CN106444674A - 冲压五轴直立式机械手多机互联控制方法及冲压生产线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冲压五轴直立式机械手多机互联控制方法及冲压生产线，通过CAN控制总线及视觉检测***实行集中管理、分散控制，主控制器通过CAN控制总线分别控制位于同一生产线上的五轴直立式机械手及冲压机床的运作，通过第一动作捕捉摄像头及第二动作捕捉摄像头分别监测第一五轴直立式机械手、第二五轴直立式机械手的动作是否到位，以及第一冲压机床与第二冲压机床冲压时是否处于安全状态；第三产品质量检测装置的摄像头对冲压的产品进行尺寸及外观检测，三维激光扫描仪对冲压产品进行冲压结构的检测，检测生产的冲压产品的合格与否，实现自动化生产。本发明还公开了冲压生产线，其设有直立式机械手。
Description
技术领域
本发明涉及机械自动化控制的技术领域，具体涉及一种冲压五轴直立式机械手多机互联控制方法，及实施该控制方法的冲压生产线。
背景技术
随着现代工业的发展，人们出于提高生产效率，稳定和提高产品质量，改善工人劳动条件，加快实现工业生产机械化和自动化的考虑，发明了机械臂，并把它大量应用于生产过程中，尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，机械臂更是得到了广泛的应用。机械臂是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代工业生产***中的一个重要组成部分。机械臂是工业机器人的一种，它由操作机，控制器，伺服驱动***和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制，可重复编程，能在三维空间完成各种作业的自动化生产设备。
然而，随着招工难等问题的出现，工厂需从人口劳动密集型转型到技术密集型，将自动化、机械化生产代替传统的人工操作。尤其是冲压车间，由于冲压车间的冲压设备在操作时具有一定的危险性，操作工人一不小心就容易受损，严重时造成人员伤亡。
发明内容
本项发明是针对现行技术不足，提供一种冲压五轴直立式机械手多机互联控制方法，通过控制***进行多台冲压五轴直立式机械手及视觉检测***的集中管理、分散控制，分别控制位于同一生产线上不同冲压机床及冲压五轴直立式机械手的运作，并检测生产的冲压产品的合格与否，实现冲压车间全自动化生产，无人化车间，并且效率高、速度快，提高了生产效率及产品合格率，降低了劳动强度，提高了操作人员的安全性。
本发明还提供一种用来实施该控制方法的冲压生产线。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种冲压五轴直立式机械手多机互联控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)在一条冲压生产线上间隔设置第一五轴直立式机械手、第一冲压机床、第二五轴直立式机械手、第二冲压机床、第三五轴直立式机械手；所述五轴直立式机械手设有中心治具、手臂部、水平旋转轴部、手臂翻转部、摆臂部以及基座部；
(2)所述冲压生产线还设置一控制***，所述控制***包括一主控制器及多个从控制器，多个所述从控制器分别设置在五轴直立式机械手与冲床机床内，并控制其动作；
所述控制***通过CAN控制总线将主控制器分别连接五轴直立式机械手及冲压机床的从控制器，形成一CAN总线网络；
(3)所述冲压生产线还设有视觉检测***，所述视觉检测***包括第一动作捕捉摄像头、第二动作捕捉摄像头及第三产品质量检测装置，第一动作捕捉摄像头设置在第一五轴直立式机械手与第一冲床机床的前方，第二动作捕捉摄像头设置在第二五轴直立式机械手与第二冲床机床的前方，第三产品质量检测装置设置在第三五轴直立式机械手的前方；
所述视觉检测***通过CAN控制总线与主控制器连接；
(4)第一五轴直立式机械手从放置原材料的位置吸取钣金件，并将钣金件放置到第一冲床机床的冲压模具内，在第一五轴直立式机械手动作的过程中，第一动作捕捉摄像头捕捉两个信号，信号一为第一五轴直立式机械手的动作信息，信号二为第一冲床机床内冲压模具被放置钣金件后的实时图像；
两个信号通过CAN控制总线传输至主控制器中，
