精確的測量和挖掘，使得該激光器和槽刨的校正很重要。
[0004]在第一現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中，該激光掃描器和槽刨兩者都固定連接至機械臂的末端。雖然這種系統(tǒng)確保該激光器和槽刨校正良好，但是當挖掘時使該激光器與該槽刨位于同一處會引起問題。第一個問題是來自該槽刨的振動會損壞該激光掃描器的機械和電子元件，特別是諸如晶體振蕩器的電動機械元件。第二個問題是來自該槽刨的碎片會使該激光掃描器的光路變暗。
[0005]在第二現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中，該激光掃描器和槽刨連接至隔開的機械臂。這種布置確保來自該槽刨的振動和碎片不影響該激光掃描器，然而其引起準確校正該激光掃描器和槽刨的問題。為了進一步妥協(xié)處理這種系統(tǒng)的準確性，其首先需要關(guān)于該激光掃描器設(shè)置該桶，并且然后關(guān)于該槽刨設(shè)置該桶。這樣的系統(tǒng)還帶來擁有兩個機械臂的成本和復(fù)雜性。
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種緩解上述問題的用于修復(fù)桶的系統(tǒng)，或至少向公眾提供一種有用的供替代的選擇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，在本發(fā)明的一形式中提出了一種用于修復(fù)桶的系統(tǒng)，包括:機械臂；用于挖掘桶的內(nèi)表面的槽刨總成；以及用于測量桶的內(nèi)部輪廓的激光器總成，其中:該槽刨總成固定連接至該機械臂；并且該激光器總成可移動的連接至該槽刨總成。
[0008]優(yōu)選的，該系統(tǒng)進一步包括用于當自該槽刨總成分離時接納該激光器總成的支架。
[0009]優(yōu)選的，該支架包含用于覆蓋所述激光器總成的電性接觸的可移動蓋。
[0010]優(yōu)選的，該系統(tǒng)進一步包括壓縮空氣線路，當所述激光器總成處于所述支架中時，所述空氣線路負責(zé)在所述激光器總成的外部光學(xué)元件上吹空氣。
[0011]優(yōu)選的，該系統(tǒng)進一步包括使桶站立于其上的底面以及用于固定所述桶于固定位置中的夾緊機構(gòu)；所述底面包括活動門，所述活動門可自該桶由所述活動門所支持的第一位置移動至該桶未由所述活動門所支持的第二位置。[0012]在本發(fā)明的進一步形式中提出了一種用于修復(fù)桶的方法，包括步驟:可移動的連接激光掃描器至連接有槽刨的機械臂；用該激光掃描器掃描桶的內(nèi)部輪廓；自該機械臂分離該激光器總成；并且用該槽刨根據(jù)從所掃描的該桶的該內(nèi)部輪廓所確定的路徑挖掘該桶的該內(nèi)部。
[0013]優(yōu)選的，該方法進一步包括在掃描該桶的該內(nèi)部輪廓之前使用壓縮空氣清潔所述激光掃描器的步驟。
[0014]優(yōu)選的，該方法進一步包括步驟:當該激光掃描器自該機械臂分離時覆蓋該激光掃描器的電性接觸；以及在連接該激光掃描器至該機械臂之前暴露所述電性接觸。
[0015]可以理解，任一上述的技術(shù)方案，可以包括上述任意其它技術(shù)方案的任意特征，并且根據(jù)情況還可以包括下面所描述實施例的任意特征。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖，通過對本發(fā)明的【具體實施方式】詳細描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案及其有益效果顯而易見。附圖中:
[0017]圖1A為本發(fā)明優(yōu)選實施例的桶修復(fù)系統(tǒng)的透視圖；
[0018]圖1B和IC為該系統(tǒng)的部分視圖，繪示在待修復(fù)的桶下方的活板門在第一和第二位置的細節(jié)；
[0019]圖2為連接有激光器總成的槽刨總成的細節(jié)視圖；
[0020]圖3為該激光器總成的細節(jié)視圖；
[0021]圖4為用于接納該激光器總成的支架的視圖；
[0022]圖5為位于圖4的支架中的激光器總成的視圖；以及
[0023]圖6為圖5的支架連同保護性工具蓋就位的視圖。
[0024]元件列表
[0025]10桶修復(fù)系統(tǒng)
[0026]11機械臂
[0027]12控制系統(tǒng)
[0028]13槽刨總成
[0029]14激光器總成
[0030]15機器人旋轉(zhuǎn)心軸
[0031]16 支架
[0032]18 桶
[0033]20激光位移傳感器
[0034]21激光窗口
[0035]22傳感器窗口
[0036]23激光器托架
[0037]24工具接口
[0038]25工具電性模塊
[0039]26校正凸出物
[0040]27激光器電纜[0041]28校正銷
[0042]30主機接口
[0043]31主機電性模塊
[0044]34底座角板
