CN105538314A - 自动上下料玻璃机械手控制*** - Google Patents

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黄迎辉
王艳春
薛大为
杨春兰
邓运生
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Abstract

本发明公开了一种自动上下料玻璃机械手控制***，包括有上位机，多个分别与上位机连接的运动控制器，多个与运动控制器对应连接的用于驱动机械手本体运动的伺服电机，安装于每个吸盘架上的视觉传感器，安装于输送带上的旋转编码器和光电开关；旋转编码器、光电开关与上位机连接，任一视觉传感器与对应的运动控制器连接。本发明实现从玻璃架取片放置输送带，加工完成后从输送带上取片到玻璃架的整个循环过程全自动化；机械手与工件输送***为相互独立的模块，可单独使用亦可构成为一个***；***动作流畅，稳定可靠。

Description

自动上下料玻璃机械手控制***
技术领域
本发明涉及玻璃深加工自动化领域，具体是一种自动上下料玻璃机械手控制***。
背景技术
玻璃机械手自动上下料***是机械手应用的一个重要方面，它的出现与广泛应用，可以大大的解放人力资源，减轻劳动强度，实现生产及加工过程的自动化，提高生产效率。随着玻璃深加工技术的不断发展，利用机械手代替人工实现自动上下料已成为一种发展趋势。
在近年来的国际玻璃机械展览会上，国外许多玻璃深加工企业已普遍采用机械手自动上下料装置；国内玻璃深加工企业也开始关注并着手进行相关技术和装置的研发，其中，玻璃机械手自动上下料***的快速、高精度和良好的适应性成为技术难点。根据企业实际生产和发展需要，研究与开发玻璃机械手自动上下料***，提高国产高端制造装备水平具有重要的研究意义和应用价值；同时，对国民经济的发展起到一定的促进作用。因此玻璃机械手自动上下料控制***设计及关键技术研究尤为重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种自动上下料玻璃机械手控制***，机械手与输送带上的传感器配合实现控制，保证玻璃上下料的快速和精准。
本发明的技术方案为：
自动上下料玻璃机械手控制***，其中，所述的机械手包括有机械手本体和安装于机械手本体上的吸盘架，所述的自动上下料玻璃机械手控制***包括有上位机，多个分别与上位机连接的运动控制器，多个与运动控制器对应连接的用于驱动机械手本体运动的伺服电机，安装于每个吸盘架上的视觉传感器，安装于输送带上的旋转编码器和光电开关；所述的旋转编码器、光电开关与上位机连接，任一视觉传感器与对应的运动控制器连接。
所述的多个运动控制器顺次通信连接。
所述的自动上下料玻璃机械手控制***还包括有用于驱动吸盘架上的吸盘抽真空的气动控制模块，所述的气动控制模块包括有与对应运动控制器连接的磁性开关和电磁阀、以及与电磁阀连接的气缸。
所述的自动上下料玻璃机械手控制***还包括有用于驱动输送带运行的变频控制模块，所述的变频控制模块包括有与上位机连接的变频器、以及与变频机连接的三相异步电机。
所述的伺服驱动器的驱动电源采用三相交流电源，包括有隔离开关XQ1、XQ2、XQ3、XQ4，浪涌保护器KF，三相隔离变压器TX，与伺服驱动器SGDV-200A01A、SGDV-5R5A01A、SGDV-2R8A01A连接的伺服滤波器LBQ1、LBQ2、LBQ3；所述的运动控制器通过伺服驱动器与伺服电机连接；所述的隔离开关XQ1的输出端与三相隔离变压器TX的输入端连接，所述的伺服滤波器LBQ1、LBQ2、LBQ3分别与三相隔离变压器TX的输出端连接，所述的浪涌保护器KF连接于隔离开关XQ1的输出端与三相隔离变压器TX的输入端之间的连线上。
所述的运动控制器与对应机械手本体的X、Y、Z轴的伺服驱动器连接。
所述的运动控制器的端子板上连接有X轴、Y轴、Z轴的限位开关KA1-KA6和X轴、Y轴、Z轴的零点开关SG1、SG2和SG3。
本发明的优点：
本发明的上位机对整个***进行控制并对于相关参数进行监控，本发明的运动控制器作为下位机，接收上位机的控制指令，进行处理运算并发送脉冲指令给对应的伺服电机进行运行，机械手本体的运行完全采用自动化控制，无需人为上下料，提供了工作效率，满足上下料的要求；本发明安装于每个吸盘架上的视觉传感器在玻璃抓取的过程中，将抓取的玻璃图像，与其内存中存储的基准图像进行比较，分析出偏离值，运动控制器控制机械手本体自动调整运行轨迹和运行终点位置，将玻璃放置在预定位置，保证玻璃的定位误差在0.05—0.1mm的定位精度内；本发明安装于输送带上的光电开关用于检测玻璃的实际位置，安装于输送带上的旋转编码器通过检测输送带驱动电机的转速间接检测玻璃的运行速度，然后上位机将玻璃的运行速度和实际位置信息传输给对应的运动控制器，运动控制器控制机械手本体的运行速度，使机械手本体上的吸盘架以与玻璃行进相同的速度贴住玻璃一段时间，同时吸盘抽真空将玻璃吸住后提起，实现快速抓取。