主控制器将信号一的动作信息转换成原始动作轨迹，并将原始动作轨迹与预先内置在主控制器中的比对动作轨迹进行对比：当原始动作轨迹与比对动作轨迹相一致，则执行下一步骤(5)；当原始动作轨迹与比对动作轨迹不一致，则发出警报并停止第一五轴直立式机械手、第一冲床机床的动作，待操作员排除异常；
主控制器同时将信号二的冲压模具实时图像转换成原始模具状态的图像数据，并将原始模具状态的图像数据与预先内置在主控制器中的图像数据进行对比：当原始模具状态的图像数据与预先内置在主控制器中的图像数据相一致，则执行下一步骤(5)；当原始模具状态的图像数据与预先内置在主控制器中的图像数据不一致，则发出警报并停止第一五轴直立式机械手、第一冲床机床的动作，待操作员排除异常；
(5)当步骤(4)中信号一、信号二均无异常时，第一冲床机床对钣金件进行冲压；
冲压完成后第一冲床机床打开冲压模具，第二五轴直立式机械手从第一冲床机床内吸取钣金件，并将钣金件放置到第二冲床机床中，在第二五轴直立式机械手动作的过程中，第二动作捕捉摄像头捕捉两个信号，信号一为第二五轴直立式机械手的动作信息，信号二为第二冲床机床内冲压模具实时图像；
两个信号通过CAN控制总线传输至主控制器中，
主控制器将信号一的动作信息转换成原始动作轨迹，并将原始动作轨迹与预先内置在主控制器中的比对动作轨迹进行对比：当原始动作轨迹与比对动作轨迹相一致，则执行下一步骤(6)；当原始动作轨迹与比对动作轨迹不一致，则发出警报并停止第二五轴直立式机械手、第二冲床机床的动作，待操作员排除异常；
主控制器同时将信号二的冲压模具实时图像转换成原始模具状态的图像数据，并将原始模具状态的图像数据与预先内置在主控制器中的图像数据进行对比：当原始模具状态的图像数据与预先内置在主控制器中的图像数据相一致，则执行下一步骤(6)；当原始模具状态的图像数据与预先内置在主控制器中的图像数据不一致，则发出警报并停止第二五轴直立式机械手、第二冲床机床的动作，待操作员排除异常；
(6)当步骤(5)中信号一、信号二均无异常时，第二冲床机床对钣金件进行冲压；
冲压完成后第二冲床机床打开冲压模具，第三五轴直立式机械手从第二冲床机床中吸取产品后经过第三产品质量检测装置的检测，检测合格的产品放置到成品区，检测不及格产品放置到回收区。
作为进一步改进，所述步骤(6)中，所述第三产品质量检测装置获取冲压产品的产品图片信息，并将产品图片信息输送到主控制器，由主控制器内置的程序计算，对冲压产品进行表面及轮廓扫描，并与内置的合格冲压产品信息对比，判断冲压出来的产品是否合格，主控制器根据判断结果控制第三五轴直立式机械手将冲压产品放置到成品区或者回收区；
其中，冲压产品表面及轮廓扫描包括产品的表面特征扫描以及产品轮廓扫描，产品的表面特征扫描通过第三产品质量检测装置的摄像头对产品表面进行拍照获得产品表面划痕深度与粗糙度，以及获得产品的冲压尺寸精度；
产品轮廓扫描通过第三产品质量检测装置的三维激光扫描仪采集冲压产品空间点位信息，建立物体的三维影像模型。
作为进一步改进，所述的摄像头包括摄像、图像采集、图像处理、CPU、输入输出接口，通过摄像头获得被测产品的图像信号，得到产品图片信息，然后通过A/D转换变成数字信号传送给主控制器中，根据像素分布、亮度和颜色的信息，进行运算来抽取目标图像的特征，然后再根据主控制器预设的判别准则输出判断结果。
作为进一步改进，所述第三产品质量检测装置的摄像头获取的产品图片信息输送到主控制器中，通过二值化运算进行产品图片信息处理，然后利用Blob算法检测产品图片信息中的目标图像的内点和边界点，得出物体的周长、面积，进而计算6个不变矩和圆形度，将这7个数据作为特征量进行识别，进而检测冲压产品的冲压尺寸精度。
作为进一步改进，步骤(3)、(4)、(5)、(6)中的第一五轴直立式机械手、第二五轴直立式机械手与第三五轴直立式机械手内均设有由位置、速度和电流三闭环控制，实现输出速度和距离准确复制输入要求的位置伺服控制装置，电流环保证位置伺服控制装置的电流在动态时为最佳波形，速度环和位置环保证位置伺服控制装置在任何时刻的输出速度和位置准确复制输入信号要求的速度和位置；
电流环由电流采样反馈电路和电流环控制器构成，完成输出转矩控制，速度环由位置检测反馈电路、速度计算和速度环调节器组成，实现无极调速，位置环由外部指定信号和位置环调节器组成，保证定位精度，指定位置脉冲信号作为位置环的输入，位置环调节器的输出作为速度环的输入信号，速度环调节器的输出作为电流环的输入信号，电流环输出三相PWM控制器的开关信号，三个环节相互协调实现位置指令跟随，三个环节的调节器通过模拟控制同PID串联校正实现。
