CN108214496B - 新能源汽车控制器自动装配系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种新能源汽车控制器自动装配系统，涉及新能源汽车装配领域；包括第一人机界面、工控机、总控PLC、交换机和各个工站，所述第一人机界面与工控机连接，所述工控机与总控PLC连接，所述总控PLC与交换机连接，所述交换机与各个工站连接，所述工站包括PCBA焊接工站、激光打码工站、在线手工平台、插管工站、接地电阻测试工站、密封测试工站、在线返修平台、机器人点胶工站和机器人拧钉工站。本发明为新能源汽车控制器的量产生产奠定了基础，装配精度高，有利于控制器的质量控制，有利于提高生产效率。

Description

新能源汽车控制器自动装配系统

技术领域

本发明涉及新能源汽车装配领域，特别涉及一种新能源汽车控制器自动装配系统。

背景技术

新能源汽车控制器装配一般采用人工装配的方式，随着新能源汽车产业在中国的兴起，人们对新能源汽车的需求越来越旺盛，对新能源汽车的质量要求越来越高，人工装配方式越来越不能满足量产，且不利于企业的质量控制，生产效率低下。

发明内容

本发明提出一种新能源汽车控制器自动装配系统，为新能源汽车控制器的量产生产奠定基础，同时装配精度高，从而有利于控制器的质量控制，有利于提高生产效率。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种新能源汽车控制器自动装配系统，包括第一人机界面、工控机、总控PLC、交换机和各个工站，所述第一人机界面与工控机连接，所述工控机与总控PLC连接，所述总控PLC与交换机连接，所述交换机与各个工站连接，所述工站包括PCBA焊接工站、激光打码工站、在线手工平台、插管工站、接地电阻测试工站、密封测试工站、在线返修平台、机器人点胶工站和机器人拧钉工站；

所述PCBA焊接工站用于对新能源汽车控制器的各个焊锡点进行焊锡；

所述激光打码工站用于对新能源汽车控制器指定位置进行激光打码操作；

在线手工平台用于根据特定装配配方控制新能源汽车控制器的装配位置，配合工作人员完成手工装配，并记录相应的装配数据；

插管工站用于采用机器视觉定位新能源汽车控制器的排气孔位置、确定机械臂运动轨迹，机械臂带动排气管至排气孔位置并完成压管动作；

接地电阻测试工站用于测试新能源汽车控制器电路板的接地电阻；

密封测试工站用于将新能源汽车控制器扣上密封盖并进行加压，并读取气密仪的测试数据；

在线返修平台用于根据自动下载的维修配方，控制新能源汽车控制器的返修工作，配合工作人员手动操作完成返修流程，并记录相应返修数据；

机器人点胶工站用于利用机器视觉确定点胶路径，根据确定好的路径控制机器人带动点胶机完成点胶动作；

机器人拧钉工站用于利用视觉确定螺钉孔，采用机器人将扳手移至螺钉处，自动打螺钉至设定扭矩。

工控机上还安装有MES系统，用于对接客户端的ERP系统。

进一步的技术方案，所述PCBA焊接工站包括PCBA焊接工站PC机、第二人机界面、第一扫码枪、第一工业相机、第一操作按钮、PCBA焊接工站PLC控制器、自动焊台、烙铁、送锡机构、第一伺服驱动、第一伺服电机、第二伺服驱动、第二伺服电机、第三伺服驱动和第三伺服电机；所述第二人机界面、第一扫码枪、第一工业相机和PCBA焊接工站PLC控制器分别与所述PCBA焊接工站PC机连接；所述第一操作按钮、自动焊台和第一伺服驱动与所述PCBA焊接工站PLC控制器连接，所述烙铁和送锡机构与所述自动焊台连接；所述第二伺服驱动、第三伺服驱动和第一伺服电机分别与所述第一伺服驱动连接，所述第二伺服电机与所述第二伺服驱动连接，所述第三伺服电机与所述第三伺服驱动连接；所述第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机分别用于驱动控制烙铁移动的X轴机械臂、Y轴机械臂和Z轴机械臂。其中，第一扫码枪用于扫描控制器半成品标号，第一工业相机用于实现视觉定位，第一操作按钮用于烙铁、送锡机构的启停操作。

进一步的技术方案，所述激光打码工站包括激光打码工站PC、第二扫码枪、第三人机界面、第二工业相机、激光打码工站PLC控制器、第二操作按钮、激光打码机、第四伺服驱动、第五伺服驱动、第六伺服驱动、第四伺服电机、第五伺服电机和第六伺服电机；所述第二扫码枪、第三人机界面、第二工业相机和激光打码工站PLC控制器分别与激光打码工站PC机连接，所述第二操作按钮、激光打码机和第四伺服驱动分别与所述激光打码工站PLC控制器连接；所述第五伺服驱动、第六伺服驱动、第四伺服电机分别与所述第四伺服驱动连接，所述第五伺服电机与所述第五伺服驱动连接，所述第六伺服驱动与所述第六伺服电机连接；所述第四伺服电机、第五伺服电机和第六伺服电机分别用于驱动控制激光打码机移动的X轴机械臂、Y轴机械臂和Z轴机械臂。其中，

