CN109870970B - 一种自动化贴膜生产线控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自动化贴膜生产线控制系统及方法，包括定位模块，一端连接CPU，接收CPU的控制信号，另一端通过步进电机驱动器连接步进电机，发送脉冲信号到步进电机驱动器，对步进电机进行开环控制；IO模块，连接CPU，接收CPU的控制信号；IO模块通过伺服驱动器连接伺服电机，通过伺服驱动器驱动伺服电机；计算机，连接IO模块，用于接收IO模块的拍照触发信号，控制CCD相机拍照，并对图像进行处理，将处理后的数据通过IO模块反馈到CPU。本发明保证通讯的实时性并提高了贴膜生产流程的自动化程度，实现贴膜生产线从载片清洗、检测、精准贴膜三个流程的自动化生产。
Description
技术领域
本发明涉及洁净环境下的自动化生产装配领域，具体地说是一种自动化贴膜生产线控制系统及方法。
背景技术
在手机生产车间内，智能手机屏幕贴膜由于其材料的柔性和透光度、膜的反射折射率等原因，导致贴膜流程一直为人工进行。同时人工成本高、岗位技术含量低、流动性大和随之带来的生产效率低下导致了产品成本难以提高。同时手机及显示屏屏幕的清洗等工序多使用乙烯等有机溶剂，长期接触会对人体神经及皮肤产生损害。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种自动化贴膜生产线控制系统及方法,目的在于改善小型电子产品屏幕贴膜的成本控制和自动化程度。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种自动化贴膜生产线控制系统，包括
定位模块，一端连接CPU，接收CPU的控制信号，另一端通过步进电机驱动器连接步进电机，发送脉冲信号到步进电机驱动器，对步进电机进行开环控制；
IO模块，连接CPU，接收CPU的控制信号；IO模块通过伺服驱动器连接伺服电机，通过伺服驱动器驱动伺服电机；
计算机，连接IO模块，用于接收IO模块的拍照触发信号，控制CCD相机拍照，并对图像进行处理，将处理后的数据通过IO模块反馈到CPU。
所述步进电机驱动器和步进电机有四组，分别包括
第一步进电机连接第一步进电机驱动器，用于对手机屏幕进行擦洗；
第二步进电机连接第二步进电机驱动器，用于回收擦洗纸；
第三步进电机连接第三步进电机驱动器，用于将薄膜送到撕膜位置；
第四步进电机连接第四步进电机驱动器，用于将撕膜后的废料进行回收。
所述伺服驱动器和伺服电机有两组，分别包括
第一伺服电机连接第一伺服驱动器，用于将手机屏幕运送到上件、擦洗、照相、撕膜和下件位置，并在贴膜过程中对手机屏幕Y方向定位；
第二伺服电机连接伺服驱动器，用于将薄膜撕下并在贴膜过程中对手机屏幕X方向定位。
还包括电磁阀连接IO模块，用于各执行机构的气路控制。
还包括限位传感器连接IO模块，用于执行机构的到位检测。
还包括光纤传感器连接IO模块，用于配合伺服驱动器对手机屏幕边缘进行定位检测。
一种自动化贴膜生产线控制方法，包括以下步骤：
步骤1：人工上料，第一伺服电机控制载有手机屏幕的滑台到擦洗位置进行擦洗；
步骤2：将擦洗后的手机屏幕移动到照相位置，进行照相，并判断当前手机屏幕是否洁净，如果是，则执行步骤3，否则将当前手机屏幕送至下料位置进行下料，并进行报警提示；
步骤3：第二伺服电机进行撕膜动作，等待当前手机屏幕移动到贴膜位置后进行贴膜；
步骤4：将贴膜后的手机屏幕移动至下料位置进行下料。
如果第二伺服电机进行撕膜动作失败，则第二伺服电机返回原位，并报警提示。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明保证通讯的实时性并提高了贴膜生产流程的自动化程度，实现贴膜生产线从载片清洗、检测、精准贴膜三个流程的自动化生产；
2.本发明线扫描CCD相机在洁净室内环境的应用，代替人工目测，减少了中间质检环节的不确定性，统一检验标准的一致性；