一种实施上述冲压五轴直立式机械手多机互联控制方法的冲压生产线，所述冲压生产线设有直立式机械手，所述直立式机械手上设有中心治具、手臂部、水平旋转轴部、手臂翻转部、摆臂部以及基座部；所述摆臂部设置在基座部上，所述手臂部固定连接在摆臂部上，所述手臂翻转部固定连接在手臂部的横向移动滑块上，所述水平旋转轴部连接在手臂翻转部的前端，所述中心治具固定设置在水平旋转轴部的前端。
作为进一步改进，所述直立式机械手还设有位置伺服控制装置，所述位置伺服控制装置由位置、速度和电流三闭环控制，实现输出速度和距离准确复制输入要求的位置伺服控制装置，电流环保证位置伺服控制装置的电流在动态时为最佳波形，速度环和位置环保证位置伺服控制装置在任何时刻的输出速度和位置准确复制输入信号要求的速度和位置；
电流环由电流采样反馈电路和电流环控制器构成，完成输出转矩控制，速度环由位置检测反馈电路、速度计算和速度环调节器组成，实现无极调速，位置环由外部指定信号和位置环调节器组成，保证定位精度，指定位置脉冲信号作为位置环的输入，位置环调节器的输出作为速度环的输入信号，速度环调节器的输出作为电流环的输入信号，电流环输出三相PWM控制器的开关信号，三个环节相互协调实现位置指令跟随，三个环节的调节器通过模拟控制同PID串联校正实现。
作为进一步改进，所述位置伺服控制装置设置在直立式机械手，直立式机械手内置有伺服电机，所述位置伺服控制装置包括相互电连接的电机专用控制单片机、电流传感器、智能功率IPM模块、永磁同步电机PMSM及增量式磁性编码器，该电机专用控制单片机内置有三相马达驱动模块、A/D转换模块、事件计算器模块。
作为进一步改进，所述中心治具包括手指条、中心治具板、吸盘和金具螺丝头，所述手指条的底部安装有中心治具板，所述中心治具板的底部安装有T型三通，所述吸盘的顶部安装有插芯，所述金具螺丝头的顶部安装有金具。
作为进一步改进，所述水平旋转轴部包括马达安装板二、马达安装板一、马达、马达固定板、带轮二、轴承垫和皮带轮轴，所述马达安装板一的一侧安装有马达安装板二，且马达安装板二安装在马达的底部，所述马达的顶部设置有垫板，且垫板的顶部安装有马达固定板，所述马达固定板安装在马达调整块的一侧，且马达调整块的一侧设置有水平轴调整块，所述水平轴调整块的一侧安装有感应片，所述马达固定板安装在带轮一的底部，且带轮一的一侧设置有带轮二，所述带轮二的底部安装有带轮三，所述马达安装板二的一侧安装有过线盖板，且过线盖板的一侧安装有皮带轮轴，所述皮带轮轴安装在轴承垫的顶部，所述皮带轮轴的顶部安装有轴承，所述轴承垫的底部安装有带轮四，且带轮四的底部设置有治具安装板。
本发明的有益效果：本发明通过CAN控制总线及视觉检测***实行集中管理、分散控制，主控制器通过CAN控制总线分别控制位于同一生产线上的五轴直立式机械手及冲压机床的运作，通过第一动作捕捉摄像头及第二动作捕捉摄像头分别监测第一五轴直立式机械手、第二五轴直立式机械手的动作是否到位，以及第一冲压机床与第二冲压机床冲压时是否处于安全状态，防止冲压时冲压模具内含有除了钣金件之外的其他杂物；第三产品质量检测装置的摄像头对冲压的产品进行尺寸及外观检测，三维激光扫描仪对冲压产品进行冲压结构的检测，检测生产的冲压产品的合格与否，实现自动化生产。
多个直立式机械手上的从控制器通过CAN控制总线连接同一个主处理器，实现高效、同步、集中管理，实时掌控多个直立式机械手的运行情况，实现智能化调配生产。
直立式机械手的摆臂部实现机械手在平面上的摆动动作，手臂翻转部实现水平旋转轴部与手臂部的水平面上的翻转动作，中心治具用于吸取不同形状规格的冲压产品。
下面结合附图与具体实施方式，对本发明进一步详细说明。
附图说明
图1为本实施例的冲压生产线结构示意图；
图2为本实施例的冲压五轴直立式机械手整体结构示意图；
图3为本实施例的位置伺服控制装置的总体控制框图；
图4为本实施例的中心治具的分解结构示意图；
图5为本实施例的水平旋转轴部结构示意图；
图6为图5中A部位放大结构示意图；
图7为图5中B部位放大结构示意图。
