CN108062083B - 一种制造业无人自主上料检测与分拣***及其控制工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制造业无人自主上料检测与分拣***及其控制工艺。本发明包括三层，其中，第一层为一个无人自主智能***总控制器；第一层控制器控制五套子***：第一上料与分拣控制器、第一供料控制器、模拟测试测试***控制器、第二供料控制器、以及第二上料与分拣控制器，五套子***构成第二层控制器；围绕同一检测工位，实现了双向上料、双向定位、双向供料、高效检测、双向复位与双向分拣等控制工艺，大幅度地提升了无人***的工作效率；采用了基于事件驱动的控制程序，允许各子***同时产生自动化动作，灵活地实现各子***并行操作，提升无人***总体运行效率；采用了基于图像识别的智能算法，通过智能算法，实现上料与分拣的精准定位。
Description
技术领域
本发明属于机械自动化领域，具体涉及一种制造业无人自主上料检测与分拣***及其控制工艺。用于实现快速上料、精确检测与差异化分拣工序的自动化与智能化。
背景技术
上料、检测、分类分拣是制造业普遍采用的加工工艺。传统上料和分拣依赖人工，效率低，分拣质量差，经济效益性非常差。例如：冲压领域，操作人员常常因操作过程注意力不集中，在上料或下料过程中，令冲头切割了手臂和手指，社会危害性非常大。
自动化的发展带来了很多新机会，产生了不同的自动上料、送料、下料和分拣***。
自动送料机指能自动的按规定要求和既定程序进行运作，人只需要确定控制的要求和程序，不用直接操作的送料机构。即把物品从一个位置送到另一个位置，期间过程不需人为的干预即可自动准确的完成的机构。一般具有检测装置，送料装置等。主要用于各种材料和工业产品半产品的输送，也能配合下道工序使生产自动化。
自动分拣***一般由自动控制和计算机管理***，自动识别装置，分类机构，主输送装置，前处理设备及分拣道口组成。自动控制和计算机管理***是整个自动分拣的控制和指挥中心，分拣***的各部个的一切动作均由控制***决定。其作用是识别，接收和处理分拣信号，根据分拣信号指示分类机构按一定的规则对产品进行自动分类，从而决定产品的流向。
当上料、定位、进料、检测、分类、分拣等一系列自动化控制过程形成一个循环，不断自主迭代，那么此类***便称为制造无人自主控制***。
围绕光伏电池检测分拣工业案例，进一步说明无人控制***有潜在的实际市场需求。太阳能可再生能源正逐步替代常规能源,成为保护地球生态环境的清洁能源之一。太阳能电池是光伏发电***的重要组成部分,与***的工作效率和发电量有密切关系,提高太阳能电池的能量转换效率可以增加太阳能的利用率。由于实际应用中存在一些因素会对太阳能电池的特性产生影响,这些电池单元之间的特性或者性能不一致或不相近,就可能导致不必要的能源浪费,甚至会出现减少电池寿命的现象。因此,在配置光伏电池阵列时,需要对其特性进行测试,选择满足要求的电池阵列,提高光伏发电***的工作效率。太阳能电池光伏器件伏安特性测试***,属于光电测试装置,能够解决现有测试***必须采用人工操作的方式设定辐照度值、测定辐照度值与测试样品电池过程不能同时进行的问题。已有市场产品，针对光伏电池的特性分析和检测方法研究的基础上,设计了基于低功耗单片机的便携式特性测试仪,对光伏电池单元特性进行测量分析,为各种光伏电池的组装提供科学的数据。然而，这类简易装置无法与规模化光伏电池生产配套，仅适用于抽样检测。
这里公布一种制造业无人自主上料检测与分拣***的控制工艺流程，用于实现快速上料、精确检测与差异化分拣工艺的自动化与智能化。
发明内容
本发明针对制造业无人自主***技术不足，提出一种制造业无人自主上料检测与分拣***及其控制工艺。用于实现快速上料、精确检测与差异化分拣工艺的自动化与智能化。