附图说明
图1是本发明的结构原理图。
图2是本发明协同工作模式下的结构原理图。
图3是本发明电源的电路图。
图4是本发明运动控制器和伺服驱动器的电路图。
图5是本发明运动控制器的输入输出点接口图。
具体实施方式
见图1，自动上下料玻璃机械手控制***，其中，机械手包括有机械手本体和安装于机械手本体上的吸盘架，自动上下料玻璃机械手控制***包括有上位机1，多个分别与上位机1连接的运动控制器2，多个通过伺服驱动器3与运动控制器2对应连接的用于驱动机械手本体运动的伺服电机4，安装于每个吸盘架上的视觉传感器5，安装于输送带上的旋转编码器6和光电开关7，用于驱动吸盘架上的吸盘抽真空的气动控制模块和用于驱动输送带运行的变频控制模块；旋转编码器6、光电开关7与上位机1连接，任一视觉传感器5与对应的运动控制器2连接，多个运动控制器2顺次通信连接，气动控制模块包括有与对应运动控制器2连接的磁性开关8和电磁阀9、以及与电磁阀9连接的气缸10，变频控制模块包括有与上位机1连接的变频器11、以及与变频机11连接的三相异步电机12。
自动上下料玻璃机械手控制***可以工作在独立模式和同步模式两种模式下，模式选择的依据是玻璃的尺寸和重量。独立模式时，各机械手本体的运动控制器2根据上位机1分配的工作任务，分别控制与之对应的机械手本体，相互之间没有直接联系，也没有主从之分。抓取玻璃时，安装于输送带上的光电开关7用于检测玻璃的实际位置，安装于输送带上的旋转编码器6通过检测输送带驱动电机的转速间接检测玻璃的运行速度，然后上位机1将玻璃的运行速度和实际位置信息传输给对应的运动控制器2，运动控制器2控制机械手本体的运行速度，使机械手本体上的吸盘架以与玻璃行进相同的速度贴住玻璃一段时间，同时吸盘抽真空将玻璃吸住后提起，并按照运动控制器2设定好的运行轨迹和速度将玻璃堆放在玻璃架上；玻璃在抓取过程中可能出现位置偏离，通过吸盘架上的视觉传感器5采集抓取的玻璃图像，与运动控制器2内存中存储的基准图像进行比较，分析出偏离值，运动控制器2自动调整运行轨迹和运行终点位置，将玻璃放置在预定位置，使玻璃的边部自动对齐。另外，机械手本体还可根据每次上下料玻璃的厚度，自动将下一片玻璃的上下料位置向前或向后移，从而取消了传统上下料平台的步退装置，大大简化了设备结构。见图2，工作于同步模式时，上位机1选择其中的一台机械手本体的运动控制器,作为主控制器21，另外一台或多台机械手的运动控制器作为从控制器22，主控制器21调用主控模块,控制与其对应的机械手本体的运动，并与从控制器22之间建立通信连接，使二者工作在同步状态下，从控制器22调用从控模块，接收主控制器21发来的运动信息，如运行轨迹、目标点位置等，按照预先定义好的空间坐标转换表，将其转换为从控制器22的运动信息，并通过计算得出其他运动参数，从而控制与其对应的机械手本体的运动。通过以上方法，实现多台机械手本体的协同动作。
见图3，伺服驱动器的驱动电源采用三相交流电源，包括有隔离开关XQ1、XQ2、XQ3、XQ4，浪涌保护器KF，三相隔离变压器TX，与伺服驱动器SGDV-200A01A、SGDV-5R5A01A、SGDV-2R8A01A连接的伺服滤波器LBQ1、LBQ2、LBQ3；隔离开关XQ1的输出端与三相隔离变压器TX的输入端连接，伺服滤波器LBQ1、LBQ2、LBQ3分别与三相隔离变压器TX的输出端连接，浪涌保护器KF连接于隔离开关XQ1的输出端与三相隔离变压器TX的输入端之间的连线上。隔离开关XQ1、XQ2、XQ3、XQ4实现对***的欠压短路等保护，同时可以方便地实现***电源的通断操作；浪涌保护器KF，当电网中产生的瞬变时，可以对后续的***硬件电路起到瞬态抑制保护作用；三相隔离变压器TX输出供伺服驱动器供电，伺服滤波器LBQ1、LBQ2、LBQ3为伺服驱动器提供安全的交流电压；伺服驱动器SGDV-200A01A、SGDV-5R5A01A、SGDV-2R8A01A为伺服电机提供能源；AC220V风扇为控制***的散热提供保证。
见图4，运动控制器与对应机械手本体的X、Y、Z轴的伺服驱动器连接，运动控制器通过AX1、AX2、AX3端口分别与X、Y、Z轴伺服驱动器的脉冲+方向端口连接，X、Y、Z伺服驱动器通过接收运动控制器发出的控制信号实现对伺服电机的运动控制；运动控制器通过MIS1、MIS2、MIS3端口分别与X、Y、Z轴伺服驱动器的编码器端口连接，X、Y、Z轴伺服驱动器传递编码器反馈信号给运动控制器，实时了解机械手的实际位置。
见图5，GALIL系列运动控制器可支持的信号有I/O、HOME信号以及LIMIT信号,这些信号的接口大多都集中在端子板的PICM62-IN/OUT,它们各有62个端口，这些端口负责部分通用输入输出之外,还负责正负向限位与原点输入这些传感信号处理功能。图5中，行程开关KA1、KA2、KA3、KA4、KA5、KA6为X轴、Y轴、Z轴的限位开关，接近开关SG1、SG2、SG3为X轴、Y轴、Z轴的零点开关。