图中：11.第一五轴直立式机械手，12.第一冲压机床，13.第二五轴直立式机械手，14.第二冲压机床，15.第三五轴直立式机械手，21.中心治具，22.手臂部，23.水平旋转轴部，24.手臂翻转部，25.摆臂部，26.基座部，211.手指条，212.T型三通，213.中心治具板，214.吸盘，215.插芯，216.金具螺丝头，217.金具，31.手臂梁，32.马达安装板二，33.马达安装板一，34.马达，35.垫板，36.马达固定板，37.马达调整块，38.水平轴调整块，39.水平轴连接板，40.感应片，41.带轮一，42.罩子，43.带轮二，44.双轴减速机，45.带轮三，46.带轮四，47.轴承，48.轴承垫，49.皮带轮轴，50.治具安装板，51.过线盖板。
具体实施方式
实施例，参见图1，本实施例提供的冲压五轴直立式机械手多机互联控制方法，其包括以下步骤：
(1)在一条冲压生产线上间隔设置第一五轴直立式机械手11、第一冲压机床12、第二五轴直立式机械手13、第二冲压机床14、第三五轴直立式机械手15；所述五轴直立式机械手设有中心治具21、手臂部22、水平旋转轴部23、手臂翻转部24、摆臂部25以及基座部26；
(2)所述冲压生产线还设置一控制***，所述控制***包括一主控制器及多个从控制器，多个所述从控制器分别设置在五轴直立式机械手与冲床机床内，并控制其动作；
所述控制***通过CAN控制总线将主控制器分别连接五轴直立式机械手及冲压机床的从控制器，形成一CAN总线网络；
(3)所述冲压生产线还设有视觉检测***，所述视觉检测***包括第一动作捕捉摄像头、第二动作捕捉摄像头及第三产品质量检测装置，第一动作捕捉摄像头设置在第一五轴直立式机械手11与第一冲床机床的前方，第二动作捕捉摄像头设置在第二五轴直立式机械手13与第二冲床机床的前方，第三产品质量检测装置设置在第三五轴直立式机械手15的前方；
所述视觉检测***通过CAN控制总线与主控制器连接；
(4)第一五轴直立式机械手11从放置原材料的位置吸取钣金件，并将钣金件放置到第一冲床机床的冲压模具内，在第一五轴直立式机械手11动作的过程中，第一动作捕捉摄像头捕捉两个信号，信号一为第一五轴直立式机械手11的动作信息，信号二为第一冲床机床内冲压模具被放置钣金件后的实时图像；
两个信号通过CAN控制总线传输至主控制器中，
主控制器将信号一的动作信息转换成原始动作轨迹，并将原始动作轨迹与预先内置在主控制器中的比对动作轨迹进行对比：当原始动作轨迹与比对动作轨迹相一致，则执行下一步骤(5)；当原始动作轨迹与比对动作轨迹不一致，则发出警报并停止第一五轴直立式机械手11、第一冲床机床的动作，待操作员排除异常；
主控制器同时将信号二的冲压模具实时图像转换成原始模具状态的图像数据，并将原始模具状态的图像数据与预先内置在主控制器中的图像数据进行对比：当原始模具状态的图像数据与预先内置在主控制器中的图像数据相一致，则执行下一步骤(5)；当原始模具状态的图像数据与预先内置在主控制器中的图像数据不一致，则发出警报并停止第一五轴直立式机械手11、第一冲床机床的动作，待操作员排除异常；主要防止冲压模具内含有除了钣金件之外的其他杂物；
(5)当步骤(4)中信号一、信号二均无异常时，第一冲床机床对钣金件进行冲压；
冲压完成后第一冲床机床打开冲压模具，第二五轴直立式机械手13从第一冲床机床内吸取钣金件，并将钣金件放置到第二冲床机床中，在第二五轴直立式机械手13动作的过程中，第二动作捕捉摄像头捕捉两个信号，信号一为第二五轴直立式机械手13的动作信息，信号二为第二冲床机床内冲压模具实时图像；
两个信号通过CAN控制总线传输至主控制器中，
主控制器将信号一的动作信息转换成原始动作轨迹，并将原始动作轨迹与预先内置在主控制器中的比对动作轨迹进行对比：当原始动作轨迹与比对动作轨迹相一致，则执行下一步骤(6)；当原始动作轨迹与比对动作轨迹不一致，则发出警报并停止第二五轴直立式机械手13、第二冲床机床的动作，待操作员排除异常；
主控制器同时将信号二的冲压模具实时图像转换成原始模具状态的图像数据，并将原始模具状态的图像数据与预先内置在主控制器中的图像数据进行对比：当原始模具状态的图像数据与预先内置在主控制器中的图像数据相一致，则执行下一步骤(6)；当原始模具状态的图像数据与预先内置在主控制器中的图像数据不一致，则发出警报并停止第二五轴直立式机械手13、第二冲床机床的动作，待操作员排除异常；
