[0001] 本发明涉及化纤包装技术领域，具体涉及一种用于丝饼分级拣选的可追溯包装系统及其控制方法。

[0002] 在氨纶、芳纶等化纤丝饼生产工艺中，需要通过对产品外观、重量等指标进行检测，进而判定产品等级，并将同一等级的产品装入同一纸箱内。同时，为了确保产品物化指标均匀一致，通常对于不同批次、品类的丝饼要装入不同的纸箱内。

[0003] 现有包装系统虽能够实现丝饼自动包装工作，但很难满足多批次、多品类产品的同时包装要求，在多数情况下，需要人工针对不同批次产品提前做好包装计划，并由人工进行预检，效率很低，且容易出错。此外，由于现有包装系统人为介入多道程序，系统工作极易受到较多的人为干扰因素影响，当出现产品质量问题时，很难明确问题原因。因此，亟需一种用于丝饼分级拣选的可追溯包装系统及其控制方法。

[0062] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0063] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0064] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0065] 下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

[0066] 如图1所示，根据本发明提供的一种用于丝饼分级拣选的可追溯包装系统，包括控制系统、多条丝饼包装线及不合格品下线系统4、空纸箱供给系统5和产品输送及贴标封箱系统7；其中，多条丝饼包装线平行于丝饼包装工序方向设置，多条丝饼包装线共用不合格品下线系统4、空纸箱供给系统5和产品输送及贴标封箱系统7；丝饼包装线包括沿丝饼包装工序方向依次设置的上丝系统1、丝饼检测输送系统2、丝饼分拣编组输送系统3和丝饼装箱及残箱存取系统6；上丝系统1、丝饼检测输送系统2、丝饼分拣编组输送系统3、丝饼装箱及残箱存取系统6、不合格品下线系统4、空纸箱供给系统5和产品输送及贴标封箱系统7均与控制系统连接；控制系统内设置数字孪生模块，数字孪生模块用于构建与各系统相对应的数字孪生模型并反向模拟各系统的运行状态；上丝系统12包括上丝机器人3，上丝机器人12用于抓取丝饼02至丝饼检测输送系统2；丝饼检测输送系统2包括输送机构及在输送机构上设置的丝饼外观检测机构及丝饼重量检测机构；丝饼分拣编组输送系统3包括分拣机器人31、一等品编组输送机32、二等品编组输送机33，分拣机器人31将输送机构末端的丝饼02分拣为一等品或二等品并输送至一等品编组输送机32或二等品编组输送机33、将丝饼02分拣为不合格品并输送至不合格品下线系统4；丝饼装箱及残箱存取系统6包括装箱机器人62及在装箱机器人62两侧分别设置的装箱及残箱存取装置，装箱及残箱存取装置均包括装箱辊道线61及残箱存取机构63，两条装箱辊道线61分别用于承接一等品编组输送机32、二等品编组输送机33输送的一等品和二等品，残箱存取机构用于将未装满的残箱暂存以及重新放置到装箱辊道线61上。

[0067] 在该实施例中，通过设置上丝系统1、丝饼检测输送系统2、丝饼分拣编组输送系统3、丝饼装箱及残箱存取系统6、不合格品下线系统4、空纸箱供给系统5和产品输送及贴标封箱系统7及控制系统，控制系统内设置数字孪生模块，通过数字孪生模块构建与各系统相对应的数字孪生模型并反向模拟各系统的运行状态；在实际包装时，仅需人工将丝车01上的丝饼02批次信息录入到控制系统，系统即可在无人介入的情况下自动完成外观检测、称重、等级判定分选、编组包装等一系列过程，并在各道工序执行过程中动态生成用于追溯的生产信息；通过丝饼分拣编组输送系统3、丝饼装箱及残箱存取系统6，可在生产过程中随时更换批次，系统能够根据不同批次自动排产，而无需人工做多批次、多品类丝饼包装计划，大大降低了人工劳动强度，并完全避免了由于人为失误导致的生产数据错误或丢失。

[0068] 具体的：

[0069] 如图2所示，在上述实施例中，优选地，丝车01上沿横向和纵向布置有若干数量的丝车杆03，该丝车杆03上套设有若干数量的丝饼02，每个丝车杆03均向上倾斜一定角度，以防止丝饼02从丝车杆03上脱出。