进一步的技术方案，在线手工平台包括第四人机界面、第三扫码枪、定位悬臂、在线手工平台PLC控制器、在线手工平台PC机、压力传感器、指示灯和第一螺丝批，所述第四人机界面、第三扫码枪、定位悬臂和在线手工平台PLC控制器分别与所述在线手工平台PC机连接，所述压力传感器、指示灯和第一螺丝批分别与所述在线手工平台PLC控制器连接；定位悬臂用于移动控制器至指定位置。

进一步的技术方案，所述插管工站包括插管工站PC机、第四扫码枪、第五人机界面、第四工业相机、插管工站PLC控制器、第四操作按钮、压力模块、编码器、步进驱动器、步进电机、第七伺服驱动、第七伺服电机、第八伺服驱动、第八伺服电机、第九伺服驱动和第九伺服电机；所述第四扫码枪、第五人机界面、第四工业相机和插管工站PLC控制器分别与插管工站PC机连接，所述第四操作按钮、压力模块、编码器、步进驱动器和第七伺服驱动分别与所述插管工站PLC控制器连接，所述步进电机与所述步进驱动器连接；所述第七伺服驱动与所述第七伺服电机和第八伺服驱动连接，所述第九伺服驱动和第八伺服电机与所述第八伺服驱动连接，所述第九伺服电机与所述第九伺服驱动连接；所述步进电机用于带动机械执行部件进行精确定位，定位精度可达0.01mm，所述压力模块用于监控运动部件压管时的输出压力，此压力通过压力传感器进行模数转换，转化后的数据通过上位机整理形成曲线，所述第七伺服电机、第八伺服电机和第九伺服电机用于驱动控制排气管移动的X轴机械臂、Y轴机械臂和Z轴机械臂。

进一步的技术方案，所述接地电阻测试工站包括接地电阻测试工站PC机、第五扫码枪、第六人机界面、第五操作按钮、接地电阻测试工站PLC控制器、第一电磁阀、数字微殴仪、第一气缸和至少一个探针；所述第五扫码枪、第六人机界面、第五操作按钮和接地电阻测试工站PLC控制器分别与所述接地电阻测试工站PC机连接，所述第五操作按钮、第一电磁阀和数字微殴仪分别与所述接地电阻测试工站PLC控制器连接，所述第一气缸与所述第一电磁阀连接，所述探针与所述数字微殴仪连接。

进一步的技术方案，所述密封测试工站包括密封测试工站PC机、第六扫码枪、第七人机界面、第六操作按钮、密封测试工站PLC控制器、第二电磁阀、第二气缸、第一气密仪、第二气密仪、第一管路和第二管路，所述第六扫码枪、第七人机界面和密封测试工站PLC控制器分别与所述密封测试工站PC机连接，所述第六操作按钮、第二电磁阀、第一气密仪和第二气密仪分别与所述密封测试工站PLC控制器连接，所述第二气缸与所述第二电磁阀连接，所述第一管路与所述第一气密仪连接，所述第二气密仪与所述第二管路连接。

进一步的技术方案，所述在线返修平台包括在线返修平台PC机、第九扫码枪和第八人机界面，所述第九扫码枪、第八人机界面与所述在线返修平台PC机连接。

进一步的技术方案，所述机器人点胶工站包括机器人点胶工站PC机、第七扫码枪、第九人机界面、第七操作按钮、第七工业相机、机器人控制柜、第一机器人、点胶机、机器人点胶工站PLC控制器、第三电磁阀、第十伺服驱动、第三气缸和第十伺服电机，所述第七扫码枪、第九人机界面、第七工业相机、机器人控制柜和机器人点胶工站PLC控制器分别与机器人点胶工站PC机连接，所述第一机器人和点胶机分别与机器人控制柜连接；所述第七操作按钮、第三电磁阀、第十伺服驱动分别与所述机器人点胶工站PLC控制器连接，所述第三气缸与所述第三电磁阀连接，所述第十伺服电机与所述第十伺服驱动连接。

进一步的技术方案，所述机器人拧钉工站包括机器人拧钉工站PC机、第八扫码枪、第十人机界面、第八操作按钮、第八工业相机、机器人拧钉工站PLC控制器、第四电磁阀、第四气缸、机器人控制柜、第二机器人、第三螺丝批和第二螺丝批，所述第八扫码枪、第十人机界面、第八工业相机和机器人拧钉工站PLC控制器分别与机器人拧钉工站PC机连接，所述机器人控制柜、第八操作按钮、第四电磁阀和第二螺丝批分别与所述机器人拧钉工站PLC控制器连接；所述第四气缸与所述第四电磁阀连接，所述第二机器人和第三螺丝批分别与所述机器人控制柜连接。