(6)当步骤(5)中信号一、信号二均无异常时，第二冲床机床对钣金件进行冲压；
冲压完成后第二冲床机床打开冲压模具，第三五轴直立式机械手15从第二冲床机床中吸取产品后经过第三产品质量检测装置的检测，检测合格的产品放置到成品区，检测不及格产品放置到回收区。
所述步骤(6)中，所述第三产品质量检测装置获取冲压产品的产品图片信息，并将产品图片信息输送到主控制器，由主控制器内置的程序计算，对冲压产品进行表面及轮廓扫描，并与内置的合格冲压产品信息对比，判断冲压出来的产品是否合格，主控制器根据判断结果控制第三五轴直立式机械手15将冲压产品放置到成品区或者回收区；
其中，冲压产品表面及轮廓扫描包括产品的表面特征扫描以及产品轮廓扫描，产品的表面特征扫描通过第三产品质量检测装置的摄像头对产品表面进行拍照获得产品表面划痕深度与粗糙度，以及获得产品的冲压尺寸精度；
产品轮廓扫描通过第三产品质量检测装置的三维激光扫描仪采集冲压产品空间点位信息，建立物体的三维影像模型。
所述的摄像头包括摄像、图像采集、图像处理、CPU、输入输出接口，通过摄像头获得被测产品的图像信号，得到产品图片信息，然后通过A/D转换变成数字信号传送给主控制器中，根据像素分布、亮度和颜色的信息，进行运算来抽取目标图像的特征，然后再根据主控制器预设的判别准则输出判断结果。
所述第三产品质量检测装置的摄像头获取的产品图片信息输送到主控制器中，通过二值化运算进行产品图片信息处理，然后利用Blob算法检测产品图片信息中的目标图像的内点和边界点，得出物体的周长、面积，进而计算6个不变矩和圆形度，将这7个数据作为特征量进行识别，进而检测冲压产品的冲压尺寸精度。
上述步骤(3)、(4)、(5)、(6)中的第一五轴直立式机械手11、第二五轴直立式机械手13与第三五轴直立式机械手15内均设有由位置、速度和电流三闭环控制，实现输出速度和距离准确复制输入要求的位置伺服控制装置，电流环保证位置伺服控制装置的电流在动态时为最佳波形，速度环和位置环保证位置伺服控制装置在任何时刻的输出速度和位置准确复制输入信号要求的速度和位置；
电流环由电流采样反馈电路和电流环控制器构成，完成输出转矩控制，速度环由位置检测反馈电路、速度计算和速度环调节器组成，实现无极调速，位置环由外部指定信号和位置环调节器组成，保证定位精度，指定位置脉冲信号作为位置环的输入，位置环调节器的输出作为速度环的输入信号，速度环调节器的输出作为电流环的输入信号，电流环输出三相PWM控制器的开关信号，三个环节相互协调实现位置指令跟随，三个环节的调节器通过模拟控制同PID串联校正实现。
参见2，本实施例还提供的冲压生产线，所述冲压生产线设有直立式机械手，所述直立式机械手上设有中心治具，所述直立式机械手上设有中心治具21、手臂部22、水平旋转轴部23、手臂翻转部24、摆臂部25以及基座部26；所述摆臂部25设置在基座部26上，所述手臂部22固定连接在摆臂部25上，所述手臂翻转部24固定连接在手臂部22的横向移动滑块上，所述水平旋转轴部23连接在手臂翻转部24的前端，所述中心治具21固定设置在水平旋转轴部23的前端。
参见图3，所述直立式机械手还设有位置伺服控制装置，所述位置伺服控制装置由位置、速度和电流三闭环控制，实现输出速度和距离准确复制输入要求的位置伺服控制装置，电流环保证位置伺服控制装置的电流在动态时为最佳波形，速度环和位置环保证位置伺服控制装置在任何时刻的输出速度和位置准确复制输入信号要求的速度和位置；
电流环由电流采样反馈电路和电流环控制器构成，完成输出转矩控制，速度环由位置检测反馈电路、速度计算和速度环调节器组成，实现无极调速，位置环由外部指定信号和位置环调节器组成，保证定位精度，指定位置脉冲信号作为位置环的输入，位置环调节器的输出作为速度环的输入信号，速度环调节器的输出作为电流环的输入信号，电流环输出三相PWM控制器的开关信号，三个环节相互协调实现位置指令跟随，三个环节的调节器通过模拟控制同PID串联校正实现。
所述位置伺服控制装置设置在直立式机械手内，直立式机械手内置有伺服电机，所述位置伺服控制装置包括相互电连接的电机专用控制单片机、电流传感器、智能功率IPM模块、永磁同步电机PMSM及增量式磁性编码器，该电机专用控制单片机内置有三相马达驱动模块、A/D转换模块、事件计算器模块。
