CN102491091B - 一种机械手玻璃堆垛系统的堆垛方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及玻璃生产线技术领域，具体地说是一种机械手玻璃堆垛系统的方法。在输送带末端的支架上设有视觉检测系统，视觉检测系统1获取玻璃的大小、位置、速度、等级等信息，并实时传递给管理系统9；管理系统9与单机电气控制系统8的实时通信获知其所处于的工作状态和等待状态，然后根据各机械手2的状态分配任务，并把所分配玻璃的信息传递给获取任务的单机电气控制系统8；获取任务的单机电气控制系统8通过获得的信息，当玻璃运行到其抓取区域时，其控制挡边机构6升起，玻璃定位、获取玻璃片的X坐标和挡边机构工作完毕后，测边装置5工作获取玻璃的Y向坐标值，此时已经完全获得玻璃片的位置信息；本发明可同时抓取多片多规格玻璃。

Description

一种机械手玻璃堆垛系统的堆垛方法

[技术领域]

本发明涉及玻璃生产线技术领域，具体地说是一种机械手玻璃堆垛系统的堆垛方法。

[背景技术]

目前国内外普遍采用的堆垛设备有：水平堆垛机、垂直堆垛机。其中水平堆垛机、垂直堆垛机因其自身结构原理会造成薄板主线拥堵，支线及立交投资增大；且在运行中经常出现提升电机损坏、提升导杆损坏等导致划伤或者打碎玻璃的设备故障，具有玻璃停板正位准确性差，控制复杂，堆垛周期长，故障多的缺点。

因此如今玻璃生产线上渐渐开始采用堆垛机械手。机械手完成抓取动作的玻璃堆垛系统可以在堆垛过程、运行平稳、精度高、周期短、自动化程度高；可以解决玻璃生产线主线拥堵的问题，简化主线控制且无需支线；在老线冷端堆垛改造时无需停产、修改线控或辊道；每台机械手可以对应多个工位，1台机械手可以针对不同规格或等级的玻璃进行堆垛。随着社会的发展、市场的需求、浮法玻璃生产线自动化程度的提高，采用机械手完成抓取动作的玻璃堆垛系统以其独特的优点正逐步取水平堆垛机、垂直堆垛机。

但是堆垛机械手也有其缺点，大多数采用机械手码垛的设备，码垛的整齐度都不算很高，特别是对于面积很大的玻璃，整齐度会相差7,8个mm以上，这对于玻璃这种易碎的产品在运输过程中是致命的；而产生这中问题的主要原因时所搬运物件在机械手基坐标系中的位置误差是较大的。

[发明内容]

本发明的目的是提供一种采用机械手完成抓取动作的玻璃堆垛系统。

为了实现上述目的，本发明设计一种机械手玻璃堆垛系统的堆垛方法，其特征在于：在输送带末端的支架上设有视觉检测系统，视觉检测系统1获取玻璃的大小、位置、速度、等级等信息，并实时传递给管理系统9；管理系统9与单机电气控制系统8的实时通信获知其所处于的工作状态和等待状态，然后根据各机械手2的状态分配任务，并把所分配玻璃的信息传递给获取任务的单机电气控制系统8；获取任务的单机电气控制系统8通过获得的信息，当玻璃运行到其抓取区域时，其控制挡边机构6升起，玻璃定位、获取玻璃片的X坐标和挡边机构工作完毕后，测边装置5工作获取玻璃的Y向坐标值，此时单机电气控制系统8已经完全获得玻璃片的位置信息；单机电气控制系统8控制机械手系统2动作进行抓取，真空吸盘抓手3真空打开吸取玻璃，机械手通过真空吸盘抓手3将玻璃片运行到旋转平台4的玻璃集装架前，单机控制系统8控制真空吸盘抓手3关闭真空并破坏真空，放置玻璃，当玻璃放置完毕后，其再通知机械手2复位到抓取等待位置，等待下一个命令；当旋转平台4上的玻璃达到设定片数时，单机电气控制系统控制其对应的旋转平台旋转180°，通过定位装置精确定位；系统根据玻璃的等级选择把玻璃放置在左侧还是左右侧的旋转平台；并进行如此循环。