本发明的有益效果是：本发明通过工业相机对控制器进行精准定位，各个工站PC机计算运动轨迹，PC机将运动参数发送至各个工作PLC控制器，PLC控制器控制各个工站机器人到达指定位置，并控制相应的机器手完成相应的操作，从而实现自动上螺钉、密封测试、点胶、插管、激光打码、自动焊锡、接地电阻测试、在线返修、在线手工作业的自动化控制，从而为新能源汽车控制器的量产生产奠定基础，为提高控制器的产品质量提供了保障，提高了工作效率。本发明结构简单、操作方便、自动化程度高、控制精度高、符合行业要求，符合操作人员使用习惯，具备市场控制系统基本要求，适合推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明系统原理图；

图2为本发明PCBA焊接工站系统原理图；

图3为本发明激光打码工站系统原理图；

图4为本发明在线手工平台系统原理图；

图5为本发明插管工站系统原理图；

图6为本发明接地电阻测试工站系统原理图；

图7为本发明密封测试工站系统原理图；

图8为本发明在线返修平台系统原理图；

图9为本发明机器人点胶工站系统原理图；

图10为本发明机器人拧钉工站系统原理图；

图11为本发明某一工站人机界面的手动控制画面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提出的新能源汽车控制器自动装配系统，包括第一人机界面、工控机、总控PLC、交换机和各个工站，所述第一人机界面与工控机连接，所述工控机与总控PLC连接，所述总控PLC与交换机连接，所述交换机与各个工站连接，所述工站包括PCBA焊接工站、激光打码工站、在线手工平台、插管工站、接地电阻测试工站、密封测试工站、在线返修平台、机器人点胶工站和机器人拧钉工站；

所述PCBA焊接工站用于对新能源汽车控制器的各个焊锡点进行焊锡；所述激光打码工站用于对新能源汽车控制器指定位置进行激光打码操作；在线手工平台用于根据特定装配配方控制新能源汽车控制器的装配位置，配合工作人员完成手工装配，并记录相应的装配数据；插管工站用于采用机器视觉定位新能源汽车控制器的排气孔位置、确定机械臂运动轨迹，机械臂带动排气管至排气孔位置并完成压管动作；接地电阻测试工站用于测试新能源汽车控制器电路板的接地电阻；密封测试工站用于将新能源汽车控制器扣上密封盖并进行加压，并读取气密仪的测试数据；在线返修平台用于根据自动下载的维修配方，控制新能源汽车控制器的返修工作，配合工作人员手动操作完成返修流程，并记录相应返修数据；机器人点胶工站用于利用机器视觉确定点胶路径，根据确定好的路径控制机器人带动点胶机完成点胶动作；机器人拧钉工站用于利用视觉确定螺钉孔，采用机器人将扳手移至螺钉处，自动打螺钉至设定扭矩。

根据工艺实际情况，本发明的系统架构为：主要有系统上位机(第一人机界面+工控机)、总控PLC、动力配电系统、现场就地控制系统、现场传感器检测、现场执行机构(电机、气缸等)等六部分组成。另外，工控机上还安装有MES系统，用于对接客户端的ERP系统。系统由PC和PLC站组成，各站都有独立的PLC控制系统及上位机。上位机使用工业一体机来做，电脑自身带以太网口，和PLC通过以太网通讯。PLC采用的是欧姆龙系列的PLC，有CPU和IO扩展模块构成，各站PLC之间的通讯采用以太网通讯。

新能源洗车自动装配系统是对新能源汽车电机控制器组装测试的一条生产线主要组成系统，用于实现控制器由零配件组装到整机及测试的一条生产线。新能源汽车控制器自动装配系统控制系统充分利用现代计算机技术和网络通讯技术，采用上位机+PLC控制方式，对整条生产线分为10个工作站，涵盖了激光打码工站，插管工站(压管机工站)，手工作业平台，接地电阻测试工站，机器人点胶工位，拧钉工位，密封测试工位，返修平台，PCBA焊接工站(锡焊机工站)及工装车。