参见图4，所述中心治具21包括手指条、包括手指条211、中心治具板213、吸盘214和金具螺丝头216，手指条211的底部安装有中心治具板213，中心治具板213的底部安装有T型三通212，吸盘214的顶部安装有插芯215，金具螺丝头216的顶部安装有金具217。手指条211固定在中心治具板213上，且手指条211安装在中心治具板213的四角，手指条211上平行排列安装孔，且安装孔的内部设置有滑槽，中心治具板213中间的孔位安装在手臂上，且孔位上设置有螺旋槽，金具螺丝头216固定在金具217上，且金具217的侧面设置有牙孔，且牙孔的深度为2厘米，T型三通212上设置有多位孔，且多位孔呈左右对齐排列安装。在中心治具上设置有手指条，而且手指条上安装有安装孔，能够有效的进行安装，而且操作也极为的方便，增加了设备的功能性，通过在中心治具板上设置有多位条口，而且多位条口设置有多个，等距离排列，使得其他部件安装时更加的方便，使得设备的功能性更强，通过在金具螺丝头上设置有孔槽，并且孔槽的位置等距离设置，一定程度上增加了器件安装时的稳定性，满足人们的需要。
参见图5～7，所述水平旋转轴部23包括马达安装板二32、马达安装板一33、马达34、马达固定板36、带轮二43、轴承垫48和皮带轮轴49，马达安装板一33的一侧安装有马达安装板二32，且马达安装板二32安装在马达34的底部，马达34的顶部设置有垫板35，且垫板35的顶部安装有马达固定板36，马达固定板36安装在马达调整块37的一侧，且马达调整块37的一侧设置有水平轴调整块38，水平轴调整块38的一侧安装有感应片40，马达固定板36安装在带轮一41的底部，且带轮一41的一侧设置有带轮二43，带轮二43的底部安装有带轮三45，马达安装板二32的一侧安装有过线盖板51，且过线盖板51的一侧安装有皮带轮轴49，皮带轮轴49安装在轴承垫48的顶部，皮带轮轴49的顶部安装有轴承47，轴承垫48的底部安装有带轮四46，且带轮四46的底部设置有治具安装板50。通过有水平轴连接板，并且水平轴连接板固定在水平连接板上，通过螺丝可以使马垫板在马达安装板一上滑动，从而起到调节水平轴皮带松紧的作用，通过设置有罩子，使得设备在运行的时候更加的安全，增加了安全性能，使得设备的功能性更强，通过设置有手臂梁，并且手臂梁内部结构为空心型，马达安装板二与手臂梁连接，两块马达安装板一分别装于马达安装板二两边，垫板再装于其上，马达置于马达固定板上，马达固定板安装于垫板槽内，在垫块上固定有马达调整块，通过螺丝可以使马达固定板在垫板内滑动，从而起到调节马达皮带松紧的作用。
本发明并不限于上述实施方式，采用与本发明上述实施例相同或近似方法或装置，而得到的其他冲压五轴直立式机械手多机互联控制方法及直立式机械手，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种冲压五轴直立式机械手多机互联控制方法及冲压生产线，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)在一条冲压生产线上间隔设置第一五轴直立式机械手、第一冲压机床、第二五轴直立式机械手、第二冲压机床、第三五轴直立式机械手；所述五轴直立式机械手设有中心治具、手臂部、水平旋转轴部、手臂翻转部、摆臂部以及基座部；
(2)所述冲压生产线还设置一控制***，所述控制***包括一主控制器及多个从控制器，多个所述从控制器分别设置在五轴直立式机械手与冲床机床内，并控制其动作；
所述控制***通过CAN控制总线将主控制器分别连接五轴直立式机械手及冲压机床的从控制器，形成一CAN总线网络；
(3)所述冲压生产线还设有视觉检测***，所述视觉检测***包括第一动作捕捉摄像头、第二动作捕捉摄像头及第三产品质量检测装置，第一动作捕捉摄像头设置在第一五轴直立式机械手与第一冲床机床的前方，第二动作捕捉摄像头设置在第二五轴直立式机械手与第二冲床机床的前方，第三产品质量检测装置设置在第三五轴直立式机械手的前方；
所述视觉检测***通过CAN控制总线与主控制器连接；
(4)第一五轴直立式机械手从放置原材料的位置吸取钣金件，并将钣金件放置到第一冲床机床的冲压模具内，在第一五轴直立式机械手动作的过程中，第一动作捕捉摄像头捕捉两个信号，信号一为第一五轴直立式机械手的动作信息，信号二为第一冲床机床内冲压模具被放置钣金件后的实时图像；
