CN108792608B - 显示屏产品自动上料系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的显示屏产品自动上料系统和方法，显示屏产品包括显示屏主体和柔性电路板，因此系统包括显示屏产品供应单元、用于抓取显示屏产品的机械手抓取单元、治具供应单元和控制单元，其中机械手抓取单元除了设置了用于抓取显示屏的显示屏抓取装置，还设置了用于抓取柔性电路板的柔性电路板抓取装置，本发明提供的自动上料系统和方法，使得机械装置能够完全代替人工上料，提高了生产效率，节约了人工成本。

Description

显示屏产品自动上料系统和方法

技术领域

本发明涉及一种显示屏产品制造领域，特别涉及一种显示屏产品自动上料系统和方法。

背景技术

手机屏产品由屏幕主体加上FPC软线(Flexible Printed Circuit，也即柔性电路板)两部分组成，FPC软线连接屏幕内部电路。屏幕主体部分平滑易抓取，但是FPC软线部分由于其柔韧性较高、不同型号产品FPC结构不一致等原因，导致其自动化抓取难度较高。此外，手机屏产品的FPC软线的接线端子单元引脚小且密集，要完成自动贴合非常困难。由于以上原因，目前的手机屏产品缺陷检测生产线中，主要是以人工检测为主，即使存在少数的半自动化检测装置，也是通过人工上料的方式进行上料。

中国专利CN201520150980.3(公开日：2015年8月19日)中，虽然采用了自动上料的方式，但其是针对静态的产品，且没有考虑FPC软线问题，对于FPC软线接线端子的贴合问题也没有涉及。这在需要对手机屏幕上电检测的产线中，是无法满足产线上料需求的。

发明内容

本发明提供了一种手机屏产品自动上料系统和方法，用于解决上述问题。

为达到上述目的，本发明提供一种显示屏产品自动上料系统，所述显示屏产品包括显示屏主体和柔性电路板，所述自动上料系统包括显示屏产品供应单元、机械手抓取单元、治具供应单元及控制单元，所述机械手抓取单元包括显示屏主体抓取装置和柔性电路板抓取装置，所述治具供应单元用于承载所述显示屏产品的显示屏治具，所述显示屏治具中设置有显示屏主体凹槽和柔性电路板凹槽，所述控制单元控制所述显示屏主体抓取装置从所述显示屏产品供应单元上抓取所述显示屏主体后放置在所述显示屏主体凹槽内，控制所述柔性电路板抓取装置抓取所述柔性电路板后放置在所述柔性电路板凹槽内。

作为优选，所述显示屏主体抓取装置和所述柔性电路板抓取装置均采用吸附方式实现抓取。

作为优选，所述显示屏主体抓取装置包括主体吸嘴及主体吸嘴架，所述主体吸嘴固定在主体吸嘴架上。

作为优选，所述柔性电路板抓取装置包括柔性电路板吸嘴和柔性电路板吸嘴架，所述柔性电路板吸嘴固定在柔性电路板吸嘴架上，所述柔性电路板吸嘴架的一侧与主体吸嘴架固定。

作为优选，所述主体吸嘴具有偶数个，并对称分布在所述主体吸嘴架上。

作为优选，所述主体吸嘴架上设置有主体吸嘴调节孔，所述主体吸嘴滑动设置在所述主体吸嘴调节孔内。

作为优选，所述主体吸嘴调节孔的个数与所述主体吸嘴个数相同，每个所述主体吸嘴对应一个主体吸嘴调节孔。

作为优选，所述主体吸嘴和主体吸嘴调节孔均设有四个，四个所述主体吸嘴调节孔沿对角线方向设置。

作为优选，所述柔性电路板吸嘴支架上设有柔性电路板吸嘴调节孔，所述柔性电路板吸嘴滑动设置在柔性电路板吸嘴调节孔内以调节所述柔性电路板吸嘴相对于主体吸嘴支架的距离。

作为优选，所述主体吸嘴支架上开设有柔性电路板吸嘴支架调节孔，所述柔性电路板吸嘴支架在柔性电路板吸嘴支架调节孔内滑动以调节相对于主体吸嘴支架的位置。

作为优选，所述自动上料系统还包括视觉定位单元，用于定位所述显示屏产品和显示屏治具的位置后发送至所述控制单元，所述控制单元根据接收的位置信息计算所述机械手抓取单元的运动路径，控制所述机械手抓取单元抓取所述显示屏产品后传送放置在所述显示屏治具内。