预先获取信息，由视觉系统的传感器将信号导入到计算机的管理系统，管理系统进行分配任务、定位和在线精确定位、机械手完成抓取动作、旋转平台精确定位放置。

抓取动作由机械手完成，所述的机械手的数量及与之相应的装置根据需求设置。

分配任务由计算机管理系统获取信息后进行分配任务。

预先定位玻璃是在输送带上设有挡边机构，通过管理系统获取玻璃精确的位置值（X,Y）；通过抓取方式完成静态抓取。

挡边装置上设有行程可读气缸及光电传感器组，用于获取玻璃的Y坐标。

在线定位玻璃，由管理系统通过挡边机构完成，通过管理系统获取玻璃的X坐标。

真空吸盘抓手通过多分区组合构成，使得机械手最多可同时抓取2～3片玻璃并放置。

每台机械手设有两个旋转平台，可以放置两种等级的玻璃。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明采用挡边机构先停板、挡边，X轴方法的定位能达到100%精确；采用安装在辊道上的测边装置测量玻璃片的Y轴位置，由于测量装置为静态，固测量的结果受外界干扰小，获得的Y值精度更高。

本发明采用了挡边机构、测边装置这些预先测位设备，获得了精度很高的玻璃位置坐标，故大大提高了玻璃在集装架上精确、整齐度。

本发明的检查玻璃位置的装置挡边机构、测边装置安装在辊道上，无需安装在真空吸盘抓手上，减轻了机械手的负载，使得运行速度可以更快。另外抓取时玻璃为静态，节省了动态抓取时机械手与玻璃同步过程的时间，大大缩短了堆垛周期。

本发明特有的真空抓手结构，可同时抓取多片多规格玻璃，适应范围广、通用性好。

[附图说明]

图1为本发明为结构示意图。

图中：1、视觉检测系统，2、机械手，3、真空吸盘抓手，4、旋转平台，5、测边装置，6、挡边机构，7、输送辊道，8、单机电气控制系统，9、管理系统。

[具体实施方式]

以下结合附图，对本发明做进一步说明。

如图所示，本发明位于冷端的末端，主要包括视觉检测系统1、机械手2、真空吸盘抓手3、旋转平台4、测边装置5、挡边机构6、输送辊道7、单机电气控制柜8、管理系统9。

视觉检测系统1包括计算机、信号采集器、编码器和线阵光电传感器组、LED光源、安装调节支架等，计算机通过信号采集器分别连接编码器和线阵光电传感器组，线阵光电传感器呈线阵排列，线阵光电传感器组与辊道的运动面相平行，与玻璃的运动方向相垂直，编码器安装在辊道上，LED光源用于对光源进行补充照明，此系统能对大幅面玻璃的位置、尺寸和外形等进行全面检测。

机械手2也称为工业机器人，有六个关节，各关节由伺服电机驱动，这种机器人运动轨迹精确、速度快、可靠。拥有独立的控制系统，通过机械手的试教器编制出适合的轨迹来完成玻璃片从辊道上的抓取到玻璃集装架的放置。

真空吸盘抓手3由铝合金框架、吸盘组、真空及破坏系统组成；铝合金框架为主体结构，通过真空系统的真空发生器产生真空，再由阀岛组合控制吸盘组分为多个分区，破坏系统的阀岛用于破坏抓各分区的真空；各分区均可单独控制，通过分区的组合可以同时实现抓取2～3片玻璃；通过分区的组合可以适应中小片范围内所有玻璃的规格；使用时只需根据玻璃规格选择所需的分区即可。

旋转平台4包括上平台、下底座、回转轴承、驱动装置、定位装置，由安装在底座上电机减速机驱动回转轴承带动上平台旋转，定位装置采用接近开关制动加机械制动，其中机械制动方式为气缸推动紧固在直线导轨所属滑块上的定位块，将其推入安装在上平台上的定位轮中，定位精确。其用于对玻璃集装架的精确定位，从而使机械手能准确的放置玻璃。

测边装置5由行程可读气缸和传感器组成，安装在挡边机构的前面，且与挡边机构一样都安装在辊道的两根辊子之间、辊道上表面的下面。其原理为：一传感器紧固在行程可读气缸的输出轴的前端，当玻璃片处于测边装置的上方时，气缸推动传感器伸出，当传感器感测到玻璃边缘时会发出一个信号此时行程可读气缸记录此时的行程值；且此行程可读气缸和传感器组合为两件对称安装，故可测量纵分两片后同时过来的玻璃片的坐标Y值；结合前面所叙述挡边机构定位玻璃获得X值此值为定值（辊道前进方向为正X轴，与之垂直的方向为Y值）、玻璃板的尺寸大小（视觉检测系统提供）；两片玻璃片的位置在机械手的基坐标系中就精确确定了。机械手就能精确的抓取、放置玻璃了。