[0045]36 心軸
[0046]37 穩(wěn)固
[0047]38電性滑環(huán)總成
[0048]40氣動滑環(huán)
[0049]42槽刨驅(qū)動板
[0050]44槽刨馬達
[0051]45槽刨刀
[0052]50支架腿部
[0053]51支架底腳
[0054]52支架平臺
[0055]53工具架
[0056]54校正槽
[0057]55工具蓋
[0058]56旋轉(zhuǎn)致動器
[0059]70 底面
[0060]71機器人支架
[0061]72活板門
[0062]73傳送帶
[0063]74夾緊柱
[0064]75夾緊機構(gòu)
【具體實施方式】
[0065]下面結(jié)合附圖來對本發(fā)明進行詳細說明。在整個附圖和下面的說明中，如果可能，相同的標號將用來指示相同或相近的部分。附圖中所示特定部分的尺寸可能因清晰或圖解的目的而被修改和/或夸大。
[0066]本發(fā)明涉及用于修復(fù)桶18的系統(tǒng)10和方法。如圖1A所示，該桶修復(fù)系統(tǒng)10的主要特征是:在控制系統(tǒng)12控制下的多軸機械臂11 ;固定連接至該機械臂11的末端的槽刨總成13 ;可移動的連接至該槽刨總成13的激光器總成14以及用于接納該激光器總成14的支架16。
[0067]該系統(tǒng)10安裝于圍繞物之中，為了清晰的緣故僅其底面70繪示于圖中。該圍繞物為封閉的以允許提取修復(fù)期間產(chǎn)生的木屑和刨花。該底面包含用于提升該機械臂11到適當工作高度的支架71。該系統(tǒng)還包含用于修復(fù)時牢牢設(shè)置桶的夾緊柱74和夾緊機構(gòu)75。該底面70包含初始時安置桶于其上的兩活板門72。一旦該桶由該夾緊機構(gòu)75固定，該活板門72旋轉(zhuǎn)離開該桶的底部以允許修復(fù)期間產(chǎn)生的任何木屑和刨花通過該桶的底部落下并到傳送帶73上以移除。通過在該桶下方具有空間，還向該激光器總成14提供了間隙，允許執(zhí)行掃描至該桶的底部至始至終該激光器總成的末端不接觸該底面。該活板門72的操作細節(jié)繪示于圖1B和IC中，其中切掉了該底面。該活板門72沿一側(cè)鉸接至該底面并且依靠氣壓傳動裝置(未繪示)定位。
[0068]修復(fù)過程包括兩個主要步驟，掃描和挖掘，兩者都是在控制系統(tǒng)12的控制下在機械臂11的幫助下執(zhí)行。
[0069]該掃描過程期間，該激光器總成14連接至該槽刨總成13并且穿過該桶18的內(nèi)部以準確測量該桶的內(nèi)部輪廓。輪廓信息由該控制系統(tǒng)12存儲。在該掃描過程之前，在壓縮空氣的幫助下清潔該激光器總成以移除任何可能干擾該掃描的粉塵或顆粒。
[0070]掃描該桶后，該激光器總成14自該槽刨總成13分離并且貯存于該支架16上。這樣確保該激光器總成14離開該挖掘過程期間產(chǎn)生的木屑和刨花并且不受該槽刨所產(chǎn)生的軛振動。
[0071]該挖掘過程期間，該槽刨總成13穿過由該控制系統(tǒng)12使用先前存儲的該桶輪廓信息所計算的路徑，以使該槽刨能夠自該桶的內(nèi)表面移除預(yù)定深度(一般為6-8mm)的材料。該圍繞物中維持積極的空氣流動以確保空氣浮塵和刨花不停在該激光器總成14上。
[0072]該槽刨總成13連同所連接的該激光器總成14更詳細的繪示于圖2中。
[0073]該兩個總成通過本領(lǐng)域技術(shù)所熟知的氣動操作的機器人工具交換裝置保持在一起。該工具交換裝置包括在該槽刨總成側(cè)的主機接口 30和在該激光器總成側(cè)的工具接口
24。該主機接口 30上的氣動端口用于接合及釋放將該兩個接口保持在一起的閉鎖機構(gòu)。該接口 30和24連接有當連接至該槽刨總成時允許電性連接至該激光器總成的電性模塊31和25。
[0074]該槽刨總成13的心軸36連接至該機械臂11的末端的旋轉(zhuǎn)心軸15(圖1中可見)；允許該槽刨總成關(guān)于該機械臂旋轉(zhuǎn)整個360度。該槽刨總成包含連接至該機械臂的非旋轉(zhuǎn)部分的穩(wěn)固37，以允許經(jīng)由電性滑環(huán)總成38和氣動滑環(huán)40連接至電性及氣動線路，借助于將該些滑環(huán)總成的固定部分剛性連接至該穩(wěn)固。該心軸36包括穿過該滑環(huán)38和40并且接合該槽刨驅(qū)動板42的軸(被掩蓋)，由此允許所連接的底座角板34關(guān)于該機械臂11旋轉(zhuǎn)。連接至該底座角板34的是具有槽刨刀45的槽刨馬達44以及該激光器總成14所可移動連接至的該主機接口 30。
[0075]圖3繪示自該槽刨總成13分離的激光器總成14。該激光器總成包括:用于連接至該槽刨總成的工具接口 24 ;激光器托架23和激光位移傳感器20。該工具接口 24具有校正凸出物26以確保與該槽刨總成13準確校正以及如下面所討論的允許該激光器總成保持于支架16上的校正銷28。
