CN105083998B - 一种汽车玻璃成型前的阵列高速定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车玻璃成型前的阵列高速定位装置，其特征在于，该装置包括依次连接的前端输送机构(1)、中间输送机构(2)、后端输送机构(3)、设置在中间输送机构(2)上方的姿态捕捉机构和姿态调节机构(5)，以及与各所述机构连接的控制柜，玻璃经前端输送机构(1)输送至中间输送结构(2)时，所述的姿态捕捉机构获得玻璃轮廓图像，所述的姿态调节机构(5)对玻璃进行姿态调节后，后端输送机构(3)将玻璃输出。与现有技术相比，本发明具有定位精度高、速度快、柔性度高、成本低的优点。

Description

一种汽车玻璃成型前的阵列高速定位装置

技术领域

本发明涉及一种汽车玻璃定位装置，尤其是涉及一种汽车玻璃成型前的阵列高速定位装置。

背景技术

在玻璃制造业中，生产者需以批量、快速、高品质占据市场获得企业竞争力，由于市场劳动力成本逐渐提高，对于附加值低的汽车玻璃产品在成本控制上尤其重要。汽车玻璃成型前需要保证一定的洁净度，否则进炉后在玻璃表面留下痕迹，影响美观，造成残次品，同时玻璃进炉前必须定位，保证其处于正确的姿态。

现阶段，玻璃大都双片同时进成型炉体，同时部分产品又要求能够单片连续进炉成型，因此对于前道的定位要求和生产柔性要求逐渐提高。未来生产线需实现多片玻璃同时进炉，这就要求高精度的阵列定位，即多片玻璃同时定位，在流水线上若通过人工操作不仅速度慢，而且精度也不高，用工成本高。因此未来必须实现无人化、自动化来降低成本，又要高精度快速定位提高产品质量，而目前未出现相关技术来实现产品高柔性度、低成本和高精度。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种定位精度高、速度快、柔性度高、成本低的汽车玻璃成型前的阵列高速定位装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种汽车玻璃成型前的阵列高速定位装置，其特征在于，该装置包括依次连接的前端输送机构、中间输送机构、后端输送机构、设置在中间输送机构上方的姿态捕捉机构和姿态调节机构，以及与所述各机构连接的控制柜，玻璃经前端输送机构输送至中间输送结构时，所述的中间输送结构将玻璃轮廓反射给所述的姿态捕捉机构，所述的控制柜控制姿态调节机构对玻璃进行姿态调节后，后端输送机构将玻璃输出。

所述的前端输送机构包括沿输送方向设置的至少一组皮带输送机组。每组皮带输送机组均可以通过电控机控制独立启动，停止，加速，减速，用于前段玻璃来料的缓存。

所述的皮带输送机组每组包括支撑骨架和至少一个皮带输送机，所述的皮带输送机固定在支撑骨架上，皮带输送机包括皮带、电机及驱动链条装置。

所述的中间输送机构为反光皮带输送机，所述的反光皮带输送机设有反光皮带，该反光皮带输送玻璃并将玻璃轮廓反射给姿态捕捉机构。

所述的后端输送机构包括沿输送方向设置的至少一台胶辊输送机，胶辊输送机均可以通过电控机控制独立启动，停止，加速，减速，用于进炉前的缓存，以确保炉体内玻璃是连续生产的，从而确保产品质量。

所述的姿态捕捉机构包括相机安装调节支架和安装在相机安装调节支架上的工业相机，所述的工业相机至少设有一个，分别对中间输送机构上的玻璃进行拍照，并将图像传输给控制柜。

所述的工业相机设有集成的CCD图像传感器、条形光源以及以太网接口，所述的以太网接口与控制柜进行数据传输，条形光源照射在反光皮带上，用于确保CCD图像的抓取。

所述的相机安装调节支架至少设有一个，分别固定在一龙门架上，控制柜控制相机安装调节支架的姿态，以实现工业相机安装高度、角度、位置的调整，以达到最佳的图像抓取效果。

所述的姿态调节机构包括蜘蛛机器人和对应的玻璃夹具，所述的蜘蛛机器人顶部固定在一龙门架上并与控制柜连接，所述的玻璃夹具固定在蜘蛛机器人的机器臂底端，用以夹取玻璃并调整玻璃的姿态。