[0070] 如图3‑4所示，在上述实施例中，优选地，上丝系统1还包括拔丝机11及控制系统输入终端13，通过人工或AGV小车将装有丝饼02的丝车01放置到拨丝机11上；拔丝机11上设有可前后移动的拔块机构111，该拔块机构111可将丝车01上的丝饼02逐层拔出；上丝机器人12用于将拔出的丝饼02抓取至输送机构；控制系统输入终端13用于人工将丝车01上的丝饼
02产品信息录入到控制系统内。控制系统可在上丝机器人12完成上丝操作后同步丝饼02的位置信息。

[0071] 如图5所示，在上述实施例中，优选地，输送机构为检测拨链输送机21；检测拨链输送机21沿丝饼包装工序方向设置，检测拨链输送机21上安装有多个用于固定丝饼的定位块24，检测拨链输送机21通过伺服电机驱动，且该伺服电机连接有编码器；伺服电机、编码器均与控制系统连接，控制系统可根据检测拨链输送机21上的定位块24的移动更新每个丝饼
02的位置信息；丝饼外观检测机构包括视觉检测机22，其包括若干组围绕丝饼02设置的工业相机，以便对丝饼02进行全方位拍照，若干组工业相机可通过支架设置在检测拨链输送机21上，若干组工业相机的检测结果上传至控制系统。

[0072] 如图6、7所示，在上述实施例中，优选地，丝饼重量检测机包括称重机23，称重机23包括设置在检测拨链输送机21上的架体231，以及通过升降气缸232可沿竖直方向可升降的安装在该架体231上的多个托板233，每个托板233处均设置有称重传感器；多个称重传感器的检测结果上传至控制系统。控制系统根据多个称重传感器和若干组工业相机的检测结果对检测拨链输送机21上丝饼02进行等级分类，以分为一等品、二等品及不合格品，即经视觉检测及称重后的丝饼02由检测拨链输送机21向后输送至末端。此时，检测拨链输送机21末端的每个丝饼02的批次、等级及其所在位置等信息均已存储在控制系统中。

[0073] 如图8所示，在上述实施例中，优选地，一等品编组输送机32、二等品编组输送机33均平行于丝饼02包装工序方向设置，一等品编组输送机32及二等品编组输送机33上均设有多个用于固定丝饼02的定位块24，控制系统根据一等品编组输送机32及二等品编组输送机33上的定位块24的移动更新每个丝饼02的位置信息；分拣机器人31根据控制系统的丝饼02的等级划分，将一等品和二等品分别放置在一等品编组输送机32、二等品编组输送机33上、将不合格品放置到不合格品下线系统4上。

[0074] 如图9所示，在上述实施例中，优选地，不合格品下线系统4包括下线机器人44、循环辊道线41及在循环辊道线41上循环移动的多个丝饼托盘42，循环辊道线41垂直于丝饼包装工序方向设置，且在本实施例中，循环辊道线41及丝饼托盘42位于检测拨链输送机21、一等品编组输送机32、二等品编组输送机33的下方。多个丝饼托盘42用于临时存放不合格品，每个丝饼托盘42上均设有用于区别身份的二维码或条形码；循环辊道线41的一端设置下线机器人44；下线机器人44与分拣机器人31位置均设有用于读取丝饼托盘42上二维码或条形码的第一扫码器43；分拣机器人31将不合格放置到空的丝饼托盘42上，此时位于分拣机器人处的第一扫码器43读取丝饼托盘42上二维码或条形码，并将该丝饼信息与丝饼托盘42上的二维码或条形码绑定，上传至控制系统；承载丝饼02的丝饼托盘42循环输送至下线机器人44位置后，下线机器人44处的第一扫码器43读取丝饼托盘42上二维码或条形码，并将丝饼托盘42上的不合格放置到丝车01上，此时，控制系统同步该不合格品在丝车01上的具体位置信息，并将该不合格品信息与对应的丝饼托盘42的二维码或条形码解绑，待丝车01装满不合格品后，控制系统输出终端45可将丝车01上所有不合格品的信息打印出来，由人工查阅和处理。