挡边机构6由驱动装置、运动装置、长条形挡块等组成；当玻璃运行到挡边机构前方设定距离时，单机电气控制系统控制挡边机构的驱动装置工作，使得长条形挡块升出辊道上表面，挡在玻璃片前进的正前方；同时单机电气控制系统控制玻璃所处的此节辊道电机减速，玻璃片的前端会与长条形挡块轻微接触后停止，此时玻璃的前端与长条形挡块完全平行了。挡边机构完成了停片、校正玻璃的位置；挡边机构上的传感器告知单机电气控制系统工作完毕，当抓取完毕后，挡边机构复位，等待下一周期的工作。

所述输送辊道7，由支梁、传动装置、辊子等组成，用于输送玻璃，分为多节，本方案图中为4节，其中机械手前方也就是挡边机构、测边装置工作区域的辊道为单独一节辊道可独自控制。

所述单机电气控制系统8由PLC、计数模块、变频器等组成，主要用于控制与之对应的真空吸盘抓手上的阀岛、挡边机构、测边装置、旋转平台等；并能与管理系统通信相互传递数据信息，指挥机械手抓取等。本方案图中共有两套，这两套系统独自工作；工作原理及方式完全一致不再叙述。

所述管理系统9，主体为一台工业计算机，通过通信网络来获取视觉检测系统的信息并管理各独立运行的机械手系统。

本发明具体操作如下：

本发明视觉检测系统1获取玻璃的大小、位置、速度、等级等信息，并实时传递给管理系统9；管理系统9与单机电气控制系统8的实时通信获知其所处于的状态（工作状态、等待状态），然后根据各机械手2的状态分配任务，并把所分配玻璃的信息传递给获取任务的单机电气控制系统8（本方案只列出两套）；获取任务的单机电气控制系统8通过获得的信息，当玻璃运行到其抓取区域时，其控制挡边机构6升起，玻璃定位、获取玻璃片的X坐标，挡边机构6工作完毕后，测边装置5工作获取玻璃的Y向坐标值，此时单机电气控制系统8已经完全获得玻璃片的位置信息；单机电气控制系统8控制机械手系统2动作进行抓取，真空吸盘抓手3真空打开吸取玻璃，机械手通过真空吸盘抓手3将玻璃片运行到旋转平台4的玻璃集装架前，单机控制系统8控制真空吸盘抓手3关闭真空并破坏真空，放置玻璃，当玻璃放置完毕后，其再通知机械手2复位到抓取等待位置，等待下一个命令。

另外当旋转平台4上的玻璃达到设定片数时，单机电气控制系统可控制其对应的旋转平台旋转180°，系统可根据玻璃的等级可以选择把玻璃放置在左侧还是左右侧的旋转平台4；如此循环。

本系统通过视觉系统获取玻璃的大小、位置、速度、等级等信息，并实时传递给管理系统；管理系统与单机电气控制系统的实时通信获知其所处于的状态（工作状态、等待状态），然后根据各机械手的状态分配任务，并把所分配玻璃片的信息传递给获取任务的单机电气控制系统（本方案只列出两套）；获取任务的单机电气控制系统通过获得的信息，当玻璃运行到其抓取区域时，其控制挡边机构升起，玻璃定位、获取玻璃片的X坐标，挡边机构工作完毕后，测边装置工作获取玻璃的Y向坐标值，此时单机电气控制系统已经完全获得玻璃片的位置信息；单机电气控制系统控制机械手系统动作进行抓取，真空吸盘抓手真空打开吸取玻璃，机械手通过真空吸盘抓手将玻璃片运行到旋转平台的玻璃集装架前，单机控制系统控制真空吸盘抓手关闭真空并破坏真空，放置玻璃，当玻璃放置完毕后，其再通知机械手系统机械手复位到抓取等待位置，等待下一个命令

另外当旋转平台上的玻璃达到设定片数时，单机电气控制系统可控制其对应的旋转平台旋转180°，通过定位装置精确定位；系统可根据玻璃的等级可以选择把玻璃放置在左侧或者右侧的旋转平台；如此循环。

本系统机械手的台数及相关配置的数量可根据实际产能确定。

Claims (5)