3.本发明使用伺服驱动器内置软PLC实现针对固定尺寸载片的贴膜定位功能，作为协控制器配合传感器对载片边缘检测完成精确贴膜，减少主控PLC运算量。载片人工上件摆放位置允许一厘米以内的误差，贴膜误差小于0.2毫米；
4.本发明人机界面和计算机的使用便于生产管理，可以同前后关联的生产线构成上级信息管理系统。
附图说明
图1是本发明的结构框图；
图2是本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示为本发明的结构框图。
自动化贴膜生产线控制系统的控制对象包括依次通过载片滑台的轨道顺次连接的上件机构、擦洗机构、照相机构、贴膜机构四个功能部分。所述控制系统包括PLC控制器和图像处理计算机，所述PLC控制器连接人机界面设备、定位贴膜设备和视觉图像处理用电脑、挂载脉冲定位模块连接步进电机，所述PLC的数字I/O端口连接有伺服电机驱动器、人工操作按钮站、气缸和光纤传感器，所述PLC的数字串行端口连接有触摸屏。
载片滑台和撕/贴膜机构的传动使用带有软PLC功能的伺服驱动器和伺服电机，通过PLC和伺服驱动器I/O通讯并配合两组高精度的反射式传感器完成对矩形片状贴膜对象的定位和贴膜，贴膜机构可自动寻找载片平台上载片位置进行贴膜工作。
贴膜生产线布置在室内洁净环境中，光源恒定，线性CCD相机对整个载片平台进行扫描拍摄获取贴片的图像，经由灰度比对确认擦洗效果。图像处理软件运行于电脑中，比对结果由电脑接口卡经I/O端口连接至PLC
滑台伺服电机由独立驱动器经驱动，驱动器内部软PLC定位程序调试完毕后由主控PLC的I/O端口下发各运行指令。
擦洗机构由两台步进电机及其对应驱动器构成，驱动器接受PLC挂载的定位模块的脉冲信号进行间歇运行，功能分别为往复的擦洗动作和擦洗棉巾的回收卷起。
擦洗洁净度检测机构由线扫描CCD相机及所属光源构成，图像处理和存储由与相机连接的计算机完成。
撕/贴膜运动由伺服电机配合两组光纤传感器进行载片边框的长宽起始位置寻找，传感器将开关信号上报PLC，再由PLC经I/O端口触发贴膜伺服电机驱动器和载片滑台伺服驱动器运行驱动器内部的定位程序进行XY方向的定位运行。与贴膜电机联动的胶皮辊轴在贴膜过程中同步完成屏幕和薄膜间的气泡挤出。
撕/贴膜机构的送膜和废膜卷收由对应的两台步进电机完成，步进电机接受主控PLC挂载的定位模块的脉冲并间歇运行单张膜长度的距离，以此方式完成膜片从储料卷筒到撕膜吸附机构的送料和废料回收。
正常贴膜完成后载片滑台运行至下料位置人工取下后，人工操作按钮站人机界面或按钮令滑台及各机构返回初始待机位置。
人机界面提供各功能机构实时状态显示、故障报警信息、生产数量和节拍信息，操作台提供回零、启动、急停等重要功能按钮。图像处理和存储由计算机完成。
主控制器与人机界面通讯，显示各部分运行信息，提供人工半自动操作功能。人机界面提供生产计数、生产节拍显示、历史信息存储功能。拍摄图像存储于图像处理计算机中。
如图2所示为本发明的方法流程图。
工件由人工放置在载片滑台，通过按钮站按钮或者通过人机界面启动生产线。主控可编程逻辑控制器挂载定位模块发送固定脉冲数驱动四台步进电机分别进行擦洗、收纸、送膜、收膜工作。I/O模块连接载片滑台伺服电机驱动器和撕/贴膜伺服电机驱动器，伺服驱动器具有可编程功能，根据需要贴膜的载片外形进行XY方向的定位编程，载片滑台定位分为上件位置、擦洗位置、照相位置、贴膜位置、下件位置五个位置。
载片滑台启动后运行至擦洗位置由擦洗步进电机和收纸步进电机共同带动所属机完成擦洗工作。清洗液路电磁阀由PLC的I/O端口控制开闭。
清洗完成后载片滑台运行至照相位置进行洁净度检测，相机获取图像后有计算机进行经灰度状态不良特征值比对，超过预设阈值时计算机通过输出接口板I/O端口上报PLC令载片滑台返回清洗位置重新进行擦洗，若低于阈值则认为清洁度检测通过，上报PLC令载片滑台去往贴膜位置，同时撕/贴膜机构启动撕膜，准备贴膜。