作为优选，所述视觉定位单元包括前端视觉定位装置和后端视觉定位装置，所述前端视觉定位装置对被所述机械手抓取单元抓取的显示屏产品的位置进行识别，所述后端视觉定位装置对所述显示屏治具的位置进行识别。

作为优选，所述显示屏产品供应单元包括一上料传送带，所述上料传送带与所述机械手抓取单元交接处设置有一光纤传感器，所述光纤传感器发送所述显示屏产品到位的信号给所述控制单元。

作为优选，所述治具供应单元还包括辊道传输线，所述显示屏治具放置在辊道传输线上，所述显示屏产品完成自动上料后，所述控制单元控制所述辊道传输线带动所述显示屏治具下料。

作为优选，所述机械手抓取单元内设置有电磁阀，所述控制单元分别通过所述电磁阀控制所述显示屏主体抓取装置和柔性电路板抓取装置。

作为优选，所述显示屏治具还包括位于所述显示屏主体凹槽相邻两侧的第一夹持装置和第二夹持装置。

作为优选，所述第一夹持装置和第二夹持装置均至少包括一组垂直所述显示屏主体凹槽侧边设置的固定扣及供固定扣滑动的滑动槽。

本发明还提供一种使用如上所述的显示屏产品自动上料系统的显示屏产品自动上料方法，包括以下步骤：

步骤1、待上料的显示屏产品到达机械手交接工位后，显示屏产品供应单元发送信息给主控制器，显示屏治具到达上料工位后，显示屏治具供应单元发送信号给所述主控制器；

步骤2、所述主控制器发送命令给机械手控制器，所述机械手控制器控制机械手抓取单元运动至所述机械手交接工位，并控制显示屏主体抓取装置抓取显示屏主体、所述柔性电路板抓取装置抓取柔性电路板，之后运动到前端视觉定位工位；

步骤3、所述机械手控制器发送命令给视觉定位控制器，所述视觉定位控制器控制前端视觉定位装置识别前端视觉定位工位上所述显示屏产品的位置，以及控制后端视觉定位装置识别所述显示屏治具的位置，并将位置信息发送给机械手控制器；

步骤4、所述机械手控制器根据接收的位置信息计算所述显示屏主体抓取装置和柔性电路板抓取装置的运动路径，控制所述显示屏主体抓取装置将所述显示屏主体运送放置在所述显示屏主体凹槽内、所述柔性电路板抓取装置将所述柔性电路板运送放置在所述柔性电路板凹槽内。

作为优选，还包括步骤5：所述显示屏产品完成自动上料后，所述机械手控制器发送信号给所述主控制器，所述主控制器控制所述显示屏治具供应单元对所述显示屏治具进行下料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的显示屏产品自动上料系统和方法，显示屏产品包括显示屏主体和柔性电路板，因此系统包括显示屏产品供应单元、用于抓取显示屏产品的机械手抓取单元、治具供应单元和控制单元，其中机械手抓取单元除了设置了用于抓取显示屏的显示屏抓取装置，还设置了用于抓取柔性电路板的柔性电路板抓取装置，本发明提供的自动上料系统和方法，使得机械装置能够完全代替人工上料，提高了生产效率，节约了人工成本。

附图说明

图1和图2皆为本发明提供的手机屏自动上料系统结构示意图；

图3为本发明提供的主体吸嘴和柔性电路板吸嘴俯视图；

图4为图3的主视图；

图5为本发明提供的显示屏治具结构示意图；

图6为本发明提供的上料步骤示意图；

图7为本发明提供的控制系统结构示意图。

图中：100-机械手抓取单元、110-机械手、120-手机屏产品抓取装置、121-主体吸嘴、122-主体吸嘴支架、123-主体吸嘴调节孔、130-柔性电路板抓取装置、131-柔性电路板吸嘴、132-柔性电路板吸嘴支架、133-螺栓、134-柔性电路板吸嘴调节孔、135-柔性电路板吸嘴支架调节孔、140-机械手底座、200-显示屏治具、210-显示屏主体凹槽、220-第一夹持装置、221-滑动槽、222-固定扣、230-第二夹持装置、240-柔性电路板凹槽、250-压接装置、300-辊道传输线、400-视觉定位系统、410-前端视觉定位系统、420-后端视觉定位系统、500-上料传送带、510-光纤传感器、600-手机屏产品。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