如图2所示，所述PCBA焊接工站包括PCBA焊接工站PC机、第二人机界面、第一扫码枪、第一工业相机、第一操作按钮、PCBA焊接工站PLC控制器、自动焊台、烙铁、送锡机构、第一伺服驱动、第一伺服电机、第二伺服驱动、第二伺服电机、第三伺服驱动和第三伺服电机；所述第二人机界面、第一扫码枪、第一工业相机和PCBA焊接工站PLC控制器分别与所述PCBA焊接工站PC机连接；所述第一操作按钮、自动焊台和第一伺服驱动与所述PCBA焊接工站PLC控制器连接，所述烙铁和送锡机构与所述自动焊台连接；所述第二伺服驱动、第三伺服驱动和第一伺服电机分别与所述第一伺服驱动连接，所述第二伺服电机与所述第二伺服驱动连接，所述第三伺服电机与所述第三伺服驱动连接；所述第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机分别用于驱动控制烙铁移动的X轴机械臂、Y轴机械臂和Z轴机械臂。其中，第一扫码枪用于扫描控制器半成品标号，第一工业相机用于实现视觉定位，第一操作按钮用于烙铁、送锡机构的启停操作。该工站的第一工业相机用于对控制器进行视觉定位，在现有技术中视觉定位算法已经较为成熟，本领域技术人员能够实现；PCBA焊接工站PC机内的视觉定位算法用于确定烙铁的运动轨迹，并将计算结果发送至PCBA焊接工站PLC控制器，PCBA焊接工站PLC控制器用于控制伺服驱动在X轴、Y轴和Z轴的运动，使得安装在伺服电机上的烙铁根据算法结果移动至指定位置，同时PCBA焊接工站PLC控制器控制送锡机构运送锡，从而确保送锡机构完成焊锡动作。

如图3所示，所述激光打码工站包括激光打码工站PC、第二扫码枪、第三人机界面、第二工业相机、激光打码工站PLC控制器、第二操作按钮、激光打码机、第四伺服驱动、第五伺服驱动、第六伺服驱动、第四伺服电机、第五伺服电机和第六伺服电机；所述第二扫码枪、第三人机界面、第二工业相机和激光打码工站PLC控制器分别与激光打码工站PC机连接，所述第二操作按钮、激光打码机和第四伺服驱动分别与所述激光打码工站PLC控制器连接；所述第五伺服驱动、第六伺服驱动、第四伺服电机分别与所述第四伺服驱动连接，所述第五伺服电机与所述第五伺服驱动连接，所述第六伺服驱动与所述第六伺服电机连接；所述第四伺服电机、第五伺服电机和第六伺服电机分别用于驱动控制激光打码机移动的X轴机械臂、Y轴机械臂和Z轴机械臂。其中，在第二人机界面，可通过触摸屏修改部分设备参数，比如激光头位置、各轴移动速度；可通过触摸屏进行产品参数的设置，生产数据的录入、设置等，如(如打标位置，工件ID，生产产品数量，完成时间等)；可以配方化保存部分参数；通过表格或其他形式导入产品ID。第二扫码枪用于产品追溯，每次打码动作结束后把产品ID、生产状态信息、操作人员ID上传到总控PLC。激光束正面对应有挡光板，防止激光伤人；人员安全措施为防护门开关保护，故人在操作时设备处于停止状态，以及激光打码机处于待机状态。该工站的第二工业相机用于对控制器进行视觉定位，激光打码工站PC机内的视觉定位算法用于确定激光打码机的运动轨迹，并将计算结果发送至激光打码工站PLC控制器，激光打码工站PLC控制器用于控制伺服驱动在X轴、Y轴和Z轴的运动，使得安装在伺服电机上的激光打码机根据算法结果移动至指定位置，从而确保激光打码机完成打码动作。

如图4所示，在线手工平台包括第四人机界面、第三扫码枪、定位悬臂、在线手工平台PLC控制器、在线手工平台PC机、压力传感器、指示灯和第一螺丝批，所述第四人机界面、第三扫码枪、定位悬臂和在线手工平台PLC控制器分别与所述在线手工平台PC机连接，所述压力传感器、指示灯和第一螺丝批分别与所述在线手工平台PLC控制器连接；定位悬臂用于移动控制器至指定位置。该平台的软件自动下载装配配方，还设有与在线手工平台PLC控制器连接的扭力控制器及位置控制器，用于控制控制器的装配位置；在线手工平台PC机还用于记录相应装配数据。

