CN108436756B - 一种基于旋转编码器精确定位上下料工件的系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于旋转编码器精确定位上下料工件的系统及其方法，在抛光机的第一抛光盘和第二抛光盘上各设置有N个圆盘，每个圆盘上均设置有一个圆盘治具，每个圆盘治具均连接有一个旋转编码器，所述每个旋转编码器均通过CAN总线依次将其旋转角度传送至所述控制模块，所述抛光机与所述上下料机械手分别与所述控制模块连接，所述上下料机械手根据所述旋转编码器测得的旋转角度，计算得到所述上下料机械手末端的取放料治具旋转的角度，实现精准取放料，所述控制模块控制所述上下料机械手取放料以及抛光机抛光同时进行，本发明通过旋转编码器精确定位，实现了精确上下料，大大提高了生产效率，且实现了生产过程中取放料的自动化。

Description

一种基于旋转编码器精确定位上下料工件的系统及其方法
技术领域
本发明涉及上下料机械手自动化技术领域，具体涉及一种基于旋转编码器精确定位上下料工件的系统及其方法。
背景技术
目前在手机玻璃的生产过程中，其中一个工艺步骤是抛光，需要多个手机玻璃半成品跟随圆盘治具进行旋转加工，因为抛光机速度和时间的不确定性，会导致每次装料和取料的位置不相同，在手机玻璃抛光这种要求精度比较高的玻璃制品加工环境中，需要人工逐片放置好手机玻璃，待抛光结束后再人工逐片换上需加工的手机玻璃，这种人工取放料的时间过长，生产效率非常低，而且玻璃加工工厂环境非常恶劣，不适合工人长时间工作。本方案提出一种利用绝对值旋转编码器来确定圆盘治具的旋转角度，通过Can通讯发送给机械手，系统结合之前设入的一些参数求出机械手的运行位置和末端旋装角度进行批量取放料，大大加大了生产效率，实现恶劣环境下的自动化生产。
发明内容
本申请通过提供一种基于旋转编码器精确定位上下料工件的系统及其方法，以解决人工取放手机玻璃所带来的生产效率低，以及长期工作在环境恶劣的加工现场会对人体造成极大伤害的技术问题。
为解决上述技术问题，本申请采用以下技术方案予以实现：
一种基于旋转编码器精确定位上下料工件的系统，在抛光机的第一抛光盘和第二抛光盘上各设置有N个圆盘，N为正整数，每个圆盘上均设置有一个圆盘治具，还包括旋转编码器、控制模块及上下料机械手，其中，每个圆盘治具均连接有一个旋转编码器，所述每个旋转编码器均通过CAN总线依次将其旋转角度传送至所述控制模块，所述抛光机与所述上下料机械手分别与所述控制模块连接，所述上下料机械手的末端设置有与所述圆盘治具相对应的取放料治具，所述上下料机械手根据所述旋转编码器测得的旋转角度，计算得到所述上下料机械手末端的取放料治具旋转的角度，实现精准取放料，所述控制模块控制所述上下料机械手取放料以及抛光机抛光同时进行。
进一步地，所述旋转编码器为单圈绝对值旋转编码器。
玻璃工件的位置随着圆盘旋转角度呈周期性变化，周期为一圈即360°，连接在圆盘治具上的旋转编码器在圆盘旋转时跟着旋转，使用单圈绝对值旋转编码器可表示出圆盘在每一圈相对于零点的角度。
进一步地，所述上下料机械手为行架式上下料机械手。该行架式上下料机械手可以上下、左右、前后运动，其末端可旋转。
一种基于旋转编码器精确定位上下料工件系统的方法，包括如下步骤：
S1：设置取料次数的初始值I＝0，所述上下料机械手到达待机点；
S2：判断是否接收到所述抛光机发出的取料信号，如果是，则进入步骤S3，否则，继续执行步骤S2；
S3：判断取料次数I是否小于N，如果是，进入步骤S4，否则，进入步骤S7；
S4：所述上下料机械手通过CAN总线读取处于取料位置的抛光盘上的圆盘治具对应的各个旋转编码器的旋转角度；
S5：计算得到所述上下料机械手末端的取放料治具对应需要旋转的角度a＝a0+at；
式中，a0为圆盘治具相对零点所对应的旋转角度；
S6：所述上下料机械手移动到取料位置，取放料治具旋转步骤S5计算得到的角度，取料后将料放置到预设区域，取料次数I加1，随后跳转至步骤S3；
S7：将待加工的工件通过所述上下料机械手末端的取放料治具放至放料位置；
S8：向所述抛光机发送加工信号，所述抛光机调换第一抛光盘和第二抛光盘的位置，将放料位置上的圆盘治具换至待加工位置。
与现有技术相比，本申请提供的技术方案，具有的技术效果或优点是：
(1)通过旋转编码器精确定位，实现了精确上下料，大大提高了生产效率；
(2)实现了生产过程中取放料的自动化，避免了长期工作在环境恶劣加工环境中对人体造成的极大伤害。
附图说明
图1为基于旋转编码器精确定位上下料工件的系统结构框图；
图2为基于旋转编码器精确定位上下料工件的系统结构示意图；
