CN109933000B - 自动收板控制***、收板装置以及收板方法 - Google Patents

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

自动收板控制***、收板装置以及收板方法

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 (4)

1.一种自动收板装置，其特征在于，包含第一机器人、扫描枪、电器控制柜(8)以及自动收板控制***；

所述自动收板控制***，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；

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；

所述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；

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；

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)；

所述物料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；

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。

2.根据权利要求1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。

3.根据权利要求1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)。

4.一种自动收板方法，其特征在于，采用权利要求1所述的自动收板控制***，自动收板方法包含以下步骤：

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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