CN109382850B - 一种铝合金型材送料机械手防撞系统 - Google Patents

一种铝合金型材送料机械手防撞系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及机械手防撞系统技术领域，尤其是一种铝合金型材送料机械手防撞系统，包括隔离电源模块、传感器电极、微处理器、以及输出模块，所述隔离电源模块用于对传感器电极、微处理器和输出模块提供电源，所述传感器电极安装在机械手上，用于对机械手的碰撞机箱内信号检测，所述微处理器与传感器电极连接，用于对碰撞信号的采集和处理，所述输出模块与微处理器连接，用于对微处理器接收的碰撞信号进行输出，本发明具有体积小，可靠性高，抗干扰能力强的优势。

Description

一种铝合金型材送料机械手防撞系统
技术领域
本发明涉及机械手防撞系统技术领域，具体领域为一种铝合金型材送料机械手防撞系统。
背景技术
铝合金锯切机生产线送料机械手爪抓取铝合金型材的过程中，时而发生机械手爪不能准确抓取待加工铝型材端面上的支撑梁，而与其发生碰撞的现象。为了解决上述问题，在原先生产线控制器基础上加装合适的防撞系统是很有必要的。
铝合金送料机械手防撞系统中存在三大技术难题：“碰撞”信号采集、数据处理及实时通信。目前，铝合金型材送料机械手防撞系统主要主要采用预估计算来实现防撞，为了准确抓取型材，需要每次将型材的位置和长度提前输入锯切机系统，比较费时费力，而且对设备操作人员要求比较高，在日常生产中时有发生因位置或长度测量数据不准而导致送料机械手与型材末端碰撞的事故。为了提高铝合金锯切机生产线自动化水平，同时减轻操作人员的劳动量，迫切需要研究一种可靠的机械手防撞系统来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝合金型材送料机械手防撞系统，以解决现有技术中对于机械式防撞系统为预先设置估值，使得浪费效率，其人员操作效率低的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铝合金型材送料机械手防撞系统，包括隔离电源模块、传感器电极、微处理器、以及输出模块，所述隔离电源模块用于对传感器电极、微处理器和输出模块提供电源，所述传感器电极安装在机械手上，用于对机械手的碰撞机箱内信号检测，所述微处理器与传感器电极连接，用于对碰撞信号的采集和处理，所述输出模块与微处理器连接，用于对微处理器接收的碰撞信号进行输出。
优选的，所述隔离电源模块为隔离型DC-DC降压模块。
优选的，所述传感器电极包括铁片和滤波电路，所述铁片镶嵌在机械手上，所述滤波电路与铁片连接，且滤波电路与隔离电源模块电源连接，通过滤波电路实现机械手碰撞信号的采集。
优选的，所述微处理器为ARM控制器。
优选的，所述输出模块包括RS485通信电路和I/O输出电路，所述的RS485通信电路和I/O输出电路均与微处理器的输出端连接，且RS485通信电路和I/O输出电路均能够连接外部机械手控制器。
优选的，所述输出模块与机械手的外部电路光电隔离设置。
优选的，所述铁片位于机械手的末端。
优选的，所述铁片与机械手之间的镶嵌固定为电隔离连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本防撞系统具有体积小，可靠性高，抗干扰能力强的优势；
采用接触式传感器可以把小巧的铁质电极镶嵌到机械手爪的末端，电信号响应快，而铁质电极也具有一定的强度，不易损坏；采用高性能ARM微处理器(STM32F103)实时采集并处理来自传感器的电信号；采用隔离型电源模块为系统供电，同时隔离外部电路的干扰；系统采用I/O开关量和485总线输出，以适应不同的外部控制器。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的整体系统示意图；
图3为本发明的控制流程示意图。
图中：1、隔离电源模块；2、传感器电极；3、微处理器；4、输出模块。
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。
请参阅图1至2，本发明提供一种技术方案：一种铝合金型材送料机械手防撞系统，包括隔离电源模块1、传感器电极2、微处理器3、以及输出模块4，所述隔离电源模块1用于对传感器电极2、微处理器3和输出模块4提供电源，所述传感器电极2安装在机械手上，用于对机械手的碰撞机箱内信号检测，所述微处理器3与传感器电极2连接，用于对碰撞信号的采集和处理，所述输出模块4与微处理器3连接，用于对微处理器3接收的碰撞信号进行输出。