[0075] 如图10所示，在上述实施例中，优选地，空纸箱供给系统5包括开箱机51、箱体输送线52和挡箱推箱机构，其中，箱体输送线52垂直于丝饼包装工序方向设置，且箱体输送线52对应每条装箱辊道线61的位置均设有挡箱推箱机构，挡箱推箱机构用于将箱体输送线52上的空箱推送至对应的装箱辊道线61上；开箱机51的输出端与箱体输送线52的输入段连接，箱体输送线52上沿其输送方向依次设置有喷码机53及第二扫码器54，喷码机53用于对经由开箱机51输出的空箱喷印用于定义其临时身份的临时码，第二扫码器54用于识别临时码并上传至控制系统。开箱机51及挡箱推箱机构均为现有设计，字词不做赘述。

[0076] 如图11所示，在上述实施例中，优选地，两条装箱辊道线61均沿丝饼包装工序方向设置，两条装箱辊道线61的输出端与产品输送及贴标封箱系统7相连；装箱机器人62抓取一等品编组输送机32、二等品编组输送机33输出的一等品或二等品，并将其放置到对应的装箱辊道线61上的包装箱内；两个残箱存取机构分别设置在对应的装箱辊道线61的一侧，残箱存取机构包括残箱存取机63及若干个用于存放不同批次箱体的残箱货架64，残箱存取机63用于将装箱辊道线61上未装满的残箱放置到残箱货架64暂存，同时该残箱8的位置、残箱
8中丝饼数量及其所在位置信息被同步到控制系统内；残箱货架64可根据需要布置若干个货位，用于暂存若干批次的残箱8；待相同批次的丝饼02再次到达装箱辊道线61的装箱位后，残箱存取机63将残箱8再次放回至装箱辊道线61上，由装箱机器人62进行补位装箱。

[0077] 如图12所示，在上述实施例中，优选地，残箱存取机63包括沿残箱货架64长度方向铺设的第一滑动部631，在第一滑动部631上滑动设置的托架组件，该托架组件包括托架板632，该托架板632壳滑动的安装在第二滑动部634上，且第二滑动部634垂直于第一滑动部
631设置，第二滑动部634可升降的安装在升降部633上，该托架板632通过第一滑动部631、第二滑动部634及升降部633可实行托架板632对残箱货架64各个位置的残箱的取放；在本实施例中，第一滑动部631、第二滑动部634及升降部633均可通过采用伸缩气缸或电动伸缩杆与滑轨结合实现。

[0078] 如图13所示，在上述实施例中，优选地，产品输送及贴标封箱系统7包括满箱辊道线71，满箱辊道线71垂直于丝饼包装工序方向设置，且连接每条装箱辊道线61的出口端；满箱辊道线71的出口端沿其输送方向依次设置有第三扫码器72、贴标机73及封箱机74,第三扫码器72用于识别箱体上的临时码，并上传至控制系统，控制系统通过贴标机73打印出正式标签并粘贴在箱体上，且将临时码覆盖；封箱机74用于将箱体进行封闭。至此，丝饼01的包装工作完成，只要扫描箱体上的正式标签，即可查阅到箱中所有丝饼01的详细生产信息，从而实现产品追溯功能。

[0079] 在上述实施例中，优选地，控制系统包括MES系统及与MES系统连接的PLC系统，该MES系统内通过数字孪生模块构建与各系统相对应的数字孪生模型，该MES系统与第一扫码器43、第二扫码器54及第三扫码器72连接，该MES系统通过PLC系统控制各系统具体动作，并根据PLC系统的执行动作反馈向数字孪生模型提供数据以实现数字孪生模型对各系统的运行状态的反向模拟，该MES系统及数字孪生模块实现数字孪生模型的构建及工况的模拟原理为现有技术，在此不做赘述。

[0080] 根据本发明提供的另一种用于丝饼分级拣选的可追溯包装系统的控制方法，其应用于上述的可追溯包装系统，包括：，

[0081] 步骤S1、人工通过控制系统输入终端13，将丝车01上的丝饼02产品批次信息录入控制系统内；

[0082] 步骤S2、控制系统控制上丝机器人22逐层抓取丝车01上的丝饼02并放置到输送机构上，同时同步丝饼02的位置信息；

[0083] 在步骤S2中，同步丝饼02的位置信息，该位置信息包括该丝饼02是丝车01的第几根丝车杆03的第几个丝饼02，该该丝饼02的位置信息将与其在输送机构及装入箱体中的各道工序的位置相对应。

