CN104858858A - 一种自动抓取机构及自动抓取方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动控制领域，公开了一种自动抓取机构及自动抓取方法。本发明的自动抓取机构包含抓取模块、角度补正模块以及控制模块；抓取模块连接于控制模块；角度补正模块包含检测器与补正驱动单元，检测器设置于预设位置的一侧且连接于控制模块，补正驱动单元连接于抓取模块与控制模块，其中，抓取模块将抓取的物件移动至检测器的一侧，检测器获取物件的当前角度信息，控制模块根据当前角度信息与该控制模块内部储存的预设角度信息产生角度补正信息，补正驱动单元根据角度补正信息驱动抓取模块。本发明提供的自动抓取机构及自动抓取方法，能够于自动化生产中及时调整物件的放置角度，提高产品的生产良率。

Description

一种自动抓取机构及自动抓取方法

技术领域

本发明涉及自动控制领域，特别涉及一种自动抓取机构及自动抓取方法。

背景技术

目前，在很多领域的机械化生产中，机械手已经得到了广泛的应用。机械手替代人工的重复性操作，极大地提高了生产效率并降低了人工生产成本。

然而，在一些对精度要求较高的产品的生产中，机械手还是存在着操作不够精准的问题。例如，在电路板上进行贴片组装时，要求将贴片非常精确地放置于电路板的预设位置。而采用机械手自动抓取并放置贴片时，由于存在对机械手的控制线路误差、机械手自身的机械抖动等较难避免的问题，可能会导致机械手将贴片放置于电路板上时的放置角度出现误差，而机械手并非操作人员，根本无法观察到该误差而及时调整。因此，在对精度要求较高的产品的生产中，采用机械手虽然提高了生产效率，但是产品的不良率却明显升高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动抓取机构及自动抓取方法，能够于自动化生产中及时调整物件的放置角度，提高产品的生产良率。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种自动抓取机构，用于将物件放置于预设位置，自动抓取机构包含抓取模块、角度补正模块以及控制模块；所述抓取模块连接于所述控制模块；所述角度补正模块包含检测器与补正驱动单元，所述检测器设置于所述预设位置的一侧且连接于所述控制模块，所述补正驱动单元连接于所述抓取模块与所述控制模块，其中，所述抓取模块将抓取的所述物件移动至所述检测器的一侧，所述检测器获取所述物件的当前角度信息，所述控制模块根据所述当前角度信息与该控制模块内部储存的预设角度信息产生角度补正信息，所述补正驱动单元根据所述角度补正信息驱动所述抓取模块。

本发明的实施方式提供了一种自动抓取方法，应用于包含抓取模块、角度补正模块以及控制模块的自动抓取机构，所述角度补正模块包含检测器与补正驱动单元，所述自动抓取控制方法包含以下步骤：所述抓取模块将抓取的物件移动至所述检测器的一侧；所述检测器获取所述物件的当前角度信息；所述控制模块根据所述当前角度信息与该控制模块内部储存的预设角度信息产生角度补正信息；所述补正驱动单元根据所述角度补正信息驱动所述抓取模块。

本发明实施方式相对于现有技术而言，自动抓取机构包含角度补正模块，角度补正模块包含检测器与补正驱动单元，检测器获取物件的当前角度信息，控制模块根据当前角度信息与该控制模块内部储存的预设角度信息产生角度补正信息，补正驱动单元根据角度补正信息驱动抓取模块以将物件调整至预设角度。从而，于自动化生产过程中，能够及时调整物件的放置角度，以将物件准确的放置于安装位置，从而提高产品的生产良率。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的结构示意图；

图2是根据本发明第一实施方式的电路框图；

图3是根据本发明第二实施方式的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种自动抓取机构，应用于电子产品的自动组装。于本实施方式中，该自动抓取机构用于将物件放置于电路板上的预设位置，其中，该物件例如为待安装于电路板上的金属贴片，该预设位置为电路板上对应于该金属贴片的安装位置，然而，本实施方式对自动抓取机构的应用范围不作任何限制。如图1和图2所示，自动抓取机构1包含抓取模块10、角度补正模块11以及控制模块12，抓取模块10与角度补正模块11分别连接于控制模块12。