一种制造业无人自主上料检测与分拣***包括三层，其中，第一层为一个无人自主智能***总控制器；第一层控制器控制五套子***：第一上料与分拣控制器、第一供料控制器、模拟测试测试***控制器、第二供料控制器、以及第二上料与分拣控制器，五套子***构成第二层控制器；第二层的第一上料与分拣控制器用于控制第三层的三个控制器：第一机器人控制器、第一机器手吸盘控制器、第一视觉定位控制器；第二层的第二上料与分拣控制器用于控制第三层的三个控制器：第二机器人控制器、第二机器手吸盘控制器、第二视觉定位控制器；第二层的第一供料控制器用于控制第三层的二个控制器：第一直线导轨控制器、第一托盘吸附装置控制器；第二层的第二供料控制器用于控制第三层的二个控制器：第二直线导轨控制器、第二托盘吸附装置控制器；第二层的模拟测试***控制器进一步用于控制第三层的三类控制器：智能模拟光源控制器、上下料排针控制器以及智能I-V测试控制器。
第一层的无人自主智能***总控制器的作用是通过Ethernet、RS485等通讯协议与其相关联的第二层五个控制器，即第一上料与分拣控制器、第一供料控制器、模拟测试测试***控制器、第二供料控制器、以及第二上料与分拣控制器进行控制信号交互，并分别发送控制指令给第二层五个控制器，从而完成物料取料、上料、定位、进给、检测、复位、分拣等无人自主控制工艺流程。
第二层的第一上料与分拣控制器的作用是通过Ethernet、RS485等通讯协议与第三层的三个控制器，即第一机器人控制器、第一机器手吸盘控制器、第一视觉定位控制器，进行控制信号交互，并分别发送控制指令给第三层的三个控制器，从而完成机械臂定位、机器手拾取物料并通过视觉反馈精确定位物料位置，实现上料、定位与分拣等无人自主控制工艺流程。
第二层的第二上料与分拣控制器的作用与第一上料控制器的作用等同，第二上料控制器与第一上料控制器相互独立的同一类型控制***。
第二层的第一供料控制器的作用是通过Ethernet、RS485等通讯协议与第三层的二个控制器，即第一直线导轨控制器、第一托盘吸附装置控制器，并分别发送控制指令给第三层的二个控制器，令导轨带动托盘平动、托盘吸附物料等无人自主控制工艺流程。
第二层的第二供料控制器的作用与第一供料控制器的作用等同，第二供料控制器与第一供料控制器相互独立的同一类型控制***。
所述第二层的模拟测试***控制器的作用是通过Ethernet，RS485等通讯协议与其相关联的第三层三个控制器，即智能模拟光源控制器、上下料排针控制器、以及智能I-V测试控制器，进行控制信号交互，并分别发送控制指令给第三层三个控制器，从而完成双向排针接触物料正负极、模拟光源发出模拟光、IV信号采集与特性曲线数值处理等无人自主控制工艺流程。
一种制造业无人自主上料检测与分拣***的控制工艺，具体实现如下：
首先，无人自主智能***的控制***运行后，先后对总控制***和子控制***进行初始化，并检验各子控制***是否正常工作；如果工作正常，操作人员可以输入原始控制命令和参数，并启动总控制***；
其次，无人自主智能***的控制***启动后的流程为以事件驱动的方式分别给第二层五个控制器，间接给第三层的控制器发送控制指令；
所谓事件驱动是指，所有子***都处于等待总控制器的控制指令的状态，子***可以并行工作，同时对不同的物料进行不同的控制操作，从而提升控制***的整体工作效率；
最后，当第一上料与分拣控制器接收到无人自主智能***总控制器的指令后上料的控制工艺如下：依次执行第一机器人移动到料盒位置取料，第一机器手吸盘吸附料盒物料，第一摄像头摄取物料空间位置信息、智能图像识别，第一机器手吸盘精准定位后释放物料等无人自主控制命令；若料盒不空，第一机器人等待下一次上料命令；
所述第二上料与分拣控制器接收到无人自主智能***总控制器的指令后上料的控制工艺与第一上料与分拣控制器实现的控制工艺流程一致；
当第一上料与分拣控制器接收到无人自主智能***总控制器的指令后分拣的控制工艺如下：依次执行第一机器人前臂定位到取料位置、第一机器手吸盘拾取物料、第一机器人前臂定位到分拣料箱的位置、第一机器手吸盘释放物料等无人自主控制等，若分拣料箱未满，第一机器人等待下一次上料或分拣命令；
所述第二上料与分拣控制器接收到无人自主智能***总控制器的指令后分拣的控制工艺与第一上料与分拣控制器实现的控制工艺流程一致；
所述第一供料控制器接收到无人自主智能***总控制器的指令后的控制工艺如下：依次执行第一托盘在直线导轨驱动下平移、第一托盘触位后停止等无人自主控制命令；然后第一托盘等待复位命令，如果接到复位命令，第一托盘在直线导轨驱动下平移到初始位置，等待下一次总控制器的指令；