两个信号通过CAN控制总线传输至主控制器中，
主控制器将信号一的动作信息转换成原始动作轨迹，并将原始动作轨迹与预先内置在主控制器中的比对动作轨迹进行对比：当原始动作轨迹与比对动作轨迹相一致，则执行下一步骤(5)；当原始动作轨迹与比对动作轨迹不一致，则发出警报并停止第一五轴直立式机械手、第一冲床机床的动作，待操作员排除异常；
主控制器同时将信号二的冲压模具实时图像转换成原始模具状态的图像数据，并将原始模具状态的图像数据与预先内置在主控制器中的图像数据进行对比：当原始模具状态的图像数据与预先内置在主控制器中的图像数据相一致，则执行下一步骤(5)；当原始模具状态的图像数据与预先内置在主控制器中的图像数据不一致，则发出警报并停止第一五轴直立式机械手、第一冲床机床的动作，待操作员排除异常；
(5)当步骤(4)中信号一、信号二均无异常时，第一冲床机床对钣金件进行冲压；
冲压完成后第一冲床机床打开冲压模具，第二五轴直立式机械手从第一冲床机床内吸取钣金件，并将钣金件放置到第二冲床机床中，在第二五轴直立式机械手动作的过程中，第二动作捕捉摄像头捕捉两个信号，信号一为第二五轴直立式机械手的动作信息，信号二为第二冲床机床内冲压模具实时图像；
两个信号通过CAN控制总线传输至主控制器中，
主控制器将信号一的动作信息转换成原始动作轨迹，并将原始动作轨迹与预先内置在主控制器中的比对动作轨迹进行对比：当原始动作轨迹与比对动作轨迹相一致，则执行下一步骤(6)；当原始动作轨迹与比对动作轨迹不一致，则发出警报并停止第二五轴直立式机械手、第二冲床机床的动作，待操作员排除异常；
主控制器同时将信号二的冲压模具实时图像转换成原始模具状态的图像数据，并将原始模具状态的图像数据与预先内置在主控制器中的图像数据进行对比：当原始模具状态的图像数据与预先内置在主控制器中的图像数据相一致，则执行下一步骤(6)；当原始模具状态的图像数据与预先内置在主控制器中的图像数据不一致，则发出警报并停止第二五轴直立式机械手、第二冲床机床的动作，待操作员排除异常；
(6)当步骤(5)中信号一、信号二均无异常时，第二冲床机床对钣金件进行冲压；
冲压完成后第二冲床机床打开冲压模具，第三五轴直立式机械手从第二冲床机床中吸取产品后经过第三产品质量检测装置的检测，检测合格的产品放置到成品区，检测不及格产品放置到回收区。
2.根据权利要求1所述的冲压五轴直立式机械手多机互联控制方法，其特征在于，所述步骤(6)中，所述第三产品质量检测装置获取冲压产品的产品图片信息，并将产品图片信息输送到主控制器，由主控制器内置的程序计算，对冲压产品进行表面及轮廓扫描，并与内置的合格冲压产品信息对比，判断冲压出来的产品是否合格，主控制器根据判断结果控制第三五轴直立式机械手将冲压产品放置到成品区或者回收区；
其中，冲压产品表面及轮廓扫描包括产品的表面特征扫描以及产品轮廓扫描，产品的表面特征扫描通过第三产品质量检测装置的摄像头对产品表面进行拍照获得产品表面划痕深度与粗糙度，以及获得产品的冲压尺寸精度；
产品轮廓扫描通过第三产品质量检测装置的三维激光扫描仪采集冲压产品空间点位信息，建立物体的三维影像模型。
3.根据权利要求2所述的冲压五轴直立式机械手多机互联控制方法，其特征在于，所述的摄像头包括摄像、图像采集、图像处理、CPU、输入输出接口，通过摄像头获得被测产品的图像信号，得到产品图片信息，然后通过A/D转换变成数字信号传送给主控制器中，根据像素分布、亮度和颜色的信息，进行运算来抽取目标图像的特征，然后再根据主控制器预设的判别准则输出判断结果。
4.根据权利要求1所述的冲压五轴直立式机械手多机互联控制方法，其特征在于，所述第三产品质量检测装置的摄像头获取的产品图片信息输送到主控制器中，通过二值化运算进行产品图片信息处理，然后利用Blob算法检测产品图片信息中的目标图像的内点和边界点，得出物体的周长、面积，进而计算6个不变矩和圆形度，将这7个数据作为特征量进行识别，进而检测冲压产品的冲压尺寸精度。
5.根据权利要求1所述的冲压五轴直立式机械手多机互联控制方法，其特征在于，步骤(3)、(4)、(5)、(6)中的第一五轴直立式机械手、第二五轴直立式机械手与第三五轴直立式机械手内均设有由位置、速度和电流三闭环控制，实现输出速度和距离准确复制输入要求的位置伺服控制装置，电流环保证位置伺服控制装置的电流在动态时为最佳波形，速度环和位置环保证位置伺服控制装置在任何时刻的输出速度和位置准确复制输入信号要求的速度和位置；
