CN109933000A - 自动收板控制***、收板装置以及收板方法 - Google Patents
自动收板控制***、收板装置以及收板方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种自动收板控制***、收板装置以及收板方法;其中自动收板控制***,包含PLC子***、MES子***以及OPC服务器以及机器人动作模块;自动收板装置,包含第一机器人、扫描枪、电器控制柜以及上述的自动收板控制***;PLC子***位于扫描枪中,MES子***与OPC服务器模块均位于电器控制柜中,所述机器人动作模块位于第一机器人中。本发明设立有OPC服务器,PLC子***通过连接至对应网口,双方根据西门子以太网协议,配置好读取写入的数据单元,完成OPC通讯链路,解决了MES子***与OPC服务器的数据交互问题。
Description
技术领域
本发明涉及自动化领域、PCB板生产领域,具体地,涉及一种自动收板控制***、收板装置以及收板方法。
背景技术
专利文献CN206244060U公开了一种PCB板自动收板机,包括机架,所述机架左侧设有用于输送PCB板的传送机构,所述传送机构上设有电机,所述电机输出端位于传送机构底部连接有调速轮组,所述机架位于传动辊输出端右侧设置有收板组件,所述收板组件包括动力箱和若干传动轮,所述传动轮与动力箱的动力输出端连接,所述传动轮之间设有传动链条,所述传动链条上并排设置有至少两组间距可调的板夹链,所述板夹链上设有若干用于对位卡紧PCB板的板夹。据该专利文献自述通过传送组件调节收板的速度,利用传动链条上是的板夹链夹持PCB板,PCB板通过传动链条的转动翻转将PCB板在移至传动链条的输出端进行堆叠,完成收板;该收板机结构简单,制造成本低,工作效率高。
但是上述专利文献提供的自动收板机在进行PCB板堆叠时,并未设计相应的缓冲与导向机构,从而会使得PCB板落下时可能受到冲击损坏,或者无法进行整齐堆叠;此外也无法对PCB板堆叠过程进行监控,例如当PCB板的种类较多时,无法准确判断收板操作是否出现差错。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种自动收板控制***、收板装置以及收板方法。
根据本发明提供的自动收板控制***,包含PLC子***、MES子***以及OPC服务器以及机器人动作模块;
PLC子***:获取扫码结果信息;
MES子***:根据扫码结果信息,生成扫码反馈信号;
OPC服务器模块:根据扫码反馈信号,生成收板控制指令;
机器人动作模块:根据收板控制指令,生成收板动作指令。
优选地,所述PLC子***包含PCB板扫码单元及料箱扫码单元,PLC子***采用外部物理IO触发;
PLC子***与OPC服务器模块之间采用西门子以太网协议进行通讯;
OPC服务器模块与机器人动作模块之间采用Profinet协议进行通讯。
本发明还提供了一种自动收板装置,包含第一机器人、扫描枪、电器控制柜以及上述的自动收板控制***;
PLC子***位于扫描枪中,MES子***与OPC服务器模块均位于电器控制柜中,所述机器人动作模块位于第一机器人中。
优选地,还包含物料箱流转机构,物料箱流转机构包含框架结构、输运结构以及真空吸盘机构;所述扫描枪包含物料箱扫描枪;
框架结构上形成有以下流转位置:
空物料箱位:存放空的物料箱;
吸盖位置:真空吸盘机构对物料箱的箱盖进行吸取;
第一扫描位置:物料箱扫描枪对物料箱进行扫描;
装板位置:第一机器人将PCB板装入到物料箱中;
满周转箱位:存放装满PCB板的物料箱;
输运结构将物料箱在多个流转位置之间进行输送。
优选地,所述输运结构包含物料箱垂直提升模组与物料箱水平移动模组;
所述输运结构上配设有物料箱抓手机构。
优选地,所述物流箱流转机构还包含乌龟车,所述框架结构上设置有锁乌龟车气缸机构;
锁乌龟车气缸机构能够对乌龟车的位置进行锁定,并使得位于乌龟车上的空的物料箱处于空物料箱位上。
优选地,还包含第二机器人,所述第二机器人包含收板定位夹具与收板夹具水平移动模组;
收板定位夹具能够将PCB板放置在第一机器人的取料侧。
优选地,还包含吹风除尘机构,扫描枪还包含PCB板扫描枪,PCB板扫描枪安装在吹风除尘机构上;
第一机器人能够将PCB板放置在吹风除尘机构上;
所述第一机器人包含UR机器人,第二机器人包含安川机器人。
优选地,所述框架结构上还设置有光栅与触摸屏。
本发明还提供了一种自动收板方法,包含以下步骤:
步骤S1:乌龟车将空的物料箱运送至空物料箱位后,锁乌龟车气缸机构将乌龟车连接固定;
步骤S2:输运结构将物料箱从空物料箱位输送至吸盖位置,真空吸盘机构将物料箱上面的箱盖吸取掉;
步骤S3:输运结构将物料箱从吸盖位置输运至第一扫描位置,物料箱扫描枪对物料箱进行扫描,OPC服务器模块判断是否扫描成功;若是,则继续执行步骤S4;若否,则中止收板;
步骤S4:第二机器人将PCB板输送至第一机器人的取料侧;
步骤S5:第一机器人取出PCB板,将PCB板移动到吹风除尘机构处进行除尘动作;
步骤S6:第一机器人将PCB板移动至PCB板扫描枪处,PCB板扫描枪对PCB板进行扫描,OPC服务器模块判断是否扫描成功;若是,则返回执行步骤S4,直至物料箱中放满PCB板为止;若否,则中止收板。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1、本发明设立有OPC服务器,PLC子***通过连接至对应网口,双方根据西门子以太网协议,配置好读取写入的数据单元,完成OPC通讯链路,解决了MES子***与OPC服务器的数据交互问题。
2、通过采用UR机器人广泛支持的Profinet协议,完成Profinet设备组网,整个通讯链路的高效和无障碍通讯,解决了UR机器人与设备***端的数据交互问题。
3、通过设计针对不同PCB板类型和收板定位夹具的定位治具,从而实现高成功率放置,解决了安川机器人PCB板的放置的问题。
4、本发明提供的自动收板装置节约占地面积,空间利用率大。
5、提高了现场的管理:自动收板装置采用计算机对产品信息进行准确无误的信息管理,减少了在存储货物中可能会出现的差错,提高了工作效率;同时,自动收板装置在产品装箱时,实现无人操作,搬运工作安全可靠,减少了产品的破损率,提升了产品质量。
6、本发明提供的自动收板装置可以形成先进的生产链,提升了整个SMT产线无人化的步伐;生产能力也得到了大幅度的提升。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为自动收板装置俯视图;
图2为自动收板装置主视图;
图3为自动收板装置左视图;
图4为自动收板方法流程图。
图中示出:
收板定位夹具1 空物料箱位10
收板夹具水平移动模组2 物料箱垂直提升模组11
UR机器人3 物料箱水平移动模组12
PCB板扫描枪4 乌龟车13
吹风除尘机构5 真空吸盘机构14
锁乌龟车气缸机构6 触摸屏15
物料箱扫描枪7 满周转箱位16
电器控制柜8 光栅17
物料箱抓手机构9
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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。
本发明提供了一种自动收板控制***,包含PLC子***、MES子***以及OPC服务器以及机器人动作模块;PLC子***:获取扫码结果信息;MES子***:根据扫码结果信息,生成扫码反馈信号;OPC服务器模块:根据扫码反馈信号,生成收板控制指令;机器人动作模块:根据收板控制指令,生成收板动作指令。
实际应用中,本发明通过采用增加本地服务器,即在服务器上安装KepServer服务器软件,设立OPC服务器,***PLC通过连接至OPC服务器的对应网口,双方根据西门子以太网协议,配置好读取写入的数据单元,完成OPC通讯链路,解决了MES子***与OPC服务器的数据交互问题。
本发明提供了一种自动收板装置,包含第一机器人、扫描枪、电器控制柜8以及自动收板控制***。优选地,PLC子***位于扫描枪中,MES子***与OPC服务器模块均位于电器控制柜8中,所述机器人动作模块位于第一机器人中。优选地,所述第一机器人包含UR机器人3。自动收板控制***通过采用UR机器人3广泛支持的Profinet协议,完成Profinet设备组网,整个通讯链路的高效和无障碍通讯。完成解决了UR机器人与OPC服务器模块的数据交互问题。