第二供料控制器接收到无人自主智能***总控制器的指令后的控制工艺与第一供料控制器实现的控制工艺流程一致；
面向第一供料机构的模拟测试***控制器接收到无人自主智能***总控制器的指令后的控制工艺如下：依次执行双向探针下行或上行并接触到物料的正负极、触发智能模拟光源发光、I-V测试***信号采集、智能I-V测试信息的数据处理与计算、基于专家***的等级分类算法等无人自主控制命令；
面向第二供料机构的模拟测试***控制器接收到无人自主智能***总控制器的指令后的控制工艺，与面向第一供料机构的模拟测试***控制器实现的控制工艺流程一致；
所述控制***的结束主要有两方面的触发条件，一方面，由于原始物料料盒清空，需要更换新的原始物料；另一方面，由于分拣料盒盛满，需要清空料盒。
本发明的有益效果如下：
本发明实现了无人自主上料、无人自主定位、无人自主供料、无人自主检测、无人自主复位与无人自主分拣等控制工艺，上述控制工艺可自动循环往复，实现了一类面向制造业的无人自主***；围绕同一检测工位，实现了双向上料、双向定位、双向供料、高效检测、双向复位与双向分拣等控制工艺，大幅度地提升了无人***的工作效率；采用了基于事件驱动的控制程序，允许各子***同时产生自动化动作，灵活地实现各子***并行操作，提升无人***总体运行效率；采用了基于图像识别的智能算法，通过智能算法，实现上料与分拣的精准定位。
附图说明
图1本发明的架构示意图。
图2本发明的控制工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种制造业无人自主上料检测与分拣***包括三层，其中，第一层为一个无人自主智能***总控制器；第一层控制器控制五套子***：第一上料与分拣控制器、第一供料控制器、模拟测试测试***控制器、第二供料控制器、以及第二上料与分拣控制器，五套子***构成第二层控制器；第二层的第一上料与分拣控制器用于控制第三层的三个控制器：第一机器人控制器、第一机器手吸盘控制器、第一视觉定位控制器；第二层的第二上料与分拣控制器用于控制第三层的三个控制器：第二机器人控制器、第二机器手吸盘控制器、第二视觉定位控制器；第二层的第一供料控制器用于控制第三层的二个控制器：第一直线导轨控制器、第一托盘吸附装置控制器；第二层的第二供料控制器用于控制第三层的二个控制器：第二直线导轨控制器、第二托盘吸附装置控制器；第二层的模拟测试***控制器进一步用于控制第三层的三类控制器：智能模拟光源控制器、上下料排针控制器以及智能I-V测试控制器。
第一层的无人自主智能***总控制器的作用是通过Ethernet、RS485等通讯协议与其相关联的第二层五个控制器，即第一上料与分拣控制器、第一供料控制器、模拟测试测试***控制器、第二供料控制器、以及第二上料与分拣控制器进行控制信号交互，并分别发送控制指令给第二层五个控制器，从而完成物料取料、上料、定位、进给、检测、复位、分拣等无人自主控制工艺流程。
第二层的第一上料与分拣控制器的作用是通过Ethernet、RS485等通讯协议与第三层的三个控制器，即第一机器人控制器、第一机器手吸盘控制器、第一视觉定位控制器，进行控制信号交互，并分别发送控制指令给第三层的三个控制器，从而完成机械臂定位、机器手拾取物料并通过视觉反馈精确定位物料位置，实现上料、定位与分拣等无人自主控制工艺流程。
第二层的第二上料与分拣控制器的作用与第一上料控制器的作用等同，第二上料控制器与第一上料控制器相互独立的同一类型控制***。
第二层的第一供料控制器的作用是通过Ethernet、RS485等通讯协议与第三层的二个控制器，即第一直线导轨控制器、第一托盘吸附装置控制器，并分别发送控制指令给第三层的二个控制器，令导轨带动托盘平动、托盘吸附物料等无人自主控制工艺流程。
第二层的第二供料控制器的作用与第一供料控制器的作用等同，第二供料控制器与第一供料控制器相互独立的同一类型控制***。
所述第二层的模拟测试***控制器的作用是通过Ethernet，RS485等通讯协议与其相关联的第三层三个控制器，即智能模拟光源控制器、上下料排针控制器、以及智能I-V测试控制器，进行控制信号交互，并分别发送控制指令给第三层三个控制器，从而完成双向排针接触物料正负极、模拟光源发出模拟光、IV信号采集与特性曲线数值处理等无人自主控制工艺流程。
一种制造业无人自主上料检测与分拣***的控制工艺，具体实现如下：
首先，无人自主智能***的控制***运行后，先后对总控制***和子控制***进行初始化，并检验各子控制***是否正常工作；如果工作正常，操作人员可以输入原始控制命令和参数，并启动总控制***；
其次，无人自主智能***的控制***启动后的流程为以事件驱动的方式分别给第二层五个控制器，间接给第三层的控制器发送控制指令；
所谓事件驱动是指，所有子***都处于等待总控制器的控制指令的状态，子***可以并行工作，同时对不同的物料进行不同的控制操作，从而提升控制***的整体工作效率；
最后，当第一上料与分拣控制器接收到无人自主智能***总控制器的指令后上料的控制工艺如下：依次执行第一机器人移动到料盒位置取料，第一机器手吸盘吸附料盒物料，第一摄像头摄取物料空间位置信息、智能图像识别，第一机器手吸盘精准定位后释放物料等无人自主控制命令；若料盒不空，第一机器人等待下一次上料命令；
所述第二上料与分拣控制器接收到无人自主智能***总控制器的指令后上料的控制工艺与第一上料与分拣控制器实现的控制工艺流程一致；
当第一上料与分拣控制器接收到无人自主智能***总控制器的指令后分拣的控制工艺如下：依次执行第一机器人前臂定位到取料位置、第一机器手吸盘拾取物料、第一机器人前臂定位到分拣料箱的位置、第一机器手吸盘释放物料等无人自主控制等，若分拣料箱未满，第一机器人等待下一次上料或分拣命令；
所述第二上料与分拣控制器接收到无人自主智能***总控制器的指令后分拣的控制工艺与第一上料与分拣控制器实现的控制工艺流程一致；
所述第一供料控制器接收到无人自主智能***总控制器的指令后的控制工艺如下：依次执行第一托盘在直线导轨驱动下平移、第一托盘触位后停止等无人自主控制命令；然后第一托盘等待复位命令，如果接到复位命令，第一托盘在直线导轨驱动下平移到初始位置，等待下一次总控制器的指令；
第二供料控制器接收到无人自主智能***总控制器的指令后的控制工艺与第一供料控制器实现的控制工艺流程一致；
面向第一供料机构的模拟测试***控制器接收到无人自主智能***总控制器的指令后的控制工艺如下：依次执行双向探针下行或上行并接触到物料的正负极、触发智能模拟光源发光、I-V测试***信号采集、智能I-V测试信息的数据处理与计算、基于专家***的等级分类算法等无人自主控制命令；
面向第二供料机构的模拟测试***控制器接收到无人自主智能***总控制器的指令后的控制工艺，与面向第一供料机构的模拟测试***控制器实现的控制工艺流程一致；
所述控制***的结束主要有两方面的触发条件，一方面，由于原始物料料盒清空，需要更换新的原始物料；另一方面，由于分拣料盒盛满，需要清空料盒。
Claims (1)
1.一种制造业无人自主上料检测与分拣***,其特征在于包括三层，其中，第一层为一个无人自主智能***总控制器；第一层控制器控制五套子***：第一上料与分拣控制器、第一供料控制器、模拟测试***控制器、第二供料控制器、以及第二上料与分拣控制器，五套子***构成第二层控制器；第二层的第一上料与分拣控制器用于控制第三层的三个控制器：第一机器人控制器、第一机器手吸盘控制器、第一视觉定位控制器；第二层的第二上料与分拣控制器用于控制第三层的三个控制器：第二机器人控制器、第二机器手吸盘控制器、第二视觉定位控制器；第二层的第一供料控制器用于控制第三层的二个控制器：第一直线导轨控制器、第一托盘吸附装置控制器；第二层的第二供料控制器用于控制第三层的二个控制器：第二直线导轨控制器、第二托盘吸附装置控制器；第二层的模拟测试***控制器进一步用于控制第三层的三类控制器：智能模拟光源控制器、上下料排针控制器以及智能I-V测试控制器；
第一层的无人自主智能***总控制器的作用是通过通讯协议与其相关联的第二层五个控制器，即第一上料与分拣控制器、第一供料控制器、模拟测试***控制器、第二供料控制器、以及第二上料与分拣控制器进行控制信号交互，并分别发送控制指令给第二层五个控制器，从而完成无人自主控制工艺：物料取料、上料、定位、进给、检测、复位、分拣；