请参照图1，本发明提供一种显示屏产品自动上料系统，包括如图2所示的显示屏自动上料装置、上料传送带500以及PLC控制器。

请参照图1-3，本发明提供的显示屏自动上料装置中包括一机械手抓取单元100和显示屏治具200。

机械手抓取单元100，用于从上料传送带500上抓取显示屏产品600，本实施例中所述显示屏产品600为手机屏产品。所述机械手抓取单元100包括机械手110、手机屏产品抓取装置120和柔性电路板抓取装置130、机械手底座140，机械手底座140支撑机械手110，机械手110可相对于机械手底座140移动，在上料传送带500的末端和位于辊道传输线300上的显示屏治具200之间移动。

请参照图3，手机屏产品抓取装置120和柔性电路板抓取装置130设置在机械手110上，具体地，两者皆固定在所述机械手110的下端，皆采用吸附方式进行抓取。所述手机屏产品抓取装置120包括主体吸嘴支架122和主体吸嘴121，进一步的，主体吸嘴支架122上设有主体吸嘴调节孔123，主体吸嘴121滑动设置在主体吸嘴调节孔内123内。所述柔性电路板抓取装置130包括柔性电路板吸嘴支架132和柔性电路板吸嘴131，进一步的，柔性电路板吸嘴支架132上设有柔性电路板吸嘴调节孔134，柔性电路板吸嘴131滑动设置在柔性电路板吸嘴调节孔134内。

请具体参照图3和图4，主体吸嘴121具有偶数个且对称分布，在本实施例中具有四个，主体吸嘴调节孔123也对应设置对称的四个，每个主体吸嘴121对应位于每个吸嘴调节孔123内，每个主体吸嘴调节孔123长度远大于主体吸嘴121宽度或者长度，四个所述主体吸嘴调节孔123沿对角线方向设置，给予主体吸嘴121一定的滑动空间，这样四个主体吸嘴121可同时相对移动，四者之间的距离相应发生变化，使得主体吸嘴121可以适应不同尺寸的手机屏产品600。

柔性电路板吸嘴支架132为长杆状，其一端固定在主体吸嘴支架122一侧，在主体吸嘴支架122上开设有柔性电路板吸嘴支架调节孔135，柔性电路板吸嘴支架132在柔性电路板吸嘴支架调节孔135内滑动以调节相对于主体吸嘴支架122的位置。较佳地，柔性电路板吸嘴支架132可通过螺栓133固定在主体吸嘴支架122上的柔性电路板吸嘴支架调节孔135内，调节时可通过拧开螺栓133，在柔性电路板吸嘴支架调节孔135内移动柔性电路板吸嘴支架132后拧紧螺栓133进行固定。而且柔性电路板吸嘴131在柔性电路板吸嘴调节孔134内的滑动设计保证了设备能够适应多种型号的柔性电路板。

较佳的，上述主体吸嘴调节孔123、柔性电路板吸嘴调节孔134及柔性电路板吸嘴支架调节孔135均采用腰形孔。

机械手抓取单元100中还设置了机械手控制器(未图示)，该机械手控制器用于接收来自于视觉定位系统400和上料传送带500处发送的信号，并且计算出机械手110的抓取移送行程，且控制机械手110的移动。机械手控制器通过电磁阀控制主体吸嘴121以及柔性电路板吸嘴131吸附动作的开展与结束。

为了使得机械手控制器能够准确地计算机械手110的抓取移送行程，在手机屏自动上料装置内还设置视觉定位系统400，请参照图2，视觉定位系统400分为两个，一个是用于定位手机屏产品600在上料传送带500末端的位置的前端视觉定位系统410，另一个是用于定位显示屏治具200上显示屏主体凹槽210以及柔性电路板凹槽240在辊道传输线300上的位置的后端视觉定位系统420，前端视觉定位系统410设置对应的前端视觉控制器，用于控制前端视觉定位系统410工作，同样，后端视觉定位系统420设置对应的后端视觉控制器，用于控制后端视觉定位系统420工作。

对于前端视觉定位系统410，上料传送带500的末端、机械手110的初始位置以及显示屏治具200的大致位置都在其视野范围内，对于后端视觉定位系统420，显示屏治具200内显示屏主体凹槽210以及柔性电路板凹槽240的具体位置、机械手110的位置都在其视野范围内，两个视觉定位系统将各自定位的信息传输给机械手控制器，机械手控制器计算机械手110的抓取移送行程。

请参照图5，显示屏治具200位于辊道传输线300上，显示屏治具200上设置了用于放置手机屏的显示屏主体凹槽210和用于放置柔性电路板的柔性电路板凹槽240还有用于给柔性电路板通电的压接装置250。手机屏产品600中的手机屏被机械手抓取单元100抓取至显示屏治具200处，将手机屏放入显示屏主体凹槽210内，为了更好地固定手机屏，在显示屏主体凹槽210的两个侧边上分别设置第一夹持装置220和第二夹持装置230，第一夹持装置220和第二夹持装置230设于相邻的两侧，用于在不同方向上固定显示屏主体凹槽210内的手机屏。

较佳地，第一夹持装置220和第二夹持装置230均包括可滑动的固定扣222以及供固定扣222滑动的滑动槽221，每个滑动槽221的长度方向皆垂直于其所在的侧边，在手机屏被放入显示屏主体凹槽210后，移动固定扣222，使其在滑动槽221内滑动直至固定扣222被手机屏阻挡，此时所有的固定扣222卡住手机屏，使得手机屏无法在垂直于显示屏主体凹槽210的方向上移动，尤其是无法向上移动。较佳的，所述第一夹持装置220对应设置在显示屏主体凹槽210的长边侧，所述第二夹持装置230对应设置在显示屏主体凹槽210的短边侧，且第一夹持装置220包括一对平行设置的固定扣222以及供固定扣222滑动的滑动槽221。

本发明提供的手机屏自动上料系统，除了包括上述的手机屏自动上料装置，还包括上料传送带500。

请参照图1，该上料传送带500的末端延伸至机械手110的初始位置处，上料传送带500的末端处设置了光纤传感器510，当手机屏产品600在上料传送带500上被移动的传送带带动至末端时，光纤传感器510发送手机屏产品600已经到位的信号。

为了更好地控制整个手机屏自动上料系统的运作，设置一个PLC控制器，其与光纤传感器510和机械手控制器连接，当光纤传感器510检测到手机屏产品600到来时，则向PLC控制器发送信号，PLC控制器则像机械手控制器发送信号，通知机械手控制器进行上料动作，机械手控制器开始接收视觉定位系统400发送的位置信号，开始控制机械手110移动。待机械手110将手机屏产品600放置至显示屏治具200后，机械手控制器向PLC控制器发送上料已经完成的信号。

此外，显示屏治具200是位于辊道传输线300上，辊道传输线300上同样设置有传送带，显示屏治具200被传送带带动至待上料处，辊道传输线300上设置传感器(未图示)，其同样与PLC控制器连接，当显示屏治具200到位后，该传感器向PLC控制器发送显示屏治具200到位的信号。

本发明还提供使用上述手机屏产品自动上料系统的手机屏产品自动上料方法，请参照图6，具体包括以下步骤：

步骤一：当显示屏治具200在辊道传输线300上移动至上料处时，辊道传输线300的传感器向PLC控制器发送显示屏治具200到位的信号，PLC控制器向机械手控制器发送信号，机械手控制器开始控制上料动作；

步骤二：当手机屏产品600在上料传送带500上移动至末端时，光纤传感器510向机械手控制器发送手机屏产品600到位信号，机械手控制器向前端视觉控制器和后端视觉控制器发送启动的信号，使得前端视觉控制器和后端视觉控制器开启，开始接收视觉定位系统400所发送的位置信号，其中前端视觉定位系统410发送手机屏产品600在上料传送带500末端的位置坐标，后端视觉定位系统420发送显示屏治具200在辊道传输线300上的位置坐标以及显示屏主体凹槽210、柔性电路板凹槽240在显示屏治具200上的具体位置坐标，机械手控制器根据上述信息计算出机械手110开始在上料传送带500上抓取手机屏产品600并将其移送至显示屏治具200上的移动路程，尤其是分别计算主体吸嘴121将手机屏移送至显示屏主体凹槽210和柔性电路板吸嘴131将柔性电路板移送至柔性电路板凹槽240内的各自运动路径；

步骤三：机械手控制器控制机械手110，使得主体吸嘴121和柔性电路板吸嘴131各自对应手机屏和柔性电路板吸附，然后机械手控制器根据上述计算的运动路径控制主体吸嘴121和柔性电路板吸嘴131分别运动至显示屏主体凹槽210和柔性电路板凹槽240，显示屏治具200的第一夹持装置220和第二夹持装置230将手机屏固定，压接装置250与柔性电路板通电完毕后，机械手110返回，至此一个自动上料过程完毕。

本发明提供的显示屏产品自动上料装置、系统和方法，用于抓取手机屏产品600的机械手抓取单元100除了设置了用于抓取手机屏的手机屏抓取装置120，还设置了用于抓取柔性电路板的柔性电路板抓取装置130，其中柔性电路板抓取装置130使用吸嘴结构，吸附柔性电路板，这样解决了柔性电路板在抓取过程中易抖动的问题，从而使得机械装置能够完全代替人工上料，提高了生产效率，节约了人工成本。

本发明对上述实施例进行了描述，但本发明不仅限于上述实施例。显然本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (18)

1.一种显示屏产品自动上料系统，所述显示屏产品包括显示屏主体和柔性电路板，其特征在于，所述自动上料系统包括显示屏产品供应单元、机械手抓取单元、治具供应单元及控制单元，所述机械手抓取单元包括显示屏主体抓取装置和柔性电路板抓取装置，所述治具供应单元用于承载所述显示屏产品的显示屏治具，所述显示屏治具中设置有显示屏主体凹槽和柔性电路板凹槽，所述控制单元控制所述显示屏主体抓取装置从所述显示屏产品供应单元上抓取所述显示屏主体后放置在所述显示屏主体凹槽内，控制所述柔性电路板抓取装置抓取所述柔性电路板后放置在所述柔性电路板凹槽内；

所述自动上料系统还包括视觉定位单元，用于定位所述显示屏产品和显示屏治具的位置后发送至所述控制单元，所述控制单元根据接收的位置信息计算所述机械手抓取单元的运动路径，控制所述机械手抓取单元抓取所述显示屏产品后传送放置在所述显示屏治具内。

2.如权利要求1所述的显示屏产品自动上料系统，其特征在于，所述显示屏主体抓取装置和所述柔性电路板抓取装置均采用吸附方式实现抓取。

3.如权利要求2所述的显示屏产品自动上料系统，其特征在于，所述显示屏主体抓取装置包括主体吸嘴及主体吸嘴架，所述主体吸嘴固定在主体吸嘴架上。

4.如权利要求3所述的显示屏产品自动上料系统，其特征在于，所述柔性电路板抓取装置包括柔性电路板吸嘴和柔性电路板吸嘴架，所述柔性电路板吸嘴固定在柔性电路板吸嘴架上，所述柔性电路板吸嘴架的一侧与主体吸嘴架固定。

5.如权利要求3所述的显示屏产品自动上料系统，其特征在于，所述主体吸嘴具有偶数个，并对称分布在所述主体吸嘴架上。

6.如权利要求3所述的显示屏产品自动上料系统，其特征在于，所述主体吸嘴架上设置有主体吸嘴调节孔，所述主体吸嘴滑动设置在所述主体吸嘴调节孔内。

7.如权利要求6所述的显示屏产品自动上料系统，其特征在于，所述主体吸嘴调节孔的个数与所述主体吸嘴个数相同，每个所述主体吸嘴对应一个主体吸嘴调节孔。

8.如权利要求7所述的显示屏产品自动上料系统，其特征在于，所述主体吸嘴和主体吸嘴调节孔均设有四个，四个所述主体吸嘴调节孔沿对角线方向设置。

9.如权利要求4所述的显示屏产品自动上料系统，其特征在于，所述柔性电路板吸嘴支架上设有柔性电路板吸嘴调节孔，所述柔性电路板吸嘴滑动设置在柔性电路板吸嘴调节孔内以调节所述柔性电路板吸嘴相对于主体吸嘴支架的距离。

10.如权利要求4所述的显示屏产品自动上料系统，其特征在于，所述主体吸嘴支架上开设有柔性电路板吸嘴支架调节孔，所述柔性电路板吸嘴支架在柔性电路板吸嘴支架调节孔内滑动以调节相对于主体吸嘴支架的位置。

11.如权利要求1所述的显示屏产品自动上料系统，其特征在于，所述视觉定位单元包括前端视觉定位装置和后端视觉定位装置，所述前端视觉定位装置对被所述机械手抓取单元抓取的显示屏产品的位置进行识别，所述后端视觉定位装置对所述显示屏治具的位置进行识别。

12.如权利要求1所述的显示屏产品自动上料系统，其特征在于，所述显示屏产品供应单元包括一上料传送带，所述上料传送带与所述机械手抓取单元交接处设置有一光纤传感器，所述光纤传感器发送所述显示屏产品到位的信号给所述控制单元。

13.如权利要求1所述的显示屏产品自动上料系统，其特征在于，所述治具供应单元还包括辊道传输线，所述显示屏治具放置在辊道传输线上，所述显示屏产品完成自动上料后，所述控制单元控制所述辊道传输线带动所述显示屏治具下料。

14.如权利要求1所述的显示屏产品自动上料系统，其特征在于，所述机械手抓取单元内设置有电磁阀，所述控制单元分别通过所述电磁阀控制所述显示屏主体抓取装置和柔性电路板抓取装置。

15.如权利要求1所述的显示屏产品自动上料系统，其特征在于，所述显示屏治具还包括位于所述显示屏主体凹槽相邻两侧的第一夹持装置和第二夹持装置。

16.如权利要求15所述的显示屏产品自动上料系统，其特征在于，所述第一夹持装置和第二夹持装置均至少包括一组垂直所述显示屏主体凹槽侧边设置的固定扣及供固定扣滑动的滑动槽。

17.一种使用如权利要求1～16中任意一项所述的显示屏产品自动上料系统的显示屏产品自动上料方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、待上料的显示屏产品到达机械手交接工位后，显示屏产品供应单元发送信息给主控制器，显示屏治具到达上料工位后，显示屏治具供应单元发送信号给所述主控制器；

步骤2、所述主控制器发送命令给机械手控制器，所述机械手控制器控制机械手抓取单元运动至所述机械手交接工位，并控制显示屏主体抓取装置抓取显示屏主体、所述柔性电路板抓取装置抓取柔性电路板，之后运动到前端视觉定位工位；

步骤3、所述机械手控制器发送命令给视觉定位控制器，所述视觉定位控制器控制前端视觉定位装置识别前端视觉定位工位上所述显示屏产品的位置，以及控制后端视觉定位装置识别所述显示屏治具的位置，并将位置信息发送给机械手控制器；

步骤4、所述机械手控制器根据接收的位置信息计算所述显示屏主体抓取装置和柔性电路板抓取装置的运动路径，控制所述显示屏主体抓取装置将所述显示屏主体运送放置在所述显示屏主体凹槽内、所述柔性电路板抓取装置将所述柔性电路板运送放置在所述柔性电路板凹槽内。

18.如权利要求17所述的显示屏产品自动上料方法，其特征在于，还包括步骤5：所述显示屏产品完成自动上料后，所述机械手控制器发送信号给所述主控制器，所述主控制器控制所述显示屏治具供应单元对所述显示屏治具进行下料。