图3为基于旋转编码器精确定位上下料工件的方法流程图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种基于旋转编码器精确定位上下料工件的系统及其方法，以解决人工取放手机玻璃所带来的生产效率低，以及长期工作在环境恶劣的加工现场会对人体造成极大伤害的技术问题。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式，对上述技术方案进行详细的说明。
实施例
一种基于旋转编码器精确定位上下料工件的系统，如图1、图2所示，在抛光机的第一抛光盘1和第二抛光盘2上各设置有4个圆盘，每个圆盘上均设置有一个圆盘治具3(图1中圆盘和圆盘治具重合)，每个圆盘治具3上放9个手机玻璃工件4，旋转时每块玻璃工件4在圆盘治具上的相对位置保持不变，但是由于旋转角度的不同，玻璃工件4的实际位置也是不同的，玻璃工件4的位置随着圆盘旋转角度呈周期性变化，周期为一圈即360°，为此该系统还包括旋转编码器5、控制模块6及上下料机械手7，其中，每个圆盘治具3均连接有一个旋转编码器5，所述每个旋转编码器5均通过CAN总线依次将其旋转角度传送至所述控制模块6，所述抛光机8与所述上下料机械手7分别与所述控制模块6连接，所述上下料机械手7的末端设置有与所述圆盘治具相对应的取放料治具9，所述上下料机械手7根据所述旋转编码器5测得的旋转角度，计算得到所述上下料机械手7末端的取放料治具9旋转的角度，实现精准取放料，所述控制模块6控制所述上下料机械手7取放料以及抛光机8抛光同时进行。
在本实施例中，所述旋转编码器为单圈绝对值旋转编码器。玻璃工件的位置随着圆盘旋转角度呈周期性变化，周期为一圈即360°，连接在圆盘治具上的旋转编码器在圆盘旋转时跟着旋转，使用单圈绝对值旋转编码器可表示出圆盘在每一圈相对于零点的角度。并且由于采用绝对值编码器，即使断电也可以记录旋转角度，使用非常方便。
在本实施例中，所述上下料机械手为一套四轴行架式上下料机械手。该行架式上下料机械手可以上下、左右、前后运动，其末端可旋转。
具体工作原理为：抛光机8包括两个抛光盘，第一抛光盘1和第二抛光盘2，两个抛光盘上各设置有4个圆盘，每个圆盘上均设置有一个圆盘治具3。这样在其中一个抛光盘进行抛光加工时，另一个抛光盘可以进行取放料的操作，当抛光机8给上下料机械手7发送取料信号后，上下料机械手7通过CAN总线读取处于取料位置(抛光机的第一抛光盘1)的圆盘治具3上的旋转编码器5的角度，上下料机械手7末端有和圆盘治具3相对应的取放料治具9，且取放料治具9的位置相对应于圆盘治具3的位置，取放料治具9具有产品吸阀，通过计算，得到上下料机械手7末端的取放料治具9需要旋转的角度。随后上下料机械手7移动至取料位置上方，其末端的取放料治具9旋转至计算出来的角度，取料后放置到预设的区域，之后依次取其它三个圆盘治具3上的手机玻璃工件4。所有玻璃工件4取完后，开始放料流程，将待加工的手机玻璃工件4通过取放料治具9放置到放料位置，待四个圆盘治具3放满后，上下料机械手7回到一个安全位置，给抛光机8发送加工信号，抛光机8调换加工上下面后(即调换第一抛光盘1和第二抛光盘2的位置)，开始对处于加工位置的手机玻璃工件4进行抛光加工，同时发送取料信号给上下料机械手7，由上下料机械手7对第二抛光盘2上的圆盘治具3取放玻璃工件4，如此循环即可。经实验测定，上下料机械手7取放料的总时间不超过玻璃抛光加工的时间，对抛光加工效率没有任何影响。整个过程几乎不需要人的参与，提高了生产效率。
一种基于旋转编码器精确定位上下料工件系统的方法，如图3所示，包括如下步骤：
S1：设置取料次数的初始值I＝0，所述上下料机械手到达待机点；
S2：判断是否接收到所述抛光机发出的取料信号，如果是，则进入步骤S3，否则，继续执行步骤S2；
S3：判断取料次数I是否小于4，如果是，进入步骤S4，否则，进入步骤S7；
S4：所述上下料机械手通过CAN总线读取处于取料位置的抛光盘上的圆盘治具对应的各个旋转编码器的旋转角度at；
S5：计算得到所述上下料机械手末端的取放料治具对应需要旋转的角度a＝a0+at，式中，a0为圆盘治具相对零点所对应的旋转角度；
S4步骤中读取到取料位置的抛光盘上的圆盘治具对应的各个旋转编码器的旋转角度at，实际上所读取到的旋转编码器读数区间的数据和旋转编码器的位数m有关，旋转编码器读数区间为0～2m，如15位的旋转编码器读数区间为0～32768，对应着角度0o～360o，即
Figure BDA0001562641300000041