于本实施方式中，抓取模块10包含机械臂本体101与抓取器102，抓取器102可旋转地连接于机械臂本体101。具体而言，机械臂本体101的一端具有安装部101-1，该安装部例如为轴承。抓取器102例如为一个吸盘，用于吸附待安装于电路板的金属贴片。吸盘的一侧连接有一个旋转轴，吸盘通过该旋转轴可旋转的设置于该安装部101-1；其中，该吸盘与该旋转轴可以一体成型。本实施方式对抓取器的具体类型不作任何限制，例如抓取器102还可以为爪夹。

于本实施方式中，角度补正模块11包含检测器111与补正驱动单元112。检测器111设置于预设位置的一侧。具体而言，电路板放置于一个贴片工位上，检测器111设置于贴片工位的一侧，即检测器111设置于预设位置的一侧；检测器111与贴片工位之间的距离可根据实际需要而设定。检测器111例如为CCD摄像头，用于拍摄抓取器102抓取的金属贴片的当前图像，该当前图像表征了该金属贴片的当前角度信息(如后详述)，即检测器111用于获取金属贴片的当前角度信息。然而，本实施方式对检测器的具体类型不作任何限定。

补正驱动单元112包含驱动器112-1与皮带112-2，驱动器112-1设置于机械臂本体101的一端且靠近该安装部101-1，驱动器112-1通过皮带112-2连接于抓取器102的旋转轴。驱动器112-1例如为伺服电机或步进电机，用于通过皮带112-2带动抓取器102旋转，以将抓取器102抓取的金属贴片调整至预设角度。然而，本实施方式对驱动器的具体类型不作任何限制。

于本实施方式中，控制模块12包含处理器121与存储器122。存储器122内部储存有该金属贴片的预设角度信息，本实施方式中的预设角度信息为金属贴片的预设图像；该预设图像表示金属贴片能够被准确地放置于预设位置时所对应地实物图像。该预设图像位于处理器121内部设定的一个平面坐标系内，即，该预设图像的多个像素点可分别由该平面坐标系上的多个点坐标表示。设计人员可以预先选定该预设图像上的若干个像素点作为参考点。例如，可以于该预设图像的外围轮廓上选择两个参考点，并将该两个参考点所在直线与该平面坐标系的横轴(或纵轴)的夹角作为预设角度。然而，本实施方式对参考点的选择不作任何限制。然而，本实施方式对预设角度信息的具体形式不作任何限制，例如，当检测器为超(次)声波检测器时，则预设角度信息为声波信号。

处理器121连接于存储器122、机械臂本体101、抓取器102、检测器111以及驱动器112-1。处理器121控制抓取模块10与角度补正模块11协同作动，以将金属贴片准确的放置于电路板的预设位置。

具体而言，当开始工作时，抓取器102(本实施方式中为吸附方式)抓取金属贴片后，机械臂本体101带动抓取器102一同移动，使得金属贴片位于检测器111上方的以预设位置，并且，抓取模块控制金属贴片于该预设位置停留一预设时长，该预设位置例如为该检测器的最佳检测位置。然而，本实施方式对于预设位置、预设时长不作具体限制，本领域技术人员可以根据检测器的具体类型以及实际需要设置。

于该预设时长内，检测器111获取金属贴片的当前角度信息，即摄像头拍摄金属贴片的当前图像(本实施方式中的当前角度信息为金属贴片的当前图像)。摄像头将该当前图像发送至处理器121。

处理器121将接收到的当前图像放置于该平面坐标系中，并于该当前图像中获取对应于预设图像中参考点位置的两个点的当前坐标。处理器121根据该两个点的当前坐标计算该两个点所在直线与该平面坐标系的横轴(或纵轴)的当前夹角，即为该金属贴片的当前角度。处理器121计算当前角度与预设角度的差值，即为角度差值。