所述的蜘蛛机器人设有至少一个，各蜘蛛机器人并联设置。

所述的玻璃夹具为吸盘夹具，所述的吸盘夹具包括多个真空吸盘及通过气管与所述真空吸盘连接的真空发生器。

所述的控制柜包括工业计算机、电控机和机器人控制机，所述的工业计算机与机器人控制机连接，所述的电控机与前端输送机构、中间输送机构、后端输送机构和机器人控制机连接，所述的机器人控制机与姿态调节机构连接，所述的工业计算机接收姿态捕捉机构发出的信号并计算玻璃姿态，将指令发送给机器人控制机，所述的电控机采用PLC控制前端输送机构、中间输送机构和后端输送机构的动作，所述的机器人控制机控制姿态调节机构的动作。

为保证生产干预或设备维护时的操作人员安全，本装置外围还设有安全护栏，包含安全门和若干网格护栏，安全门配置与控制柜连接的安全锁，当门打开时，安全锁感应动作，前端输送机构、中间输送机构和后端输送机构和姿态调节机构暂停工作。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)通过中间输送机构将玻璃轮廓反射给上方的姿态捕捉机构，从而获取玻璃姿态，传送给控制柜，通过将玻璃姿态转换成坐标数据，计算出调整坐标值，使姿态调节机构精确、快速校正玻璃姿态，实现完全自动化。

(2)无需人工调整玻璃，降低人工成本和劳动强度，手无需接触玻璃，没有手套印，且能减少划伤、提高玻璃洁净度，从而降低产品不良率。

(3)单个蜘蛛机器人可实现单片定位进炉；通过并联蜘蛛机器人，可实现阵列定位，从而提高生产柔性度，既适用于大规模及批量化生产又适合小批量多品种同时生产。

(4)使用带有条形光源的CCD工业相机，图像效果好；控制柜控制相机安装调节支架的姿态，以实现工业相机安装高度、角度、位置的调整，以达到最佳的图像抓取效果；使用工业计算机处理、分析图像并计算玻璃姿态，速度、精度高，成型稳定。

(5)蜘蛛机器人具有快速，轻载、刚度大、自重负荷比小的特点，可达每片玻璃1S的定位速度和0.4mm的定位精度，因此非常适合于玻璃的抓取、移动场合；真空吸盘对玻璃损伤小，吸力可调节，非常适合玻璃姿态的调整，因此结合蜘蛛机器人和真空吸盘夹具夹取玻璃，速度提高了50％，极大提高生产效率。

(6)前端输送机构的每组皮带输送机组均可以独立启动、停止、加速、减速，用于前段玻璃来料的缓存，从而提高生产柔性度。

(7)后端输送机构中的各胶辊输送机均可以通过电控机控制，进行独立启动、停止、加速、减速，用于进炉前的缓存，以确保炉体内玻璃是连续生产的，从而确保产品质量。

(8)设置安全护栏，当安全门打开时，前端输送机构、中间输送机构和后端输送机构和姿态调节机构暂停工作，从而保护操作人员安全。

附图说明

图1为本发明实施例的主视结构示意图；

图2为本发明实施例的右视结构示意图；

图3为本发明实施例的俯视结构示意图；

附图标记：1为前端输送机构；2为中间输送机构；3为后端输送机构；5为姿态调节机构；51为蜘蛛机器人；52为玻璃夹具。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1～3所示的一种汽车玻璃成型前的阵列高速定位装置，包括依次连接的前端输送机构1、中间输送机构2、后端输送机构3、设置在中间输送机构2上方的姿态捕捉机构和姿态调节机构5，以及与所述各机构连接的控制柜，玻璃经前端输送机构1输送至中间输送结构2时，姿态捕捉机构获得玻璃轮廓图像，姿态调节机构5对玻璃进行姿态调节后，后端输送机构3将玻璃输出。

前端输送机构1包括4个皮带输送机组，皮带输送机组沿输送方向设置。皮带输送机组每组包括一个支撑骨架和3个皮带输送机，因此每组皮带输送机可同时传输3块玻璃，皮带输送机固定在支撑骨架上，每个皮带输送机包括4根皮带、1台电机及驱动链条装置，通过皮带根数的改变来适应不同宽度的玻璃。

中间输送机构2为反光皮带输送机，反光皮带输送机带有反光皮带，该反光皮带输送玻璃并将玻璃轮廓反射给姿态捕捉机构。反光皮带必须是白色不容易污染的材质，该材质要求不吸收光线，表面纹路细小，以确保玻璃的传送要求。

后端输送机构3包括4台胶辊输送机，胶辊输送机沿输送方向设置，各胶辊输送机均可以通过电控机控制，进行独立启动、停止、加速、减速，用于进炉前的缓存，以确保炉体内玻璃是连续生产的，从而确保产品质量。

姿态捕捉机构包括相机安装调节支架和安装在相机安装调节支架上的工业相机。工业相机设有3个，分别对中间输送机构2上的玻璃进行拍照，并将图像传输给控制柜。相机安装调节支架设有3个，分别固定在龙门架上。控制柜控制相机安装调节支架的姿态，实现工业相机安装高度、角度、位置的调整，以达到最佳的图像抓取效果。工业相机包括集成的CCD图像传感器、条形光源以及以太网接口，以太网接口与控制柜进行数据传输，条形光源用于确保CCD图像的抓取。工业相机通过CCD图像的处理转化为数字信号和机器人的轨迹运动实现纠正玻璃姿态的目的。

姿态调节机构5包括蜘蛛机器人51和对应的玻璃夹具52。蜘蛛机器人51设有1个，顶部固定在龙门架上并与控制柜连接，蜘蛛机器人51运动轨迹是可以示教好的，通过示教功能保存好参数，这样大大降低了产品的换型时间，同时蜘蛛机器人51结合工业相机及时调整纠正来料的位置，以确保调整后是所要求的进炉位置。玻璃夹具52固定在蜘蛛机器人51的机器臂底端，用以夹取玻璃并调整玻璃的姿态。玻璃夹具52为吸盘夹具，吸盘夹具包括多个耐温的真空吸盘及通过气管与所述真空吸盘连接的真空发生器。蜘蛛机器人51由主臂和副臂以及一个旋转轴组成，具有快速，轻载、刚度大、自重负荷比小的特点，可达每片玻璃1S的定位速度和0.4mm的定位精度，因此非常适合于玻璃的抓取、移动场合；真空吸盘对玻璃损伤小，吸力可调节，非常适合玻璃姿态的调整，因此结合蜘蛛机器人51和真空吸盘夹具夹取玻璃，能极大提高生产效率。通过改变蜘蛛机器人51主臂和副臂的长度，可适应不同型号的玻璃。

控制柜包括工业计算机、电控机和机器人控制机，是整个系统的控制单元，他们之间相互通讯，传递数据，保证各装置协调动作。其中，工业计算机与机器人控制机连接，电控机与前端输送机构1、中间输送机构2、后端输送机构3和机器人控制机连接，机器人控制机与姿态调节机构5连接。工业计算机接收姿态捕捉机构发出的信号并计算玻璃姿态，将指令发送给机器人控制机。电控机包含控制用的变频器、PLC(可编程逻辑控制器)、触摸屏、开关和按钮，其目的在于通过PLC编写的逻辑软件输出给变频器，从而控制前端输送机构1、中间输送机构2和后端输送机构3中各个输送机的动作，动作包括输送的启动、加速、减速、停止等。机器人控制机控制姿态调节机构5的动作，包含电器柜，冷却空调，机器人控制伺服轴，以太网通讯卡，通讯卡用于与工业计算机和电控机进行数据交换。

使用本装置进行玻璃定位的步骤为：

1)将汽车玻璃首先通过前端输送机构1输送至反光皮带输送机，电控机通过PLC计算使得玻璃停止到预设的位置，同时发出脉冲信号触发工业相机工作，图像数据通过以太网传递给工业计算机；

2)工业计算机按照编制的程序通过CCD图像处理，将轮廓描绘出来，经过数据分析，生成要调整的坐标数值；坐标系和坐标数值传递给机器人控制机进一步进行坐标系转换，也就是转化为蜘蛛机器人51的运动轨迹；

3)蜘蛛机器人51根据轨迹运动至玻璃上方，吸盘夹具吸取玻璃，对玻璃进行排列、矫正；

4)定位好的玻璃通过后端输送机构3进炉成型炉体。

如图3所示，将本实施例应用于汽车角窗玻璃进炉前的阵列定位，图中三角形物体为角窗玻璃，与人工操作相比，速度提高了50％，从而极大提高了生产效率。

实施例2

所述的工业相机和相机安装调节支架各设有4个，所述的蜘蛛机器人51设有6个，各蜘蛛机器人51并联设置，从而可同时进行6块玻璃的阵列定位。其余与实施例1相同。

实施例3

所述的工业相机和相机安装调节支架各设有5个，所述的蜘蛛机器人51设有10个，各蜘蛛机器人51并联设置，可排成双排，从而可同时进行10块玻璃(2排5列)的阵列定位。其余与实施例1相同。

实施例4

为保证生产干预或设备维护时的操作人员安全，本实施例在实施例1～实施例3任一所述的装置外围还设有安全护栏，安全护栏包含安全门和若干网格护栏，安全门配置安全锁，安全锁与电控机和机器人控制机连接。当安全门打开时，安全锁对电控机和机器人控制机发送信息，电控机和机器人控制机发送指令使前端输送机构、中间输送机构和后端输送机构和吸盘夹具暂停工作，直到操作人员从安全门内走出。

实施例5

通过改变实施例1～4任一所述的前端输送机构1、中间输送机构2和后端输送机构3中各输送机的数量，从而调节各输送机构的宽度，同时调整蜘蛛机器人51及玻璃夹具52的数量，以及工业相机的数量，以对不同规格的玻璃进行高速定位。

Claims (8)

1.一种汽车玻璃成型前的阵列高速定位装置，用于对玻璃进行成型前的阵列定位，所述的玻璃边缘带有不透明材料，其特征在于，所述的装置包括依次连接的前端输送机构(1)、中间输送机构(2)和后端输送机构(3)，设置在中间输送机构(2)上方的姿态捕捉机构和姿态调节机构(5)，以及与各所述机构连接的控制柜，所述的中间输送机构(2)为反光皮带输送机，所述的反光皮带输送机设有白色的反光皮带，玻璃经前端输送机构(1)输送至中间输送结构(2)时，反光皮带输送玻璃并将玻璃轮廓反射给所述的姿态捕捉机构(5)，所述的控制柜控制姿态调节机构(5)对玻璃进行姿态调节后，后端输送机构(3)将玻璃输出。

2.根据权利要求1所述的一种汽车玻璃成型前的阵列高速定位装置，其特征在于，所述的前端输送机构(1)包括沿输送方向设置的至少一组皮带输送机组。

3.根据权利要求1所述的一种汽车玻璃成型前的阵列高速定位装置，其特征在于，所述的后端输送机构(3)包括沿输送方向设置的至少一台胶辊输送机。

4.根据权利要求1所述的一种汽车玻璃成型前的阵列高速定位装置，其特征在于，所述的姿态捕捉机构包括相机安装调节支架和安装在相机安装调节支架上的工业相机，所述的工业相机至少设有一个，分别对中间输送机构(2)上的玻璃进行拍照，并将图像传输给控制柜。

5.根据权利要求4所述的一种汽车玻璃成型前的阵列高速定位装置，其特征在于，所述的工业相机设有集成的CCD图像传感器、条形光源以及以太网接口，所述的以太网接口与控制柜进行数据传输。

6.根据权利要求1所述的一种汽车玻璃成型前的阵列高速定位装置，其特征在于，所述的姿态调节机构(5)包括至少一个蜘蛛机器人(51)和对应的玻璃夹具(52)，所述的蜘蛛机器人(51)顶部固定在一龙门架上并与控制柜连接，所述的玻璃夹具(52)固定在蜘蛛机器人(51)的机器臂底端，用以夹取玻璃并调整玻璃的姿态。

7.根据权利要求6所述的一种汽车玻璃成型前的阵列高速定位装置，其特征在于，所述的玻璃夹具(52)为吸盘夹具，所述的吸盘夹具包括多个真空吸盘及通过气管与所述真空吸盘连接的真空发生器。

8.根据权利要求1所述的一种汽车玻璃成型前的阵列高速定位装置，其特征在于，所述的控制柜包括工业计算机、电控机和机器人控制机，所述的工业计算机与机器人控制机连接，所述的电控机与前端输送机构(1)、中间输送机构(2)、后端输送机构(3)和机器人控制机连接，所述的机器人控制机与姿态调节机构(5)连接，所述的工业计算机接收姿态捕捉机构发出的信号并计算玻璃姿态，将指令发送给机器人控制机，所述的电控机采用PLC控制前端输送机构(1)、中间输送机构(2)和后端输送机构(3)的动作，所述的机器人控制机控制姿态调节机构(5)的动作。