[0084] 步骤S3、输送机构带动丝饼02依次向后输送，丝饼外观检测机构及丝饼重量检测机构对丝饼02的外观及重量进行检测，并将检测结果上传至控制系统；控制系统根据输送机构的移动更新每个丝饼02的位置信息、根据丝饼外观检测机构及丝饼重量检测机构的检测结果对丝饼02的等级进行分类；

[0085] 步骤S4、控制系统控制分拣机器人31对输送机构输出端的丝饼02进行分拣，并将一等品、二等品及不合格品分别抓取至一等品编组输送机32、二等品编组输送机33及不合格品下线系统4，控制系统根据一等品编组输送机32、二等品编组输送机33的移动更新其上面的每个丝饼02的位置信息；

[0086] 在步骤S4中，具体包括：

[0087] 若为新批次，分拣机器人31根据装箱的编组顺序将一等品、二等品按照直接放置到一等品编组输送机32和二等品编组输送机33上，该编组顺序按照箱体内每层可放置的丝饼02的数量及位置设置，本实施例中的编组顺序按照4*3进行编组(如图14所示)；

[0088] 若为已有批次，控制系统根据未装满的残箱8内的丝饼01数量及其所在的位置信息，控制分拣机器人31在对应的一等品编组输送机32或二等品编组输送机33上进行补位放置；在实际补位时，当A批次丝饼02包装完后更换为B批次，如果A批次最后一箱没装满，则A批次的残箱8将暂时放在残箱货架上，如之前A批次残箱8中有编号1‑4共4个丝饼02(如图15所示)，此时分拣机器人31将会按照5‑12共8个丝饼放置到对应的一等品编组输送机32或二等品编组输送机33上(如图16所示)，其余已有丝饼02位置将做空位处理；

[0089] 步骤S5、控制系统根据丝饼装箱及残箱存取系统6的供箱请求，控制空纸箱供给系统5向提出请求的丝饼装箱及残箱存取系统6中对应的装箱辊道线61提供喷印有临时身份二维码或条形码的箱体；

[0090] 在步骤S5中，还包括:通过第二扫码器54对临时身份二维码或条形码扫描并上传至控制系统，控制系统将对应的箱体信息与提出请求的丝饼装箱及残箱存取系统6进行绑定；

[0091] 步骤S6、控制系统控制装箱机器人62分别抓取一等品或二等品至对应的装箱辊道线61上的箱体内，并同步各丝饼02在箱体内的位置信息；装满后的箱体由装箱辊道线输送至产品输送及贴标封箱系统；未装满的残箱8由残箱存取机构暂存，控制系统同步更新残箱8的位置、箱体中的丝饼02数量及其所在的位置信息，待相同批次丝饼02再次到达装箱位，残箱存取机构将箱体取出并重新放置到装箱辊道线61，控制系统控制装箱机器人62对箱体进行补位装箱；

[0092] 步骤S7、控制系统控制产品输送及贴标封箱系统7对装满后的箱体进行打标及封箱。

[0093] 在步骤S7中，还包括：通过第三扫码器72对装满后的箱体上的临时身份二维码或条形码扫描并上传至控制系统，控制系统生成含有箱体中所有丝饼信息的正式二维码或条形码，并由贴标机73打印覆盖在临时身份二维码或条形码上。

[0094] 在上述实施例中，优选地，在步骤S4中，不合格品下线系统4的具体方法包括：

[0095] 分拣机器人31将不合格放置到空的丝饼托盘42上，此时位于分拣机器人处的第一扫码器43读取丝饼托盘42上二维码或条形码，并将该丝饼信息与丝饼托盘42上的二维码或条形码绑定，上传至控制系统；

[0096] 承载丝饼02的丝饼托盘42循环输送至下线机器人44位置后，下线机器人44处的第一扫码器43读取丝饼托盘42上二维码或条形码，并将丝饼托盘42上的不合格放置到丝车01上，此时，控制系统同步该不合格品在丝车01上的具体位置信息，并将该不合格品信息与对应的丝饼托盘42的二维码或条形码解绑；

[0097] 待丝车01装满不合格品后，控制系统输出终端45可将丝车01上所有不合格品的信息打印出来，由人工查阅和处理。

[0098] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。