摘要：近年来，玻璃作为一种常用的工艺生产品原料，从包装到存储的过程中，除了自身的物理性质与化学性质，还由于受外界环境、存储实践等因素的影响，玻璃的表面会变暗，形成一种霉状物，影响胶合的同时，对玻璃的质量也会造成一定的影响，因此如何对玻璃进行有效地包装，将外界影响因素降到最低，成为了现下玻璃制造业的重点和难点。经过十几年来的不断探索，采用纸张和喷防霉粉方式包装的优势越发显著，也成为了缓解玻璃表面产生霉状物的重要举措，故此，铺纸系统的优劣对玻璃生产线的自动化作业水平至关重要。本文主要分析了机器视觉系统的定位原理，研究了自动铺纸机的总体设计和技术应用，以期借助机器视觉系统的高精度功能，实现铺纸机准确无误地将纸铺到玻璃上的目的，保障玻璃生产质量的同时，提高生产效率。
关键词：机器视觉系统；自动铺纸机；玻璃；设计与应用
为降低玻璃表面霉状物的形成，采用的喷霉粉以及铺纸的方式是现阶段最有效的方式之一，两者相比的话，前者属于当下的一种技术处理方式，而后者则属于一种传统的工艺处理方式，故此前者具有处理效果好、消费成本低、生产效率与自动化水平程度都较高的优势。但是由于霉粉自身的性质，在玻璃光洁度较高需求的场合，这种防霉处理措施不能满足企业的需求。铺纸处理从最初的人工到如今的半自动、全自动的生产过程，虽然起到了防霉、保护玻璃的功能，但是铺纸机无法与玻璃生产的动态顺序相适应，导致纸张无法完全覆盖玻璃，影响防霉效果，尤其是在采用机械手堆垛的生产过程中更为明显。故为解决上述问题，近年来，科研工作者通过不断地技术研发，提出了采用机器视觉系统定位的技术方式，提高精确度的同时，也提高了生产效率。
一、机器视觉系统的定位原理
机器视觉系统其实简单来说，就是借助当下先进的科学技术，在机器内安装测控眼来替代人眼，对玻璃的生产进行各种的测量和判断。这种机器系统，是现阶段我国玻璃制造业科研人员结合光学、机械、电子、计算机等多重技术方面，研发出的一种新型的玻璃处理系统，这种系统中包含了照明、摄像、图像处理等多个系统以及镜头等多个构件，具有较高的精度，满足铺纸机的生产需求，具体的铺纸机控制系统从机器视觉系统获得数据的精确定位过程如下：
第一，铺纸机的控制系统首先会从机器的视觉系统中获取玻璃中心与辊道中心的距离以及玻璃与辊道的中心夹角的数据；第二，当数据获取完成后，然后通过辊道对两个玻璃进行输送，即铺纸机的控制系统会得到玻璃1中的中心距L1、夹角β以及玻璃2中的中心距L2，夹角α，在进行生产的过程中，行走系统会首先将真空抓手装置1驱动到L3的位置，将真空抓手装置2驱动到L3的位置，使得L3=L1,L4=L2；第三，同时将行走系统的转角进行调控，将其真空抓手装置1网β1处进行偏移，将真空抓手装置2往α1处进行偏移，使得β1=β，α1=α；第四，当完成中心距调整以及偏离角度的调整后，当玻璃在生产过程中，倘若有辊道差un送到抓手装置1（2）处，安装在此位置的光电传感器以会检测到玻璃的边缘，然后发生真空抓手装置1（2）下落——真空发生装置破空——气缸中的驱动真空抓手装置1（2）抬起的这么一个过程，将纸张牢牢地贴紧玻璃，提高精确度的同时，保障了防霉效果的实现。
图1 铺纸机的定位原理
二、自动铺纸机的总体设计
（一）静电发生装置
在玻璃的生产过程中，纸张与其的吸附程度对于后续机械受抓取的成功与否具有重要的影响。故此，为保障达到预期的铺纸效果，通常会在玻璃的表面对其进行静电的施加，使其表面存有一定的静电电荷，具有一定的吸附力，然后将纸张牢牢地吸在玻璃上。基于此，玻璃制造业应该选取性价比较为合适的静电发生装置，保障其质量的同时，满足纸张的吸附效果需求。
（二）切纸系统