[0076]該激光位移傳感器20為用于測量距離的現(xiàn)成元件并且包括通過其發(fā)出激光的激光窗口 21以及通過其檢測反射自目標的激光光線的傳感器窗口 22。人們很容易理解為了該傳感器執(zhí)行測量保持該窗口 21和22清潔的需求。
[0077]自該傳感器20經(jīng)由該槽刨總成13使用電性滑環(huán)38并且最終至該控制系統(tǒng)12的電性連接由電纜27 (圖5中可見)和工具電性模塊25提供。
[0078]圖4繪示當未連接至該槽刨總成時用于保持該激光器總成14的支架16。該支架16包括工具架53連接至其的平臺52。該工具架53接納該激光器總成14，該激光器總成的校正銷28安置于校正槽54內(nèi)。設(shè)有工具蓋55以自挖掘該桶時所產(chǎn)生的空氣懸浮顆粒保護該工具接口 24和關(guān)聯(lián)的電性模塊25。該蓋55依靠所連接的轉(zhuǎn)而連接至該平臺52的氣動操作的旋轉(zhuǎn)致動器56定位。該平臺52由通過底腳51固定至該底面的腿部50支持離開該底面。

[0079]圖5繪示放置于該支架16中的激光器總成14，并且圖6繪示該蓋55定位為保護該工具接口 24和電性模塊25。
[0080]該系統(tǒng)的進一步特征是鄰近該支架16設(shè)置的空氣線路(未繪示)，用于鼓風(fēng)清潔該激光位移傳感器20的窗口 21和22，并且由此移除任何可能干擾測量的塵埃。
[0081]在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以使本發(fā)明具有進一步的優(yōu)點和改進。盡管本發(fā)明已經(jīng)通過被認為是最實用和優(yōu)選的實施例來顯示和描述，但其并不是限制本發(fā)明為所揭露的細節(jié)，而是為了與權(quán)利要求的全部范圍一致，從而包括任一和所有的等同裝置和設(shè)備，可以理解，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下可以作出各種改變。整個說明書中任何現(xiàn)有技術(shù)的討論絕不應(yīng)認為是承認這樣的現(xiàn)有技術(shù)是眾所周知的或者形成本領(lǐng)域公知常識的一部分。
[0082]在本發(fā)明
【發(fā)明內(nèi)容】
和權(quán)利要求中，除非上下文要求，否則由于明確的語言或必要的暗示，詞語“包括”表示“包括但不僅限于”，也就是本發(fā)明各種實施例中所詳細說明的特征可以與進一步的特征相聯(lián)系。
【權(quán)利要求】
1.一種用于修復(fù)桶的系統(tǒng)，其特征在于，包括: 機械臂； 用于挖掘桶的內(nèi)表面的槽刨總成；以及 用于測量桶的內(nèi)部輪廓的激光器總成， 其中: 該槽刨總成固定連接至該機械臂；并且該激光器總成可移動的連接至該槽刨總成。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括用于當自該槽刨總成分離時接納該激光器總成的支架。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述支架包含用于覆蓋所述激光器總成的電性接觸的可移動蓋。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括壓縮空氣線路，當所述激光器總成處于所述支架中時，所述空氣線路負責(zé)在所述激光器總成的外部光學(xué)元件上吹空氣。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括使桶站立于其上的底面以及用于固定所述桶于固定位置中的夾緊機構(gòu)；所述底面包括活動門，所述活動門可自該桶由所述活動門所支持的第一位置移動至該桶未由所述活動門所支持的第二位置。
6.一種用于修復(fù)桶的方法，其特征在于，包括步驟:可移動的連接激光掃描器至連接有槽刨的機械臂；用該激光掃描器掃描桶的內(nèi)部輪廓；自該機械臂分離該激光器總成；并且用該槽刨根據(jù)從所掃描的該桶的該內(nèi)部輪廓所確定的路徑挖掘該桶的該內(nèi)部。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，進一步包括在掃描該桶的該內(nèi)部輪廓之前使用壓縮空氣清潔所述激光掃描器的步驟。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，進一步包括步驟:當該激光掃描器自該機械臂分離時覆蓋該激光掃描器的電性接觸；以及在連接該激光掃描器至該機械臂之前暴露所述電性接觸。
【文檔編號】B27H5/00GK103917343SQ201180072505
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2011年8月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月3日
【發(fā)明者】布雷克·唐納德·沃特曼 申請人:多樣桶解決方案有限公司