如图5所示，所述插管工站包括插管工站PC机、第四扫码枪、第五人机界面、第四工业相机、插管工站PLC控制器、第四操作按钮、压力模块、编码器、步进驱动器、步进电机、第七伺服驱动、第七伺服电机、第八伺服驱动、第八伺服电机、第九伺服驱动和第九伺服电机；所述第四扫码枪、第五人机界面、第四工业相机和插管工站PLC控制器分别与插管工站PC机连接，所述第四操作按钮、压力模块、编码器、步进驱动器和第七伺服驱动分别与所述插管工站PLC控制器连接，所述步进电机与所述步进驱动器连接；所述第七伺服驱动与所述第七伺服电机和第八伺服驱动连接，所述第九伺服驱动和第八伺服电机与所述第八伺服驱动连接，所述第九伺服电机与所述第九伺服驱动连接；所述步进电机用于带动机械执行部件进行精确定位，定位精度可达0.01mm，所述压力模块用于监控运动部件压管时的输出压力，此压力通过压力传感器进行模数转换，转化后的数据通过上位机整理形成曲线，所述第七伺服电机、第八伺服电机和第九伺服电机用于驱动控制排气管移动的X轴机械臂、Y轴机械臂和Z轴机械臂。第五人机交互界面可通过触摸屏修改部分设备参数，比如排气管位置、各轴移动速度；工作过程中屏幕显示部分当前的设备参数，如插管压力、插管位置，管头尺寸等；可设置压力模式(压力达到为主，位置做范围判断)和位置模式(位置达到为主，压力做范围判断)；第四工业相机采集控制器的图片信息，插管工站PC机通过视觉算法可以在一定范围内对产品进行定位，定位精度达到设备需求；可以配方化保存部分参数。第四扫码枪用于产品追溯，每次生产前进行产品ID码扫描，生产动作结束后把该次产品ID、生产状态、最终压力值、压入位置信息、操作人员ID上传到总控PLC。设备启动有光栅及双手开关保护，故人在操作时设备处于停止状态。视觉定位系统用于定位控制器排气孔位置，视觉定位系统确定运动轨迹，插管工站PLC控制器控制对应的伺服驱动动作，按照在三个电机上的排气管被带至制定的排气孔位置，步进电机上安装的加压装置将排气管安装在排气孔上，从而完成插管(压管)动作。

如图6所示，所述接地电阻测试工站包括接地电阻测试工站PC机、第五扫码枪、第六人机界面、第五操作按钮、接地电阻测试工站PLC控制器、第一电磁阀、数字微殴仪、第一气缸和至少一个探针；所述第五扫码枪、第六人机界面、第五操作按钮和接地电阻测试工站PLC控制器分别与所述接地电阻测试工站PC机连接，所述第五操作按钮、第一电磁阀和数字微殴仪分别与所述接地电阻测试工站PLC控制器连接，所述第一气缸与所述第一电磁阀连接，所述探针与所述数字微殴仪连接。第五人机界面能够通过触摸屏进行用户设置、权限操作、产品型号设置等工装信息的操作，并能够显示工位信息，能够显示微欧计各种实测数据，并自动显示合格与不合格信息；可以配方化保存部分参数。数字微欧仪连接有6个探针，即第一探针、第二探针、第三探针、第四探针、第五探针和第六探针；最多支持10路电阻测量，能够显示接地电阻实测值，并上传测量结果，对测量结果进行自动判定，给出“合格”与“不合格”显示。该设工站个测量通道都具有0.05％的准确度和1μΩ～300kΩ的测量范围。该工站使用时的校准方法为：使用goldensample做为检测标准，此产品为权威机构测定电阻值，并出具检测报告的产品，亦可按要求随后再定。该工站设备具有故障报警、具有紧急停止按钮。设备作业一侧安装安全光栅，后侧有门开关传感器，在开门的过程中，设备自锁不能运行。第五扫码枪用于产品追溯，每次打码动作结束后把产品ID、检测结果、测量值、操作人员ID、测量日期及时间上传到总控PLC。产品换型需要更换针床及调整侧面接地端子的位置。需要使用新产品的goldensample重新标定。

如图7所示，所述密封测试工站包括密封测试工站PC机、第六扫码枪、第七人机界面、第六操作按钮、密封测试工站PLC控制器、第二电磁阀、第二气缸、第一气密仪、第二气密仪、第一管路和第二管路，所述第六扫码枪、第七人机界面和密封测试工站PLC控制器分别与所述密封测试工站PC机连接，所述第六操作按钮、第二电磁阀、第一气密仪和第二气密仪分别与所述密封测试工站PLC控制器连接，所述第二气缸与所述第二电磁阀连接，所述第一管路与所述第一气密仪连接，所述第二气密仪与所述第二管路连接。该工站用于将控制器半成品放置在专机上，然后扣上密封盖并加压，系统软件自动读取密封测试仪的数据并进行记录。

如图8所示，所述在线返修平台包括在线返修平台PC机、第九扫码枪和第八人机界面，所述第九扫码枪、第八人机界面与所述在线返修平台PC机连接。该平台安装在在线返修平台PC机内的软件自动下载维修配方，配合操作人员完成返修流程，并记录相应返修数据。该平台还设有与在线返修平台PC机连接的扭力控制器及位置控制器，两者结合用于控制控制器的返修位置。