如图1至图3所示,自动收板装置还包含物料箱流转机构,物料箱流转机构包含框架结构、输运结构以及真空吸盘机构14;所述扫描枪包含物料箱扫描枪7;框架结构上形成有以下流转位置:空物料箱位10:存放空的物料箱;吸盖位置:真空吸盘机构14对物料箱的箱盖进行吸取;第一扫描位置:物料箱扫描枪7对物料箱进行扫描;装板位置:第一机器人将PCB板装入到物料箱中;满周转箱位16:存放装满PCB板的物料箱。输运结构将物料箱在多个流转位置之间进行输送。值得注意的是,上述流转位置是对物料箱进行相应操作时,物料箱所处位置的定义;不同的两个流转位置在实际空间中的位置可能是一致的;例如,如果在对物料箱进行扫描后不再移动直接在该位置上接收PCB板,则第一扫描位置与装板位置的空间位置是一样的;此外,同一种流转位置在框架结构中可以对应一个或多个空间位置。
实施例中,所述输运结构包含物料箱垂直提升模组11与物料箱水平移动模组12;所述输运结构上配设有物料箱抓手机构9。此外,所述物流箱流转机构还包含乌龟车13,所述框架结构上设置有锁乌龟车气缸机构6;锁乌龟车气缸机构6能够对乌龟车13的位置进行锁定,并使得位于乌龟车13上的空的物料箱处于空物料箱位10上。
自动收板装置还包含第二机器人,所述第二机器人包含收板定位夹具1与收板夹具水平移动模组2;收板定位夹具1能够将PCB板放置在第一机器人的取料侧。优选地,所述第二机器人包含安川机器人。优选地,设置有针对不同PCB板类型和收板定位夹具1的定位治具,从而实现高成功率放置,解决安川机器人PCB板的放置的问题。另外,还设置有吹风除尘机构5,扫描枪还包含PCB板扫描枪4;PCB板扫描枪4安装在吹风除尘机构5上;第一机器人能够将PCB板放置在吹风除尘机构5上。优选地,所述框架结构上还设置有光栅17与触摸屏15。
本发明还提供了一种自动收板方法,如图4所示,包含以下步骤:步骤S1:乌龟车13将空的物料箱运送至空物料箱位10后,锁乌龟车气缸机构6将乌龟车13连接固定;步骤S2:输运结构将物料箱从空物料箱位10输送至吸盖位置,真空吸盘机构14将物料箱上面的箱盖吸取掉;步骤S3:输运结构将物料箱从吸盖位置输运至第一扫描位置,物料箱扫描枪7对物料箱进行扫描,OPC服务器模块判断是否扫描成功;若是,则继续执行步骤S4;若否,则中止收板;步骤S4:第二机器人将PCB板输送至第一机器人的取料侧;步骤S5:第一机器人取出PCB板,将PCB板移动到吹风除尘机构5处进行除尘动作;步骤S6:第一机器人将PCB板移动至PCB板扫描枪4处,PCB板扫描枪4对PCB板进行扫描,OPC服务器模块判断是否扫描成功;若是,则返回执行步骤S4,直至物料箱中放满PCB板为止;若否,则中止收板。
优选实施方式:
开启电器控制柜8,把空箱装在乌龟车13上,并把乌龟车13推到空物料箱位10上,并通过操作触摸屏15,使自动收板控制***初始化,自动收板控制***正常开启后,锁乌龟车气缸机构6启动,乌龟车13与设备连接固定。水平移动模组12移动并通过物料箱抓手机构9抓取位于空物料箱位10上的空的物料箱,垂直提升模组11将物料箱提升到安全高度,再通过水平移动模组12将物料箱移动到真空吸盘机构14下方,等真空吸盘机构14把空箱上面的箱盖吸取掉后,垂直提升模组11移动到物料箱扫描枪7的位置。
等待物料箱扫码单元把扫码结果信息发送给MES子***,并等待MES子***的扫码反馈信号给到OPC服务器模块,OPC服务器模块确认扫描成功,等待UR机器人3放板,如果扫描不成功,自动收板装置就会停止下面的动作。扫描成功后,收板定位夹具1等待产品放到上面,到有PCB板放到收板定位夹具1后,OPC服务器模块通过信号通讯得知收板定位夹具1上有产品,收板夹具水平移动模组2从等板位,移动至UR机器人3取板的位置。当PCB板到达UR机器人3取板的位置后,OPC服务器模块通过信号通讯,令UR机器人3把PCB板取出,移动到吹风除尘机构5的位置处,进行PCB板的除尘动作,等除尘动作完成后,将PCB板移动到PCB板扫描枪4处,等待PCB板扫描枪4把扫描信息发送给MES子***,并等待MES子***的反馈信号给到OPC服务器模块,OPC服务器模块确认扫描成功,UR机器人3直接把抓取的PCB板放到物料箱扫描枪7位置对应的空箱内,循环这样的动作,直到物料箱内的PCB板放满。