为保障纸张的铺设效果，通常企业会选择一张面积较大的纸来进行铺设处理，但是由于纸质的薄性，因此在选取的过程中通常设备会经过掀纸、压纸、吹气等多道工序，影响整个过程的稳定性，故此采用将卷筒机应用于切纸系统，能很好的解决上述问题。切纸系统主要是由送纸系统、切割系统、摊铺系统以及车体组成，在实际的生产过程中，送纸系统主要起到了将卷筒机进行轴固定的这么一个作用，确保纸张在铺设过程中始终保持固定的张力，提高纸张的铺设效果；切割系统则主要是由驱动电磁铁和切纸刀组成，即在切割过程中，切割系统有待位和切割位两处位置，当需要进行切割时，气缸会将整个系统推置切割处，然后安装在切割处的切纸刀就会进行作业，然后当完成切纸作业后，电磁铁、气缸就会回到待位处，进行下一轮工作的准备；摊铺系统就是当切割系统完成工作后，此系统会通过电机到达断纸处，确保后续工作的完成；而切纸系统的车体通常有车轮定位标尺，保障安装和调整位置时，更加方面快捷。
（三）行走定位系统
装置的行走定位系统其实主要包括支撑梁、安装在支撑梁上的导轨、传动齿条、行走电机、驱动转角电机以及提升气缸这几个装置。
（四）真空抓手装置
真空抓手装置主要是由铝合金框架、吸盘组、真空发生器以及破坏系统组成，其中，真空抓手装置的主体结构主要指的是铝合金框架，真空发生器的主要作用就是保障在作业过程中，真空的产生，吸盘组的主要作用其实就是将阀岛组合进行区域的划分，破坏系统的主要作用则是用于破坏抓手各分区的真空。在整个的作业过程中，由阀导组合控制吸盘组进行真空抓手区域划分后，各个分区可独立的进行自我的控制，也可多个系统组合，实现多种规格智障的专区过程。
（五）控制系统
机器视觉的玻璃在进行自动铺纸机的控制时，主要是利用PLC来进行控制的，与其他控制系统相比，PLC控制系统具有操作简单、易改动控制程序等优势，从而使得操作人员在及纸张的铺设过程中，往往只需要考虑玻璃的规格，无须对其他数据进行过多的考量。
三、自动铺纸机的工作原理
自动铺纸机在进行铺纸作业时，通常会经过切纸和抓纸这两个过程，具体的动作顺序如下：
切纸系统：摊铺系统进行摊铺——切纸系统进行切割——摊铺系统回到待位——进行切纸系统工作完成的信息传讯
抓纸：行走系统进行信息的指令——行走系统由待位到抓纸工作位——气缸下压——抓纸——吸真空——进行纸张的提取——回到工作位——给切割系统进行发讯——进行各类信息的调整——光电传感器接受信息——驱动气缸下压——利用破空系统进行对真空进行破坏——提起复位——回到等待位置
四、结束语
综上所述，近年来，随着生产工艺技术水平的不断提高，玻璃作为一项重要的工艺原料，由于应用范围的逐渐扩大，对其的防霉处理措施的关注度也逐渐提高。而经过科研工作者十几年来的不断研发，铺纸处理与喷霉粉处理对于玻璃防霉的效果最为显著，由此受到了玻璃制造业的广泛应用。但是对于玻璃光洁度要求较高的场合，喷霉粉无法满足生产需求，故此近年来，企业加强了对铺纸技术的应用，基于机器视觉系统的在线自动铺纸机研制成功，该项技术的研发在一定程度上不仅提高了传统铺纸工艺的生产效率，同时还极大地提高了铺纸的精度、稳定性和可靠性，进一步提升了我国玻璃制造业的自动化水平。
参考文献
[1]李瑞峰，蔡鹤昊，侯林琪等.玻璃包装线上的自动铺纸机的设计[J].机电工程，2011（12）：152-153.
[2]蔡自新.机器人学基础[M].北京：机械工业出版社，2009（11）：125-131.
[3]张战营.浮法玻璃生产技术与设备[M].背景：化学工业出版社，2010（12）：117-119.
论文作者:彭威
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/9/17
标签：玻璃论文; 系统论文; 抓手论文; 真空论文; 装置论文; 纸机论文; 过程中论文; 《基层建设》2018年第20期论文;