载片滑台进入贴膜位置，此次Y向定位由载片滑台配合贴膜机构处固定安装的光纤传感器完成，X向定位由撕/贴膜伺服电机配合载台固定安装的光纤传感器完成，完成膜片与载片的对准后贴膜机构停止对贴膜的真空吸附并通过气缸下压后沿X向移动将薄膜贴于载片上，同时完成气泡的挤出。
撕膜过程中由于薄膜本身的柔性和设备静电反应可能导致撕膜失败，当此情况出现时贴膜机构无薄膜覆盖，真空吸附负压检测传感器报警上报主控PLC，要求人工排查。
完成贴膜后载片滑台运行至下件位置等待取走。载台清空后自动返回上件位置等待下一工作循环。
本发明可一次循环对两片载片进行贴膜工作，只需增加对一台伺服电机并放大载片滑台即可。计算机软件可对应不同产品进行洁净度检测，可对图像数据进行存储。PLC优选后可以方便的与前后生产设备进行信息系统扩展。
Claims (6)
1.一种自动化贴膜生产线控制系统，其特征在于：包括
定位模块，一端连接CPU，接收CPU的控制信号，另一端通过步进电机驱动器连接步进电机，发送脉冲信号到步进电机驱动器，对步进电机进行开环控制；
IO模块，连接CPU，接收CPU的控制信号；IO模块通过伺服驱动器连接伺服电机，通过伺服驱动器驱动伺服电机；
计算机，连接IO模块，用于接收IO模块的拍照触发信号，控制CCD相机拍照，并对图像进行处理，将处理后的数据通过IO模块反馈到CPU；
所述伺服驱动器和伺服电机有两组，分别包括
第一伺服电机连接第一伺服驱动器，用于将手机屏幕运送到上件、擦洗、照相、撕膜和下件位置，并在贴膜过程中对手机屏幕Y方向定位；
第二伺服电机连接伺服驱动器，用于将薄膜撕下并在贴膜过程中对手机屏幕X方向定位；
还包括光纤传感器连接IO模块，用于配合伺服驱动器对手机屏幕边缘进行定位检测；当载片滑台进入贴膜位置，此次Y向定位由载片滑台配合贴膜机构处固定安装的光纤传感器完成，X向定位由撕/贴膜伺服电机配合载台固定安装的光纤传感器完成，完成膜片与载片的对准后贴膜机构停止对贴膜的真空吸附并通过气缸下压后沿X向移动将薄膜贴于载片上，同时完成气泡的挤出。
2.根据权利要求1所述的自动化贴膜生产线控制系统，其特征在于：所述步进电机驱动器和步进电机有四组，分别包括
第一步进电机连接第一步进电机驱动器，用于对手机屏幕进行擦洗；
第二步进电机连接第二步进电机驱动器，用于回收擦洗纸；
第三步进电机连接第三步进电机驱动器，用于将薄膜送到撕膜位置；
第四步进电机连接第四步进电机驱动器，用于将撕膜后的废料进行回收。
3.根据权利要求1所述的自动化贴膜生产线控制系统，其特征在于：还包括电磁阀连接IO模块，用于各执行机构的气路控制。
4.根据权利要求1所述的自动化贴膜生产线控制系统，其特征在于：还包括限位传感器连接IO模块，用于执行机构的到位检测。
5.根据权利要求1～4任一项所述系统的自动化贴膜生产线控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：人工上料，第一伺服电机控制载有手机屏幕的滑台到擦洗位置进行擦洗；
步骤2：将擦洗后的手机屏幕移动到照相位置，进行照相，并判断当前手机屏幕是否洁净，如果是，则执行步骤3，否则将当前手机屏幕送至下料位置进行下料，并进行报警提示；
步骤3：第二伺服电机进行撕膜动作，等待当前手机屏幕移动到贴膜位置后进行贴膜；载片滑台进入贴膜位置，此次Y向定位由载片滑台配合贴膜机构处固定安装的光纤传感器完成，X向定位由撕/贴膜伺服电机配合载台固定安装的光纤传感器完成，完成膜片与载片的对准后贴膜机构停止对贴膜的真空吸附并通过气缸下压后沿X向移动将薄膜贴于载片上，同时完成气泡的挤出；
步骤4：将贴膜后的手机屏幕移动至下料位置进行下料。
6.根据权利要求5所述的自动化贴膜生产线控制方法，其特征在于：如果第二伺服电机进行撕膜动作失败，则第二伺服电机返回原位，并报警提示。
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