如图9所示，所述机器人点胶工站包括机器人点胶工站PC机、第七扫码枪、第九人机界面、第七操作按钮、第七工业相机、机器人控制柜、第一机器人、点胶机、机器人点胶工站PLC控制器、第三电磁阀、第十伺服驱动、第三气缸和第十伺服电机，所述第七扫码枪、第九人机界面、第七工业相机、机器人控制柜和机器人点胶工站PLC控制器分别与机器人点胶工站PC机连接，所述第一机器人和点胶机分别与机器人控制柜连接；所述第七操作按钮、第三电磁阀、第十伺服驱动分别与所述机器人点胶工站PLC控制器连接，所述第三气缸与所述第三电磁阀连接，所述第十伺服电机与所述第十伺服驱动连接。第九人机界面自带触摸屏显示操作界面，能够通过触摸屏进行用户设置、权限操作、产品型号设置等工装信息的操作，并能够显示工位信息；可以配方化保存部分参数，比如路径点、用胶品种、时间、压力、速度。在机器人活动范围内，且能够适应工装的情况下可以兼容其他产品。点胶机涂胶头线速度、与涂胶面距离由程序控制。涂胶压力使用比例阀控制，PLC使用模拟量输出模块控制比例阀。第七工业相机用户视觉定位，机器人点胶工站PC机上安装有视觉定位算法(系统)，视觉定位系统可以在一定范围内对产品进行定位，定位精度达到设备需求。设备具有故障报警、具有紧急停止按钮、机器人具有人工示教功能；设备具有供胶系统的缺胶报警功能。设备作业一侧安装安全光栅，后侧有门开关传感器，在开门的过程中，设备自锁不能运行。该工站还预留有点胶检测视觉系统接口。第七扫码枪用于产品追溯，每次打码动作结束后把产品ID、生产状态信息、操作者ID上传到总控PLC。该工站工序在拧钉工序之前，视觉定位系统确定点胶路径，将确认好的路径参数传给第二机器人，第二机器人安装路径带动点胶机完成点胶操作。

如图10所示，所述机器人拧钉工站包括机器人拧钉工站PC机、第八扫码枪、第十人机界面、第八操作按钮、第八工业相机、机器人拧钉工站PLC控制器、第四电磁阀、第四气缸、机器人控制柜、第二机器人、第三螺丝批和第二螺丝批，所述第八扫码枪、第十人机界面、第八工业相机和机器人拧钉工站PLC控制器分别与机器人拧钉工站PC机连接，所述机器人控制柜、第八操作按钮、第四电磁阀和第二螺丝批分别与所述机器人拧钉工站PLC控制器连接；所述第四气缸与所述第四电磁阀连接，所述第二机器人和第三螺丝批分别与所述机器人控制柜连接。由机器人控制柜、第二机器人、第二螺丝批、第三螺丝批构成的超静音吹钉系统能够将螺钉吹至扭力扳手套筒中，第八工业相机拍摄产品图片后，通过机器人拧钉工站PC机内置的机器视觉算法对产品定位，并计算该工站第二机器人的运动轨迹，第二机器人将扳手移动至螺钉处，第二机器人控制第三螺丝批自动打螺钉至设定扭矩。

本发明实现了如下功能：

①实现全过程程序控制，包括:工艺设备及辅助设备的启停控制、伺服电机的自动控制；

②实现以下状态显示：系统的运行及停止、各设备的运行状态、各伺服电机的当前位置、各气缸的当前位置、各传感器的当前状态；

③具备以下报警内容：设备状态异常、参数设置错误、程序故障中断、系统运行逻辑报警、重要设备故障的声光报警；

④具备以下保护功能：气源压力低保护功能、设备的运行极限保护功能、工艺要求的其它保护功能；

⑤上位机系统功能：上位机通过与PLC控制系统的通讯连接，显示监控整个工艺设备运行状况，通过操作画面对过程进行监视和控制。

⑥控制操作功能

控制可分为自动控制手动控制两种操作模式，在手动控制模式下，可对现场设备进行随意操作，方便调试及测试。在自动控制模式下，设备将按照工艺要求进行程序控制。

本发明在使用时，由于每个工站都有一台上位机，每台上位机可以查看设备状态、当前操作权限，当前产品的型号，工作内容。同时有切换画面的按钮，根据不同的按钮可以进入到不同的操作界面中。如图11所示，设有手动控制画面，手动控制画面是对设备各机构进行单独手动控制，方便调试和维修，在手动画面下可对个机构进行任意的操作，同时显示设备的当前状态。配方设备画面是操作者可以选择不同的配方，设备将会根据操作者选择的配方进行控制。

本发明还具有如下有益效果：

1、技术先进

PLC控制系统采用欧姆龙系列的PLC，该系列PLC是欧姆龙主推的PLC产品，采用成熟，先进的技术。欧姆龙公司的PLC已经成熟的应用到国内外各个领域。

2、操作简单

全系统采用手动和自动两种控制模式，方便各种状态下对设备的操作。同时人机界面友好，傻瓜式操作，各种操作指导，故障报警，状态监控都可详细的显示，方便操作人员操作，并可有效的避免设备的误操作而引起的设备损坏。