于本实施方中，存储器122内部还储存有伺服电机的最小转动角度。处理器121计算角度差值与最小转动角度的商值，即为角度补正信息。于实际上的，本实施方式中的角度补正信息为脉冲信号，且该脉冲信号包含脉冲数目与脉冲方向(即用于控制伺服电机的旋转方向)。然而，本实施方式对角度补正信息的具体类型不作任何限制；驱动器的类型不同，对应的角度补正信息亦不同。

驱动器根据接收到的角度补正信息，驱动抓取器102正向或反向旋转以调整金属贴片至预设角度。之后，机械臂本体101带动抓取器102一同移动至电路板的贴片工位，以将金属贴片准确地放置于电路板的安装位置。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

本发明的第二实施方式涉及一种自动抓取方法，应用于包含抓取模块、角度补正模块以及控制模块的自动抓取机构，角度补正模块包含检测器与补正驱动单元。其中，控制模块连接于抓取模块与角度补正模块。自动抓取方法用于将金属贴片放置于电路板上的预设位置，具体流程如图3所示，包含步骤S1至步骤S4。

步骤S1：抓取模块将抓取的物件移动至检测器的一侧。

步骤S2：检测器获取物件的当前角度信息。

步骤S3：控制模块根据当前角度信息与该控制模块内部储存的预设角度信息产生角度补正信息。步骤S3包含子步骤S31至子步骤S32。

子步骤S31：控制模块根据当前角度信息与该控制模块内部储存的预设角度信息产生角度差值。

子步骤S32：控制模块根据角度差值计算出角度补正信息。

步骤S4：补正驱动单元根据角度补正信息驱动抓取模块。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的方法实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种自动抓取机构，用于将物件放置于预设位置，其特征在于，所述自动抓取机构包含：抓取模块、角度补正模块以及控制模块，

所述抓取模块连接于所述控制模块；

所述角度补正模块包含检测器与补正驱动单元，所述检测器设置于所述预设位置的一侧且连接于所述控制模块，所述补正驱动单元连接于所述抓取模块与所述控制模块，

其中，所述抓取模块将抓取的所述物件移动至所述检测器的一侧，所述检测器获取所述物件的当前角度信息，所述控制模块根据所述当前角度信息与该控制模块内部储存的预设角度信息产生角度补正信息，所述补正驱动单元根据所述角度补正信息驱动所述抓取模块。

2.根据权利要求1所述的自动抓取机构，其特征在于，所述抓取模块包含机械臂本体与抓取器，所述抓取器可旋转地连接于所述机械臂本体，所述补正驱动单元设置于所述机械臂本体且连接于所述抓取器。

3.根据权利要求2所述的自动抓取机构，其特征在于，所述补正驱动单元包含驱动器与皮带，所述驱动器通过所述皮带连接于所述抓取器。

4.根据权利要求3所述的自动抓取机构，其特征在于，所述驱动器为伺服电机或步进电机。

5.根据权利要求3所述的自动抓取机构，其特征在于，所述检测器为摄像头。

6.根据权利要求1所述的自动抓取机构，其特征在于，所述控制模块包含存储器与处理器，所述处理器连接于所述存储器、所述抓取模块以及所述角度补正模块，所述存储器内部储存有所述预设角度信息。

7.一种自动抓取方法，其特征在于，应用于包含抓取模块、角度补正模块以及控制模块的自动抓取机构，所述角度补正模块包含检测器与补正驱动单元，所述自动抓取控制方法包含以下步骤：

所述抓取模块将抓取的物件移动至所述检测器的一侧；

所述检测器获取所述物件的当前角度信息；

所述控制模块根据所述当前角度信息与该控制模块内部储存的预设角度信息产生角度补正信息；

所述补正驱动单元根据所述角度补正信息驱动所述抓取模块。

8.根据权利要求7所述的自动抓取方法，其特征在于，所述控制模块根据所述当前角度信息与该控制模块内部储存的预设角度信息产生角度补正信息的步骤包含：

所述控制模块根据所述当前角度信息与该控制模块内部储存的预设角度信息产生角度差值；

所述控制模块根据所述角度差值计算出所述角度补正信息。

9.根据权利要求7所述的自动抓取方法，其特征在于，所述角度补正信息为脉冲信号。