Claims (7)

1.自动上下料玻璃机械手控制***，所述的机械手包括有机械手本体和安装于机械手本体上的吸盘架，其特征在于：所述的自动上下料玻璃机械手控制***包括有上位机，多个分别与上位机连接的运动控制器，多个与运动控制器对应连接的用于驱动机械手本体运动的伺服电机，安装于每个吸盘架上的视觉传感器，安装于输送带上的旋转编码器和光电开关；所述的旋转编码器、光电开关与上位机连接，任一视觉传感器与对应的运动控制器连接。
2.根据权利要求1所述的自动上下料玻璃机械手控制***，其特征在于：所述的多个运动控制器顺次通信连接。
3.根据权利要求1所述的自动上下料玻璃机械手控制***，其特征在于：所述的自动上下料玻璃机械手控制***还包括有用于驱动吸盘架上的吸盘抽真空的气动控制模块，所述的气动控制模块包括有与对应运动控制器连接的磁性开关和电磁阀、以及与电磁阀连接的气缸。
4.根据权利要求1所述的自动上下料玻璃机械手控制***，其特征在于：所述的自动上下料玻璃机械手控制***还包括有用于驱动输送带运行的变频控制模块，所述的变频控制模块包括有与上位机连接的变频器、以及与变频机连接的三相异步电机。
5.根据权利要求1所述的自动上下料玻璃机械手控制***，其特征在于：所述的伺服驱动器的驱动电源采用三相交流电源，包括有隔离开关XQ1、XQ2、XQ3、XQ4，浪涌保护器KF，三相隔离变压器TX，与伺服驱动器SGDV-200A01A、SGDV-5R5A01A、SGDV-2R8A01A连接的伺服滤波器LBQ1、LBQ2、LBQ3；所述的运动控制器通过伺服驱动器与伺服电机连接；所述的隔离开关XQ1的输出端与三相隔离变压器TX的输入端连接，所述的伺服滤波器LBQ1、LBQ2、LBQ3分别与三相隔离变压器TX的输出端连接，所述的浪涌保护器KF连接于隔离开关XQ1的输出端与三相隔离变压器TX的输入端之间的连线上。
6.根据权利要求5所述的自动上下料玻璃机械手控制***，其特征在于：所述的运动控制器与对应机械手本体的X、Y、Z轴的伺服驱动器连接。
7.根据权利要求5或6所述的自动上下料玻璃机械手控制***，其特征在于：所述的运动控制器的端子板上连接有X轴、Y轴、Z轴的限位开关KA1-KA6和X轴、Y轴、Z轴的零点开关SG1、SG2和SG3。
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