3、易于维护

控制系统采用模块化结构。当某个模块故障时，可以方便的摘下模块，然后用新模块进行替换，所以整个系统的硬件维护非常容易。

4、便于扩展

采用PLC控制，可以很简单的扩展点数，只需要将新的IO扩展模块安装到机架后就可以做到扩展。

在上位机上，PLC控制体系网络上，采用了标准的以太网协议，可以简单的和其他系统进行通讯。

系统的组态是一个开放型的结构，不管是模块还是网络，均可方便的扩展。

5、柔性化设计

系统采用柔性化设计，上位机软件菜单化，系统提取了每个工站关键工序的参数，每次产品变更至需要输入对应参数即可。

6、大量采用视觉引导机器人进行装配、点胶、压合等动作，自动化程度高，提高了定位精度，使得机器人的操作更加的精确，为提高产品品质提供了保障。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新能源汽车控制器自动装配系统，包括第一人机界面、工控机、总控PLC、交换机和各个工站，所述第一人机界面与工控机连接，所述工控机与总控PLC连接，所述总控PLC与交换机连接，所述交换机与各个工站连接，其特征在于，所述工站包括PCBA焊接工站、激光打码工站、在线手工平台、插管工站、接地电阻测试工站、密封测试工站、在线返修平台、机器人点胶工站和机器人拧钉工站；

所述PCBA焊接工站用于对新能源汽车控制器的各个焊锡点进行焊锡；

所述激光打码工站用于对新能源汽车控制器指定位置进行激光打码操作；

在线手工平台用于根据特定装配配方控制新能源汽车控制器的装配位置，配合工作人员完成手工装配，并记录相应的装配数据；

插管工站用于采用机器视觉定位新能源汽车控制器的排气孔位置、确定机械臂运动轨迹，机械臂带动排气管至排气孔位置并完成压管动作；

接地电阻测试工站用于测试新能源汽车控制器电路板的接地电阻；

密封测试工站用于将新能源汽车控制器扣上密封盖并进行加压，并读取气密仪的测试数据；

在线返修平台用于根据自动下载的维修配方，控制新能源汽车控制器的返修工作，配合工作人员手动操作完成返修流程，并记录相应返修数据；

机器人点胶工站用于利用机器视觉确定点胶路径，根据确定好的路径控制机器人带动点胶机完成点胶动作；

机器人拧钉工站用于利用视觉确定螺钉孔，采用机器人将扳手移至螺钉处，自动打螺钉至设定扭矩。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车控制器自动装配系统，其特征在于，所述PCBA焊接工站包括PCBA焊接工站PC机、第二人机界面、第一扫码枪、第一工业相机、第一操作按钮、PCBA焊接工站PLC控制器、自动焊台、烙铁、送锡机构、第一伺服驱动、第一伺服电机、第二伺服驱动、第二伺服电机、第三伺服驱动和第三伺服电机；所述第二人机界面、第一扫码枪、第一工业相机和PCBA焊接工站PLC控制器分别与所述PCBA焊接工站PC机连接；所述第一操作按钮、自动焊台和第一伺服驱动与所述PCBA焊接工站PLC控制器连接，所述烙铁和送锡机构与所述自动焊台连接；所述第二伺服驱动、第三伺服驱动和第一伺服电机分别与所述第一伺服驱动连接，所述第二伺服电机与所述第二伺服驱动连接，所述第三伺服电机与所述第三伺服驱动连接；所述第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机分别用于驱动控制烙铁移动的X轴机械臂、Y轴机械臂和Z轴机械臂。

3.根据权利要求1所述的新能源汽车控制器自动装配系统，其特征在于，所述激光打码工站包括激光打码工站PC、第二扫码枪、第三人机界面、第二工业相机、激光打码工站PLC控制器、第二操作按钮、激光打码机、第四伺服驱动、第五伺服驱动、第六伺服驱动、第四伺服电机、第五伺服电机和第六伺服电机；所述第二扫码枪、第三人机界面、第二工业相机和激光打码工站PLC控制器分别与激光打码工站PC机连接，所述第二操作按钮、激光打码机和第四伺服驱动分别与所述激光打码工站PLC控制器连接；所述第五伺服驱动、第六伺服驱动、第四伺服电机分别与所述第四伺服驱动连接，所述第五伺服电机与所述第五伺服驱动连接，所述第六伺服驱动与所述第六伺服电机连接；所述第四伺服电机、第五伺服电机和第六伺服电机分别用于驱动控制激光打码机移动的X轴机械臂、Y轴机械臂和Z轴机械臂。

4.根据权利要求1所述的新能源汽车控制器自动装配系统，其特征在于，在线手工平台包括第四人机界面、第三扫码枪、定位悬臂、在线手工平台PLC控制器、在线手工平台PC机、压力传感器、指示灯和第一螺丝批，所述第四人机界面、第三扫码枪、定位悬臂和在线手工平台PLC控制器分别与所述在线手工平台PC机连接，所述压力传感器、指示灯和第一螺丝批分别与所述在线手工平台PLC控制器连接；定位悬臂用于移动控制器至指定位置。