1.一种机械手玻璃堆垛系统的堆垛方法，其特征在于：在输送带末端的支架上设有视觉检测系统，视觉检测系统（1）获取玻璃的大小、位置、速度、等级信息，并实时传递给管理系统（9）；管理系统（9）与单机电气控制系统（8）的实时通信获知其所处于的工作状态和等待状态，然后根据各机械手（2）的状态分配任务，并把所分配玻璃的信息传递给获取任务的单机电气控制系统（8）；获取任务的单机电气控制系统（8）通过获得的信息，当玻璃运行到其抓取区域时，其控制挡边机构（6）升起，玻璃定位、获取玻璃片的X坐标和挡边机构工作完毕后，测边装置（5）工作获取玻璃的Y向坐标值，此时单机电气控制系统（8）已经完全获得玻璃片的位置信息；单机电气控制系统（8）控制机械手系统（2）动作进行抓取，真空吸盘抓手（3）真空打开吸取玻璃，机械手通过真空吸盘抓手（3）将玻璃片运行到旋转平台（4）的玻璃集装架前，单机电气控制系统（8）控制真空吸盘抓手（3）关闭真空并破坏真空，放置玻璃，当玻璃放置完毕后，其再通知机械手（2）复位到抓取等待位置，等待下一个命令；当旋转平台（4）上的玻璃达到设定片数时，单机电气控制系统控制其对应的旋转平台旋转180°，通过定位装置精确定位；管理系统根据玻璃的等级选择把玻璃放置在左侧还是左右侧的旋转平台；并进行如此循环；

预先定位玻璃是在输送带上设有挡边机构，通过管理系统获取玻璃精确的位置值（X,Y），通过抓取方式完成静态抓取；在线定位玻璃，由管理系统通过挡边机构完成，通过管理系统获取玻璃的X坐标，所述的挡边机构（6）由驱动装置、运动装置、长条形挡块组成；当玻璃运行到挡边机构前方设定距离时，单机电气控制系统控制挡边机构的驱动装置工作，使得长条形挡块升出辊道上表面，挡在玻璃片前进的正前方；同时单机电气控制系统控制玻璃所处的此节辊道电机减速，玻璃片的前端会与长条形挡块轻微接触后停止，此时玻璃的前端与长条形挡块完全平行了，挡边机构完成了停片、校正玻璃的位置；挡边机构上的传感器告知单机电气控制系统工作完毕，当抓取完毕后，挡边机构复位，等待下一周期的工作；

所述的测边装置上设有行程可读气缸及传感器组，用于获取玻璃的Y坐标，所述的测边装置（5）安装在挡边机构的前面，且安装在辊道的两根辊子之间、辊道上表面的下面，一传感器紧固在行程可读气缸的输出轴的前端，当玻璃片处于测边装置的上方时，气缸推动传感器伸出，当传感器感测到玻璃边缘时会发出一个信号此时行程可读气缸记录此时的行程值；且此行程可读气缸和传感器组合为两件对称安装，故可测量纵分两片后同时过来的玻璃片的坐标Y值；结合前面所叙述挡边机构定位玻璃获得X值此值为定值，辊道前进方向为正X轴，与之垂直的方向为Y轴、玻璃板的尺寸大小；两片玻璃片的位置在机械手的基坐标系中就精确确定了；

所述真空吸盘抓手（3）由铝合金框架、吸盘组、真空及破坏系统组成；铝合金框架为主体结构，通过真空系统的真空发生器产生真空，再由阀岛组合控制吸盘组分为多个分区，破坏系统的阀岛用于破坏抓手各分区的真空；各分区均可单独控制，通过分区的组合可以同时实现抓取2～3片玻璃；通过分区的组合适应中小片范围内所有玻璃的规格。

2.如权利要求1所述的一种机械手玻璃堆垛系统的堆垛方法，其特征在于：预先获取信息，由视觉系统的传感器将信号导入到计算机的管理系统，管理系统进行分配任务、定位和在线精确定位、机械手完成抓取动作、旋转平台精确定位放置。

3.如权利要求1所述的一种机械手玻璃堆垛系统的堆垛方法，其特征在于：抓取动作由机械手完成，所述的机械手的数量及与之相应的装置根据需求设置。

4.如权利要求1所述的一种机械手玻璃堆垛系统的堆垛方法，其特征在于：分配任务由计算机管理系统获取信息后进行分配任务。

5.如权利要求1所述的一种机械手玻璃堆垛系统的堆垛方法，其特征在于：每台机械手设有两个旋转平台，可以放置两种等级的玻璃。

Images