所述隔离电源模块1为隔离型DC-DC降压模块。
所述传感器电极2包括铁片和滤波电路，所述铁片镶嵌在机械手上，所述滤波电路与铁片连接，且滤波电路与隔离电源模块1电源连接，通过滤波电路实现机械手碰撞信号的采集。
所述微处理器3为ARM控制器。
所述输出模块4包括RS485通信电路和I/O输出电路，所述的RS485通信电路和I/O输出电路均与微处理器3的输出端连接，且RS485通信电路和I/O输出电路均能够连接外部机械手控制器。
所述输出模块4与机械手的外部电路光电隔离设置。
所述铁片位于机械手的末端。
所述铁片与机械手之间的镶嵌固定为电隔离连接。
通过本技术方案，送料机械手通过抓取铝合金型材(以“工”字形型材为例)的端面上的支撑梁位置，推送铝合金型材进入锯切机内部切割，传感器电极2主要完成“碰撞”信号采集和滤波，微处理器3主要完成数据处理，输出模块4主要用于对微处理器3的处理信号进行与外部控制器的通信；隔离电源模块1由隔离型DC-DC降压模块和抗干扰电路组成，为微控制器提供3.3V电源，为接触电极和输出模块4提供5V电源。
接触传感器通过导线与微处理器3输入引脚相连，铝合金型材也通过导线防撞系统“地”信号相连，机械手爪没有正确抓到支撑梁，而是与其发生了碰撞，接触电极将输出一个低电平给微控制器。
如图3所示，为本发明一种铝合金型材送料机械手防撞系统的控制流程，首先，系统上电后先进行初始化操作，检查各部件是否运行正常，如有错误报警指示，没有进入主循环。其次，进入主循环后，先采集接触传感器传过来的电信号，进行相应软件滤波处理后，从输出模块4输出，根据外部控制器的类型，可以选择I/O输出或RS485总线输出。
本发明的技术特征系将机械手爪末端的铁质电极采集到开关电信号，经过硬件滤波后送微处理器3模块处理，最后经I/O接口或RS485总线传送给外部锯切机控制器。采用强度较高的铁质电极可提高机械手与型材发生碰撞时，触发的开关的电信号能被可靠及时的采集，微处理器3采用高性能ARM微处理器3可确保数据采集实时性，其内部自带的通信模块可以方便与外部控制器通信。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种铝合金型材送料机械手防撞系统，其特征在于：包括隔离电源模块、传感器电极、微处理器、以及输出模块，所述隔离电源模块用于对传感器电极、微处理器和输出模块提供电源，所述传感器电极安装在送料机械手上，用于对送料机械手的碰撞机箱内信号检测，所述微处理器与传感器电极连接，用于对碰撞信号的采集和处理，所述输出模块与微处理器连接，用于对微处理器接收的碰撞信号进行输出；
所述传感器电极包括铁片和滤波电路，所述铁片镶嵌在送料机械手上，所述滤波电路与铁片连接，且滤波电路与隔离电源模块电源连接，通过滤波电路实现送料机械手碰撞信号的采集；
所述输出模块包括RS485通信电路和I/O输出电路，所述的RS485通信电路和I/O输出电路均与微处理器的输出端连接，且RS485通信电路和I/O输出电路均能够连接外部送料机械手控制器；
传感器电极通过导线与微处理器输入引脚相连，铝合金型材也通过导线与防撞系统“地”信号相连，送料机械手通过抓取铝合金型材的端面上的支撑梁，推送铝合金型材进入锯切机内部切割；当送料机械手爪没有正确抓到支撑梁，而是与支撑梁发生了碰撞，接触电极将输出一个低电平给微控制器；
送料机械手爪末端的铁质电极采集到开关电信号，经过硬件滤波后送微处理器模块处理，最后经I/O接口或RS485总线传送给外部锯切机控制器。
2.根据权利要求1所述的铝合金型材送料机械手防撞系统，其特征在于：所述隔离电源模块为隔离型DC-DC降压模块。
3.根据权利要求1所述的铝合金型材送料机械手防撞系统，其特征在于：所述微处理器为ARM控制器。
4.根据权利要求1所述的铝合金型材送料机械手防撞系统，其特征在于：所述输出模块与送料机械手的外部电路光电隔离设置。
5.根据权利要求1所述的铝合金型材送料机械手防撞系统，其特征在于：所述铁片位于送料机械手的末端。
6.根据权利要求5所述的铝合金型材送料机械手防撞系统，其特征在于：所述铁片与送料机械手之间的镶嵌固定为电隔离连接。
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