5.根据权利要求1所述的新能源汽车控制器自动装配系统，其特征在于，所述插管工站包括插管工站PC机、第四扫码枪、第五人机界面、第四工业相机、插管工站PLC控制器、第四操作按钮、压力模块、编码器、步进驱动器、步进电机、第七伺服驱动、第七伺服电机、第八伺服驱动、第八伺服电机、第九伺服驱动和第九伺服电机；所述第四扫码枪、第五人机界面、第四工业相机和插管工站PLC控制器分别与插管工站PC机连接，所述第四操作按钮、压力模块、编码器、步进驱动器和第七伺服驱动分别与所述插管工站PLC控制器连接，所述步进电机与所述步进驱动器连接；所述第七伺服驱动与所述第七伺服电机和第八伺服驱动连接，所述第九伺服驱动和第八伺服电机与所述第八伺服驱动连接，所述第九伺服电机与所述第九伺服驱动连接；所述步进电机用于带动机械执行部件进行精确定位，所述压力模块用于监控运动部件压管时的输出压力，此压力通过压力传感器进行模数转换，转化后的数据通过上位机整理形成曲线，所述第七伺服电机、第八伺服电机和第九伺服电机用于驱动控制排气管移动的X轴机械臂、Y轴机械臂和Z轴机械臂。

6.根据权利要求1所述的新能源汽车控制器自动装配系统，其特征在于，所述接地电阻测试工站包括接地电阻测试工站PC机、第五扫码枪、第六人机界面、第五操作按钮、接地电阻测试工站PLC控制器、第一电磁阀、数字微殴仪、第一气缸和至少一个探针；所述第五扫码枪、第六人机界面、第五操作按钮和接地电阻测试工站PLC控制器分别与所述接地电阻测试工站PC机连接，所述第五操作按钮、第一电磁阀和数字微殴仪分别与所述接地电阻测试工站PLC控制器连接，所述第一气缸与所述第一电磁阀连接，所述探针与所述数字微殴仪连接。

7.根据权利要求1所述的新能源汽车控制器自动装配系统，其特征在于，所述密封测试工站包括密封测试工站PC机、第六扫码枪、第七人机界面、第六操作按钮、密封测试工站PLC控制器、第二电磁阀、第二气缸、第一气密仪、第二气密仪、第一管路和第二管路，所述第六扫码枪、第七人机界面和密封测试工站PLC控制器分别与所述密封测试工站PC机连接，所述第六操作按钮、第二电磁阀、第一气密仪和第二气密仪分别与所述密封测试工站PLC控制器连接，所述第二气缸与所述第二电磁阀连接，所述第一管路与所述第一气密仪连接，所述第二气密仪与所述第二管路连接。

8.根据权利要求1所述的新能源汽车控制器自动装配系统，其特征在于，所述在线返修平台包括在线返修平台PC机、第九扫码枪和第八人机界面，所述第九扫码枪、第八人机界面与所述在线返修平台PC机连接。

9.根据权利要求1所述的新能源汽车控制器自动装配系统，其特征在于，所述机器人点胶工站包括机器人点胶工站PC机、第七扫码枪、第九人机界面、第七操作按钮、第七工业相机、机器人控制柜、第一机器人、点胶机、机器人点胶工站PLC控制器、第三电磁阀、第十伺服驱动、第三气缸和第十伺服电机，所述第七扫码枪、第九人机界面、第七工业相机、机器人控制柜和机器人点胶工站PLC控制器分别与机器人点胶工站PC机连接，所述第一机器人和点胶机分别与机器人控制柜连接；所述第七操作按钮、第三电磁阀、第十伺服驱动分别与所述机器人点胶工站PLC控制器连接，所述第三气缸与所述第三电磁阀连接，所述第十伺服电机与所述第十伺服驱动连接。

10.根据权利要求1所述的新能源汽车控制器自动装配系统，其特征在于，所述机器人拧钉工站包括机器人拧钉工站PC机、第八扫码枪、第十人机界面、第八操作按钮、第八工业相机、机器人拧钉工站PLC控制器、第四电磁阀、第四气缸、机器人控制柜、第二机器人、第三螺丝批和第二螺丝批，所述第八扫码枪、第十人机界面、第八工业相机和机器人拧钉工站PLC控制器分别与机器人拧钉工站PC机连接，所述机器人控制柜、第八操作按钮、第四电磁阀和第二螺丝批分别与所述机器人拧钉工站PLC控制器连接；所述第四气缸与所述第四电磁阀连接，所述第二机器人和第三螺丝批分别与所述机器人控制柜连接。

Images