电流环由电流采样反馈电路和电流环控制器构成，完成输出转矩控制，速度环由位置检测反馈电路、速度计算和速度环调节器组成，实现无极调速，位置环由外部指定信号和位置环调节器组成，保证定位精度，指定位置脉冲信号作为位置环的输入，位置环调节器的输出作为速度环的输入信号，速度环调节器的输出作为电流环的输入信号，电流环输出三相PWM控制器的开关信号，三个环节相互协调实现位置指令跟随，三个环节的调节器通过模拟控制同PID串联校正实现。
6.一种实施权利要求1至5之一所述冲压五轴直立式机械手多机互联控制方法的冲压生产线，其特征在于，所述冲压生产线设有直立式机械手，所述直立式机械手上设有中心治具、手臂部、水平旋转轴部、手臂翻转部、摆臂部以及基座部；所述摆臂部设置在基座部上，所述手臂部固定连接在摆臂部上，所述手臂翻转部固定连接在手臂部的横向移动滑块上，所述水平旋转轴部连接在手臂翻转部的前端，所述中心治具固定设置在水平旋转轴部的前端。
7.根据权利要求6所述的冲压生产线，其特征在于，所述直立式机械手还设有位置伺服控制装置，所述位置伺服控制装置由位置、速度和电流三闭环控制，实现输出速度和距离准确复制输入要求的位置伺服控制装置，电流环保证位置伺服控制装置的电流在动态时为最佳波形，速度环和位置环保证位置伺服控制装置在任何时刻的输出速度和位置准确复制输入信号要求的速度和位置；
电流环由电流采样反馈电路和电流环控制器构成，完成输出转矩控制，速度环由位置检测反馈电路、速度计算和速度环调节器组成，实现无极调速，位置环由外部指定信号和位置环调节器组成，保证定位精度，指定位置脉冲信号作为位置环的输入，位置环调节器的输出作为速度环的输入信号，速度环调节器的输出作为电流环的输入信号，电流环输出三相PWM控制器的开关信号，三个环节相互协调实现位置指令跟随，三个环节的调节器通过模拟控制同PID串联校正实现。
8.根据权利要求7所述的冲压生产线，其特征在于，所述位置伺服控制装置设置在直立式机械手，直立式机械手内置有伺服电机，所述位置伺服控制装置包括相互电连接的电机专用控制单片机、电流传感器、智能功率IPM模块、永磁同步电机PMSM及增量式磁性编码器，该电机专用控制单片机内置有三相马达驱动模块、A/D转换模块、事件计算器模块。
9.根据权利要求6所述的直立式机械手，其特征在于，所述中心治具包括手指条、中心治具板、吸盘和金具螺丝头，所述手指条的底部安装有中心治具板，所述中心治具板的底部安装有T型三通，所述吸盘的顶部安装有插芯，所述金具螺丝头的顶部安装有金具。
10.根据权利要求6所述的冲压生产线，其特征在于，所述水平旋转轴部包括马达安装板二、马达安装板一、马达、马达固定板、带轮二、轴承垫和皮带轮轴，所述马达安装板一的一侧安装有马达安装板二，且马达安装板二安装在马达的底部，所述马达的顶部设置有垫板，且垫板的顶部安装有马达固定板，所述马达固定板安装在马达调整块的一侧，且马达调整块的一侧设置有水平轴调整块，所述水平轴调整块的一侧安装有感应片，所述马达固定板安装在带轮一的底部，且带轮一的一侧设置有带轮二，所述带轮二的底部安装有带轮三，所述马达安装板二的一侧安装有过线盖板，且过线盖板的一侧安装有皮带轮轴，所述皮带轮轴安装在轴承垫的顶部，所述皮带轮轴的顶部安装有轴承，所述轴承垫的底部安装有带轮四，且带轮四的底部设置有治具安装板。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 523000 Guangdong city of Dongguan province Dalang Zhen Sha Bu Cun Sha Fu Road No. 83 Applicant after: Bronte robotics, Inc. Address before: 523000 Guangdong city of Dongguan province Dalang Zhen Sha Bu Cun Sha Fu Road No. 83 Applicant before: GUANGDONG BOLANGTE INTELLIGENT EQUIPMENT Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |