CN105538315A - 一种二极管单向导电性检测机械手系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二极管单向导电性检测机械手系统及方法，该机械手包括送料机构，推料气缸，手臂气缸，手爪机构和控制机构，送料机构由振动盘和导轨构成，手臂气缸和手爪机构通过手臂机构活动连接，手爪机构下方还设有不合格品收集盒；手爪机构包括上爪机构和下爪机构，上爪机构和下爪机构由手爪气缸控制，且同时通过手臂机构连接有手臂气缸，上爪机构的外侧边穿插设有两个接线柱，两个接线柱底部分别设有金属块，下爪机构内还穿插设有吹气孔；控制机构包括PLC控制器和开关电源。本发明通过PLC和机械手组成机械手系统，实现了二极管单向导电性的自动检测，该方案已在某公司得到应用，运行自动化程度高，性能可靠，可在类似的企业推广使用。

Description

一种二极管单向导电性检测机械手系统及方法

技术领域

本发明属于自动化控制技术领域，具体涉及一种二极管单向导电性检测机械手系统及方法。

背景技术

RHRG30120型二极管外形为长方形，两极管脚从前面伸出。现有技术中企业在生产线上生产完成后，由人工进行单向导电性的检测，且在检测时，需要将万用表的正负极进行交换，效率低下。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种通过PLC和机械手组成机械手系统，实现了二极管单向导电性的自动检测，且运行自动化程度高，性能可靠，可在类似的企业推广使用的二极管单向导电性检测机械手系统及方法。

技术方案：本发明所述的一种二极管单向导电性检测机械手系统，包括包括送料机构，推料气缸，手臂气缸，手爪机构和控制机构，所述送料机构由振动盘和导轨构成，所述手臂气缸和手爪机构通过手臂机构活动连接，所述手爪机构下方还设有不合格品收集盒；所述手爪机构包括上爪机构和下爪机构，所述上爪机构和下爪机构由手爪气缸控制，且同时通过手臂机构连接有手臂气缸，所述上爪机构的外侧边穿插设有两个接线柱，所述两个接线柱底部分别设有金属块，所述下爪机构内还穿插设有吹气孔；所述控制机构包括PLC控制器和开关电源，所述PLC控制器的输入端分别连接有停止信号、启动信号、判定信号、缺料检测信号、送料伸出信号、手爪夹紧信号、手爪松开信号、手臂伸出信号、手臂缩回信号以及不合格品检测信号，所述PLC控制器的输出端分别连接有电压极性切换信号、推料气缸伸出信号、手爪夹紧信号、手爪松开信号、手臂气缸伸出信号、手臂气缸缩回信号以及吹气信号，所述电压极性切换信号通过中间继电器KA控制，所述手爪机构的其中一个接线柱分别通过中间继电器KA的常开触点、常闭触点分别与开关电源的高压端、低压端电连接，所述手爪机构的另一个接线柱也分别通过中间继电器KA的另一组常开触点、常闭触点分别与开关电源的高压端、低压端电连接。

进一步的，所述推料气缸设在导轨的拐弯处。

进一步的，所述推料气缸为单杆气缸且由单电控电磁阀控制，其行程为二极管宽度的2.5-3倍；将导轨上最前面的一个二极管推到检测位置，同时将检测好的二极管推入合格品区域。

进一步的，所述上爪机构和下爪机构均采用尼龙板结构。

进一步的，所述爪机构和下爪机构的厚度为30-80mm。

进一步的，所述两个接线柱之间的距离与二极管两极性之间的距离相等。

进一步的，所述金属块分别与二极管两极性接触导通。

进一步的，所述两个接线柱通过中间继电器与PLC控制器电连接。

进一步的，所述吹气孔和手臂气缸分别与PLC控制器电连接。

本发明还公开了上述一种二极管单向导电性检测机械手系统的工作方法，包括如下步骤：

（1）启动后，检测到轨道上最前面的二极管后，推料气缸伸出，将二极管推到检测位置，同时将检测位置已检测的合格二极管推入合格区域；

（2）手臂气缸伸出，此时二极管的两只管脚处在两块金属板的正下方；

（3）手爪夹紧，此时二极管两极之间施加有直流电压；

（4）检测电路开始工作，并进行二极管的单向导电性的判定；

（5）单向导电性合格时，松开手指，由推料气缸将二极管推入合格区域；单向导电性不合格时即二极管短路或开路，手爪保持夹紧，手臂气缸缩回，将不合格二极管移到不合格品区域；

（6）松开手指；

（7）通过吹气孔吹气，将二极管吹落下来，实现不合格品的剔除。

有益效果：本发明通过PLC和机械手组成机械手系统，实现了二极管单向导电性的自动检测，该方案已在某公司得到应用，运行自动化程度高，性能可靠，可在类似的企业推广使用。

附图说明

图1为发明的整体结构主视图；

图2为图1的侧视图；

图3为本发明的手爪机构的结构示意图；

图4为图3的侧视图；

图5为本发明的控制电路结构原理图；

图6为本发明的顺序控制状态转移图。

具体实施方式

如图1到图4所示的一种二极管单向导电性检测机械手系统，包括送料机构10，推料气缸11，手臂气缸7和手爪机构8，所述送料机构10由振动盘和导轨构成，所述手臂气缸7和手爪机构8通过手臂机构6活动连接，所述手爪机构8下方还设有不合格品收集盒9；所述手爪机构8包括上爪机构1和下爪机构2，所述上爪机构1和下爪机构2由手爪气缸控制，且同时通过手臂机构6连接有手臂气缸7，所述上爪机构1的外侧边穿插设有两个接线柱3，所述两个接线柱3底部分别设有金属块4，所述下爪机构2内还穿插设有吹气孔5。

作为上述技术方案的进一步优化：

进一步的，所述推料气缸11设在导轨的拐弯处。

进一步的，所述推料气缸11为单杆气缸且由单电控电磁阀控制，其行程为二极管宽度的2.5-3倍；将导轨上最前面的一个二极管推到检测位置，同时将检测好的二极管推入合格品区域。

进一步的，所述上爪机构1和下爪机构2均采用尼龙板结构。

进一步的，所述爪机构1和下爪机构2的厚度为30-80mm。

进一步的，所述两个接线柱3之间的距离与二极管两极性之间的距离相等。

进一步的，所述金属块4分别与二极管两极性接触导通。

进一步的，所述两个接线柱3通过中间继电器与PLC控制器电连接。

进一步的，所述吹气孔5和手臂气缸7分别与PLC控制器电连接。

所述导轨为方槽形，其宽度与二极管宽度一致。所述所述推料气缸为单杆气缸，其行程为二极管宽度的2.5-3倍左右。所述手爪为平动型开合手爪，利于可靠地抓取二极管。所述手臂气缸为双杆型，增强手爪运动的稳定性。

送料机构由振动盘和导轨组成，通过振动盘的作用，使从生产线上出来的二极管进行一个紧挨一个的依次排放。由于生产线的产生节拍和机械手检测的节拍不一定完全一致，如果生产线的节拍快，则将多余的二极管落入振动盘内，同时，振动盘还起到自动向前送料的作用。

推料气缸将导轨上最前面的一个二极管推到检测位置，同时将检测好的二极管推入合格品区域，推料气缸由单电控电磁阀控制，推料完成后立即缩回。

根据二极管管脚尺寸，手爪气缸选用SMC双动常开型平行开合气缸MHZ2-16D，两手指平行开合，由双电控电磁阀控制，当两端电磁阀都不通电时，可以使手爪保持夹紧或松开状态。

两只手指上分别按装两片尼龙板，使手指夹紧二极管的两个管脚时，起绝缘作用，使两只管脚不能在夹紧时直接。两块金属板分别与两只管脚相接触，起导电作用。两个接线柱分别对应两只管脚。

该检测机械手的功能是在抓取二极管后，通过检测电路自动切换施加在二极管两极之间的直流电压极性，由PLC自动判别二极管的单向导通性是否合格，并将单向导通性合格二极管的推入合格区域，将短路或开路的二极管剔除出来。

当对二极管施加正向直流电压时，两极导通；施加反向直流电压时，两极截止。二极管的这种特性称为单向导电性，是二极管合格的必要条件。当对二极管施加正向和反向的直流电压时，两极均导通或者均截止，则此二极管的两极之间为短路或开路，为不合格品。

该机械手以PLC为控制元件，在手爪抓取二极管后，便对二极管施加直流电压，并将二极管的导通状态输入给PLC；此后自动切换电压的极性，由PLC比较施加不同极性电压后二极管的导通与截止情况，从而判定二极管单向导电性是否合格。

本发明的机械手系统的控制机构采用PLC控制：

（1）PLC输入输出信号

根据机械手的结构及控制要求，控制系统的PLC输入信号有10个、输出信号有7个，故选用FX_2N—24MR三菱PLC。其地址分配如表1所示。

表1PLC输入输出信号表

其中，SQ1和SQ7为NPN直流三线常开式接近开关，型号为RGRG30120。SQ2-SQ6为安装在气缸上的常开型磁性开关。

（2）控制电路

根据机械手的工作原理，其控制电路如图5所示。

检测电路如图5的右边部分所示。中间继电器KA的其中一个常开触点的一端与开关电源的低压连接，另一端与手爪机构的接线柱A电连接，所述中间继电器KA的另一个常开触点的一端与开关电源的高压连接，另一端与手爪机构的接线柱B电连接；所述中间继电器KA的其中一个常闭触点的一端与开关电源的低压连接，另一端与手爪机构的接线柱B电连接，所述中间继电器KA的另一个常闭触点的一端与开关电源的高压连接，另一端与手爪机构的接线柱A电连接。

当中间继电器KA不动作时，直流5V电压的正极施加在下面的手指上；当中间继电器KA动作时，直流5V电压的正极施加在上面的手指上，从而实现了手爪抓取二极管后，通过中间继电器KA实现直流电压正负极的自动切换。中间继电器由PLC进行控制。

在检测电路中，串联了一个中间继电器KA1，当二极管在施加直流电压后导通时，KA1线圈得电；当二极管在施加直流电压后不导通时，KA1线圈不得电。将KA1的常开触点联接到PLC的输入端，供PLC进行单向导电性的判定。在选择中间继电器KA1时，其线圈电压为直流5V。

考虑到检测时尽量降低施加在二极管两端的反向电压，不至于由于检测时使得原本单向导电性合格的二极管被击穿，故选用直流5V电压作为检测电压。

在设计时，选用具有5V和24V直流电压的双组电压输出开关电源，型号为D-120。其中直流5V电压供给检测电路使用，直流24V电压供给PLC输出端使用，用来驱动中间继电器KA和气缸电磁阀线圈。

由于二极管在轨道上的排放一定是管脚朝前，但不一定是正面朝上，即二极管的正极在左边还是在右边是不确定的（正对着二极管方向），判定单向导电性时需要考虑这一情况。通过KA和KA1判定二极管单向导电性的真值表如表2所示。

表2二极管单向导电性判定真值表

PLC控制程序的编写，是在顺序控制功能图的基础上，编写顺序控制梯形图。顺序控制功能图如图6所示。

在图6中，M8002为PLC的初始化脉冲。PLC上电后，控制系统便处于初始状态S0。为了增强系统运行的可靠性，PLC在检测到导轨最前面有二极管存在的情况下才进行送料。当手爪夹紧二极管时，便开始对二极管施加电压，此时如果二极管导通，则KA1也导通，并使检测信号X2=1，此时程序将PLC中的辅助继电器M0置“1”，0.1秒钟后通过程序切换施加电压极性，同理，如果此时KA1导通，程序将M1置“1”，通过比较M0和M1的数值，判定二极管单向导电性是否合格。比较的过程为：当M0＜M1时，M2＝1（此时M0＝0，M1＝1）；当M0＝M1时，M3＝1（此时M0＝0,M1=0或M0＝1,M1=1）；当M0＞M1时，M4＝1（此时M0＝1，M1＝0）。由真值表可知，当M0≠M1时，二极管具有单向导电性，对应的比较结果为M2＝1或者M4＝1，当M0＝M1时，二极管短路或者开路，不具有单向导电性，对应的比较结果为M3＝1。当二极管单向导电性合格时，先松开手爪，由推料气缸推出，然后手臂缩回；当二极管单向导电性不合格时，手臂先缩回，将不合格品移到不合格品区域，再松开手爪，由吹气把不合格品吹落。

本发明采用三菱PLC和机械手组成机械手系统，实现了二极管单向导电性的自动检测。该方案已在某公司得到应用，运行自动化程度高，性能可靠，可在类似的企业推广使用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种二极管单向导电性检测机械手系统，其特征在于：包括包括送料机构（10），推料气缸（11），手臂气缸（7），手爪机构（8）和控制机构，所述送料机构（10）由振动盘和导轨构成，所述手臂气缸（7）和手爪机构（8）通过手臂机构（6）活动连接，所述手爪机构（8）下方还设有不合格品收集盒（9）；所述手爪机构（8）包括上爪机构（1）和下爪机构（2），所述上爪机构（1）和下爪机构（2）由手爪气缸控制，且同时通过手臂机构（6）连接有手臂气缸（7），所述上爪机构（1）的外侧边穿插设有两个接线柱（3），所述两个接线柱（3）底部分别设有金属块（4），所述下爪机构（2）内还穿插设有吹气孔（5）；所述控制机构包括PLC控制器和开关电源，所述PLC控制器的输入端分别连接有停止信号、启动信号、判定信号、缺料检测信号、送料伸出信号、手爪夹紧信号、手爪松开信号、手臂伸出信号、手臂缩回信号以及不合格品检测信号，所述PLC控制器的输出端分别连接有电压极性切换信号、推料气缸伸出信号、手爪夹紧信号、手爪松开信号、手臂气缸伸出信号、手臂气缸缩回信号以及吹气信号，所述电压极性切换信号通过中间继电器KA控制，所述手爪机构（8）的其中一个接线柱分别通过中间继电器KA的常开触点、常闭触点分别与开关电源的高压端、低压端电连接，所述手爪机构（8）的另一个接线柱也分别通过中间继电器KA的另一组常开触点、常闭触点分别与开关电源的高压端、低压端电连接。

2.根据权利要求1所述的一种二极管单向导电性检测机械手系统，其特征在于：所述推料气缸（11）设在导轨的拐弯处。

3.根据权利要求1或2所述的一种二极管单向导电性检测机械手系统，其特征在于：所述推料气缸（11）为单杆气缸且由单电控电磁阀控制，其行程为二极管宽度的2.5-3倍；将导轨上最前面的一个二极管推到检测位置，同时将检测好的二极管推入合格品区域。

4.根据权利要求1所述的一种二极管单向导电性检测机械手系统，其特征在于：所述上爪机构（1）和下爪机构（2）均采用尼龙板结构。

5.根据权利要求1或4所述的一种二极管单向导电性检测机械手系统，其特征在于：所述爪机构（1）和下爪机构（2）的厚度为30-80mm。

6.根据权利要求1所述的一种二极管单向导电性检测机械手系统，其特征在于：所述两个接线柱（3）之间的距离与二极管两极性之间的距离相等。

7.根据权利要求1所述的一种二极管单向导电性检测机械手系统，其特征在于：所述金属块（4）分别与二极管两极性接触导通。

8.根据权利要求1所述的一种二极管单向导电性检测机械手系统，其特征在于：所述两个接线柱（3）通过中间继电器与PLC控制器电连接。

9.根据权利要求1所述的一种二极管单向导电性检测机械手系统，其特征在于：所述吹气孔（5）和手臂气缸（7）分别与PLC控制器电连接。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种二极管单向导电性检测机械手系统的工作方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）启动后，检测到轨道上最前面的二极管后，推料气缸伸出，将二极管推到检测位置，同时将检测位置已检测的合格二极管推入合格区域；

（2）手臂气缸伸出，此时二极管的两只管脚处在两块金属板的正下方；

（3）手爪夹紧，此时二极管两极之间施加有直流电压；

（4）检测电路开始工作，并进行二极管的单向导电性的判定；

（5）单向导电性合格时，松开手指，由推料气缸将二极管推入合格区域；单向导电性不合格时即二极管短路或开路，手爪保持夹紧，手臂气缸缩回，将不合格二极管移到不合格品区域；

（6）松开手指；

（7）通过吹气孔吹气，将二极管吹落下来，实现不合格品的剔除。