两轴桁架机械手(收板夹具水平移动模组2)根据示教计算出所有库位点位(包含取料位或者放料位),根据当前库位的产品箱数执行对应的取放动作,等待UR机器人3将产品放置入物料箱内。物料箱放满之后,解除UR机器人3的允许放板信号,UR机器人3不再进行PCB板的抓取动作。OPC服务器模块与UR机器人的通讯使用工业以太网Profinet协议。物料箱水平移动模组12上方自带旋转气缸单元,用于将安川机器人放置的PCB板输送到UR机器人3取料侧。OPC服务器模块与安川机器人的通讯使用物理IO交互。PCB板扫码单元及物料箱扫码单元均采用外部物理IO触发模式,PLC子***进行触发,MES子***负责读取监听扫码结果信息,将扫码反馈信号实时传递至OPC服务器,PLC子***作为OPC服务器模块的客户端,实时读取当前的扫码结果信息,从而执行接下来的流程工作。两轴桁架机械手搬运物料箱到位后,PLC子***会触发当前的物料箱扫码单元,等待MES子***改写OPC服务器模块中物料箱扫码结果,扫码结果为扫码成功时,才会发送出允许UR机器人放置等信号。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种自动收板控制***,其特征在于,包含PLC子***、MES子***以及OPC服务器以及机器人动作模块;
PLC子***:获取扫码结果信息;
MES子***:根据扫码结果信息,生成扫码反馈信号;
OPC服务器模块:根据扫码反馈信号,生成收板控制指令;
机器人动作模块:根据收板控制指令,生成收板动作指令。
2.根据权利要求1所述的自动收板控制***,其特征在于,所述PLC子***包含PCB板扫码单元及料箱扫码单元,PLC子***采用外部物理IO触发;
PLC子***与OPC服务器模块之间采用西门子以太网协议进行通讯;
OPC服务器模块与机器人动作模块之间采用Profinet协议进行通讯。
3.一种自动收板装置,其特征在于,包含第一机器人、扫描枪、电器控制柜(8)以及权利要求1或2所述的自动收板控制***;
PLC子***位于扫描枪中,MES子***与OPC服务器模块均位于电器控制柜(8)中,所述机器人动作模块位于第一机器人中。
4.根据权利要求3所述的自动收板装置,其特征在于,还包含物料箱流转机构,物料箱流转机构包含框架结构、输运结构以及真空吸盘机构(14);所述扫描枪包含物料箱扫描枪(7);
框架结构上形成有以下流转位置:
空物料箱位(10):存放空的物料箱;
吸盖位置:真空吸盘机构(14)对物料箱的箱盖进行吸取;
第一扫描位置:物料箱扫描枪(7)对物料箱进行扫描;
装板位置:第一机器人将PCB板装入到物料箱中;
满周转箱位(16):存放装满PCB板的物料箱;
输运结构将物料箱在多个流转位置之间进行输送。
5.根据权利要求4所述的自动收板装置,其特征在于,所述输运结构包含物料箱垂直提升模组(11)与物料箱水平移动模组(12);
所述输运结构上配设有物料箱抓手机构(9)。
6.根据权利要求4所述的自动收板装置,其特征在于,所述物流箱流转机构还包含乌龟车(13),所述框架结构上设置有锁乌龟车气缸机构(6);
锁乌龟车气缸机构(6)能够对乌龟车(13)的位置进行锁定,并使得位于乌龟车(13)上的空的物料箱处于空物料箱位(10)上。
7.根据权利要求4所述的自动收板装置,其特征在于,还包含第二机器人,所述第二机器人包含收板定位夹具(1)与收板夹具水平移动模组(2);
收板定位夹具(1)能够将PCB板放置在第一机器人的取料侧。
8.根据权利要求7所述的自动收板装置,其特征在于,还包含吹风除尘机构(5),扫描枪还包含PCB板扫描枪(4),PCB板扫描枪(4)安装在吹风除尘机构(5)上;
第一机器人能够将PCB板放置在吹风除尘机构(5)上;
所述第一机器人包含UR机器人(3),第二机器人包含安川机器人。
9.根据权利要求4所述的自动收板装置,其特征在于,所述框架结构上还设置有光栅(17)与触摸屏(15)。
10.一种自动收板方法,其特征在于,包含以下步骤:
步骤S1:乌龟车(13)将空的物料箱运送至空物料箱位(10)后,锁乌龟车气缸机构(6)将乌龟车(13)连接固定;
步骤S2:输运结构将物料箱从空物料箱位(10)输送至吸盖位置,真空吸盘机构(14)将物料箱上面的箱盖吸取掉;
步骤S3:输运结构将物料箱从吸盖位置输运至第一扫描位置,物料箱扫描枪(7)对物料箱进行扫描,OPC服务器模块判断是否扫描成功;若是,则继续执行步骤S4;若否,则中止收板;
步骤S4:第二机器人将PCB板输送至第一机器人的取料侧;
步骤S5:第一机器人取出PCB板,将PCB板移动到吹风除尘机构(5)处进行除尘动作;
步骤S6:第一机器人将PCB板移动至PCB板扫描枪(4)处,PCB板扫描枪(4)对PCB板进行扫描,OPC服务器模块判断是否扫描成功;若是,则返回执行步骤S4,直至物料箱中放满PCB板为止;若否,则中止收板。
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