在本方法执行前，需要确定每个圆盘治具的相对零点和圆心，并设入控制系统，其中，设置每个圆盘治具的相对零点的方法为：通过控制系统移动上下料机械手，旋转上下料机械手末端使上下料机械手上的取放料治具和抛光盘上的圆盘治具刚好相对，控制系统记录此时的上下料机械手末端的位置及圆盘治具相对零点的旋转角度记为a0，并通过CAN总线把此时旋转编码器的位置设为零点，即此时旋转编码器的读数为0，从而得到当前圆盘治具相对于零点的旋转角度at，则上下料机械手末端的取放料治具对应需要旋转的角度a＝a0+at；
S6：所述上下料机械手移动到取料位置，取放料治具旋转步骤S5计算得到的角度，取料后将料放置到预设区域，取料次数I加1，随后跳转至步骤S3；
S7：将待加工的工件通过所述上下料机械手末端的取放料治具放至放料位置；
S8：向所述抛光机发送加工信号，所述抛光机调换第一抛光盘和第二抛光盘的位置，将放料位置上的圆盘治具换至待加工位置。
经实验测定，机械手取放料的总时间不超过玻璃抛光加工的时间，对抛光加工效率没有任何影响。整个过程几乎不需要人的参与，提高了生产效率。
如果上下料机械手末端的取放料治具只具备一次取一个手机玻璃工件的时候，需要通过圆盘治具的中心在上下料机械手坐标系下的位置和每个工件在相对零点时的位置和方向，再结合旋转编码器的旋转角度求出每个工件在上下料机械手坐标系下的位置和姿态。工件可理解为刚体，而刚体的运动和点的运动不同，刚体可以看作由无数个点组成的，运动过程中各个点的运动情况一般是不一样的，所以要描述刚体的空间位置，就需要知道刚体的位置和姿态。此实施例中工件的姿态只有一个方向的姿态：即绕穿过工件中心点并垂直与工件平面的直线的旋转角度。
本申请的上述实施例中，通过提供一种基于旋转编码器精确定位上下料工件的系统及其方法，在抛光机的第一抛光盘和第二抛光盘上各设置有N个圆盘，每个圆盘上均设置有一个圆盘治具，每个圆盘治具均连接有一个旋转编码器，所述每个旋转编码器均通过CAN总线依次将其旋转角度传送至所述控制模块，所述抛光机与所述上下料机械手分别与所述控制模块连接，所述上下料机械手根据所述旋转编码器测得的旋转角度，计算得到所述上下料机械手末端的取放料治具旋转的角度，实现精准取放料，所述控制模块控制所述上下料机械手取放料以及抛光机抛光同时进行，本发明通过旋转编码器精确定位，实现了精确上下料，大大提高了生产效率，且实现了生产过程中取放料的自动化。
应当指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改性、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于旋转编码器精确定位上下料工件系统的工作方法，其特征在于，所述基于旋转编码器精确定位上下料工件系统包括在抛光机的第一抛光盘和第二抛光盘上各设置有N个圆盘，N为正整数，每个圆盘上均设置有一个圆盘治具，还包括旋转编码器、控制模块及上下料机械手，其中，每个圆盘治具均连接有一个旋转编码器，每个所述旋转编码器均通过CAN总线依次将测得的圆盘治具的旋转角度传送至所述控制模块，所述抛光机与所述上下料机械手分别与所述控制模块连接，所述上下料机械手的末端设置有与所述圆盘治具相对应的取放料治具，所述上下料机械手根据所述旋转编码器测得的旋转角度，计算得到所述上下料机械手末端的取放料治具旋转的角度，实现精准取放料，所述控制模块控制所述上下料机械手取放料以及抛光机抛光同时进行；
其工作方法，包括如下步骤：
S1：设置取料次数的初始值I＝0，所述上下料机械手到达待机点；
S2：判断是否接收到所述抛光机发出的取料信号，如果是，则进入步骤S3，否则，继续执行步骤S2；
S3：判断取料次数I是否小于N，如果是，进入步骤S4，否则，进入步骤S7；
S4：所述上下料机械手通过CAN总线读取处于取料位置的抛光盘上的圆盘治具对应的各个旋转编码器的旋转角度；
S5：计算得到所述上下料机械手末端的取放料治具对应需要旋转的角度a＝a0+at；式中，a0为圆盘治具相对零点所对应的旋转角度，at为旋转编码器的旋转角度；
S6：所述上下料机械手移动到取料位置，取放料治具旋转步骤S5计算得到的角度，取料后将料放置到预设区域，取料次数I加1，随后跳转至步骤S3；
S7：将待加工的工件通过所述上下料机械手末端的取放料治具放至放料位置；
S8：向所述抛光机发送加工信号，所述抛光机调换第一抛光盘和第二抛光盘的位置，将放料位置上的圆盘治具换至待加工位置。
2.根据权利要求1所述的基于旋转编码器精确定位上下料工件系统的工作方法，其特征在于，所述旋转编码器为单圈绝对值旋转编码器。
3.根据权利要求1所述的基于旋转编码器精确定位上下料工件系统的工作方法，其特征在于，所述上下料机械手为行架式上下料机械手。
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