第二层的第一上料与分拣控制器的作用是通过通讯协议与第三层的三个控制器，即第一机器人控制器、第一机器手吸盘控制器、第一视觉定位控制器，进行控制信号交互，并分别发送控制指令给第三层的三个控制器，从而完成机械臂定位、机器手拾取物料并通过视觉反馈精确定位物料位置，实现无人自主控制工艺：上料、定位与分拣；
第二层的第二上料与分拣控制器的作用与第一上料控制器的作用等同，第二上料控制器与第一上料控制器相互独立的同一类型控制***；
第二层的第一供料控制器的作用是通过通讯协议与第三层的二个控制器，即第一直线导轨控制器、第一托盘吸附装置控制器，并分别发送控制指令给第三层的二个控制器，从而完成无人自主控制工艺：导轨带动托盘平动、托盘吸附物料；
第二层的第二供料控制器的作用与第一供料控制器的作用等同，第二供料控制器与第一供料控制器相互独立的同一类型控制***；
第二层的模拟测试***控制器的作用是通过通讯协议与其相关联的第三层三个控制器，即智能模拟光源控制器、上下料排针控制器、以及智能I-V测试控制器，进行控制信号交互，并分别发送控制指令给第三层三个控制器，从而完成无人自主控制工艺：双向排针接触物料正负极、模拟光源发出模拟光、IV信号采集与特性曲线数值处理；
所述***的结束有两方面的触发条件，一方面，由于原始物料料盒清空，需要更换新的原始物料；另一方面，由于分拣料盒盛满，需要清空料盒；
该***具体控制工艺实现如下：
首先，无人自主智能***的控制***运行后，先后对总控制***和子控制***进行初始化，并检验各子控制***是否正常工作；如果工作正常，操作人员输入原始控制命令和参数，并启动总控制***；
其次，无人自主智能***的控制***启动后的流程为以事件驱动的方式分别给第二层五个控制器，间接给第三层的控制器发送控制指令；
所谓事件驱动是指，所有子***都处于等待总控制器的控制指令的状态，子***可以并行工作，同时对不同的物料进行不同的控制操作，从而提升控制***的整体工作效率；
最后，当第一上料与分拣控制器接收到无人自主智能***总控制器的指令后上料的控制工艺如下：依次执行第一机器人移动到料盒位置取料，第一机器手吸盘吸附料盒物料，第一摄像头摄取物料空间位置信息、智能图像识别，第一机器手吸盘精准定位后释放物料的无人自主控制命令；若料盒不空，第一机器人等待下一次上料命令；
所述第二上料与分拣控制器接收到无人自主智能***总控制器的指令后上料的控制工艺与第一上料与分拣控制器实现的控制工艺流程一致；
当第一上料与分拣控制器接收到无人自主智能***总控制器的指令后分拣的控制工艺如下：依次执行第一机器人前臂定位到取料位置、第一机器手吸盘拾取物料、第一机器人前臂定位到分拣料箱的位置、第一机器手吸盘释放物料的无人自主控制，若分拣料箱未满，第一机器人等待下一次上料或分拣命令；
所述第二上料与分拣控制器接收到无人自主智能***总控制器的指令后分拣的控制工艺与第一上料与分拣控制器实现的控制工艺流程一致；
所述第一供料控制器接收到无人自主智能***总控制器的指令后的控制工艺如下：依次执行第一托盘在直线导轨驱动下平移、第一托盘触位后停止的无人自主控制命令；然后第一托盘等待复位命令，如果接到复位命令，第一托盘在直线导轨驱动下平移到初始位置，等待下一次总控制器的指令；
第二供料控制器接收到无人自主智能***总控制器的指令后的控制工艺与第一供料控制器实现的控制工艺流程一致；
面向第一供料机构的模拟测试***控制器接收到无人自主智能***总控制器的指令后的控制工艺如下：依次执行双向探针下行或上行并接触到物料的正负极、触发智能模拟光源发光、I-V测试***信号采集、智能I-V测试信息的数据处理与计算、基于专家***的等级分类算法的无人自主控制命令；
面向第二供料机构的模拟测试***控制器接收到无人自主智能***总控制器的指令后的控制工艺，与面向第一供料机构的模拟测试***控制器实现的控制工艺流程一致。
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