CN113399200B - 一种点胶方法及五轴联动点胶机 - Google Patents

Abstract

本发明属于点胶技术领域，涉及一种点胶方法及五轴联动点胶机，该点胶方法包括设置旋转轴旋转中心，获取旋转轴旋转中心的XYZ轴机械坐标；基于旋转轴旋转中心的XYZ轴机械坐标定义产品坐标系；在产品坐标系下自动模拟绘制点胶的目标轨迹线，并生成目标轨迹线的G代码；根据G代码计算目标轨迹线的总长度；获取单个点胶重量并定义目标点胶的总重量，计算目标点胶的点数；计算相邻两个点胶点的间距值；将该间距值作为运动控制模块输出一次出胶脉冲信号的参数；点胶阀模块根据运动控制模块实时输出的出胶脉冲信号，逐次执行出胶动作直至完成点胶。该点胶方法及五轴联动点胶机在点胶时的点胶量调试难度低、精确度高且能自动调整。

Description

一种点胶方法及五轴联动点胶机

技术领域

本发明涉及点胶技术领域，尤其涉及一种点胶方法及五轴联动点胶机。

背景技术

目前，点胶机的胶量控制方法，主要是基于点胶速度控制，具体地，通过使用固定的点胶速度来控制点胶量。然而，这种方法在实际操作中，往往需先执行一次点胶动作，以将胶体放到电子秤上进行手动称重，当称取的重量大于目标值时，将要提高点胶速度，反之，当称取的重量小于目标值时，将要降低点胶速度，实质上就是采用“逐渐逼近”的重量控制方法来控制点胶量。

随着科技的不断发展，基于复杂空间运动的五轴联动点胶机是点胶领域的一个趋势，但高精密的五轴联动点胶技术是当前的技术难点。例如，在五轴联动点胶机运行过程中，点胶轨迹复杂多变，不易于保持匀速，胶水的特性会发生变化，此时就需要再次修改速度参数，确认点胶量是否合格。可以理解地，为使点胶量满足要求，频繁地修改速度参数，可能会导致胶路粗细不一，这样，也会影响整个设备的自动化运行效率，影响设备的无故障运行时间等性能。

总之，在实现本发明的过程中，发明人发现对于现有的五轴联动点胶机来讲，至少存在如下技术问题：基于点胶速度来控制点胶量的调试难度较大，点胶量的精确度低，且在点胶机的运行过程中，无法自动调整点胶量。

发明内容

本发明实施例的目的在于解决现有五轴联动点胶机在点胶时存在点胶量的调试难度大、精确度低及无法自动调整的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种点胶方法，采用了如下所述的技术方案：所述点胶方法包括如下步骤：

设置两个旋转轴的旋转中心，以获取两个所述旋转轴的旋转中心的XYZ轴机械坐标，其中，两个所述旋转轴分别为C轴和A轴；

基于五轴中每个轴的原点位置定义机械坐标系，基于两所述旋转轴的旋转中心的所述XYZ轴机械坐标定义待点胶产品的产品坐标系，以便根据所述产品坐标系和所述机械坐标系之间的转换关系，将机械坐标与产品坐标互相转换；

在所述产品坐标系下，通过点胶软件自动模拟绘制点胶的目标轨迹线，以获取所述目标轨迹线的产品坐标数据，并根据所述产品坐标数据生成G代码；

根据所述G代码，计算所述目标轨迹线的总长度；

获取单个点胶重量，并定义目标点胶的总重量，根据所述目标点胶的总重量和所述单个点胶重量，计算所述目标点胶的点数；

根据所述目标点胶的点数和所述目标轨迹线的总长度，计算相邻两个点胶点的间距值；

将所述间距值作为运动控制模块输出一次出胶脉冲信号的参数；

所述运动控制模块执行所述目标轨迹线的G代码，并实时输出所述出胶脉冲信号，点胶阀模块根据接收的所述出胶脉冲信号，逐次执行出胶动作，直至完成所述目标点胶。

为了解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种五轴联动点胶机，采用了如下所述的技术方案：

所述五轴联动点胶机包括下机架组件、点胶机本体、工控机、运动控制模块、相机标定模块、电子称重模块以及点胶阀模块；

所述点胶机本体设置于所述下机架组件的顶部上，包括设置于所述下机架组件顶部的工作平台，所述点胶机本体用于实现X轴、Y轴、Z轴、C轴和A轴这五轴的联动；

所述工控机设置于所述下机架组件上，并包括点胶信息交互模块；所述点胶信息交互模块能与所述运动控制模块、所述相机标定模块、所述电子称重模块以及所述点胶阀模块进行信息交互，且能生成产品坐标系下的目标轨迹线的XYZ轴产品坐标对应的G代码，并根据所述G代码计算出所述目标轨迹线的总长度、根据单个点胶重量和目标点胶的总重量计算出目标点胶的点数以及根据目标点胶的点数和目标轨迹线的总长度计算相邻两个点胶点的间距值；

所述运动控制模块设置于所述点胶机本体上，用于控制五轴联动及实时向所述点胶阀模块发送点胶脉冲；所述相机标定模组设置于所述点胶机本体上，用于在设置C轴、A轴的旋转中心时对正参考点；所述电子称重模块设置于所述工作平台上，位于所述点胶阀模块的底部，用于称量单个点胶重量；所述点胶阀模块设置于所述点胶机本体上，用于根据接收的所述点胶脉冲进行点胶。

与现有技术相比，本发明实施例提供的点胶方法及五轴联动点胶机主要有以下有益效果：

该点胶方法通过人为引入产品坐标系，使点胶量可通过产品坐标系的XYZ轴坐标算出，不涉及CA轴的计算，从而降低控制点胶量的调试难度；在点胶机的运行过程中，通过电子称重模块每隔一段时间称取目标点胶的单个点胶重量，以精确实际出胶的点胶点数量，从而自动调整点胶量；通过计算相邻两个点胶点的间距值，并将该间距值作为运动控制模块的参数，其中，运动控制模块实时监控产品坐标系的位置变化量，当长度变化量达到一个间距值时，输出一个点胶脉冲，直至点胶完成，以此实现点胶量的精确控制，并确保点胶量与速度无关。该五轴联动点胶机可以实施上述点胶方法，使得点胶机的点胶量能精确控制及调试难度降低，运行过程中点胶量能自动调整，进而能快速地确保点胶量一致性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明中的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。其中：

图1是本发明一个实施例中五轴联动点胶机的点胶方法的总流程图；

图2是图1中步骤S100的子流程图；

图3是图1中以C轴为例时步骤S100的子流程图；

图4是图1中步骤S200的定义产品坐标系步骤的子流程图；

图5是本发明一个实施例中五轴联动点胶机的五轴的关系图；

图6是本发明一个实施例中五轴联动点胶机的待点胶产品在产品坐标系下的两个不同产品坐标点对应的位置示意图；

图7是图1中步骤S300中采用的点胶软件的软件界面示意图，其中，该图示出模拟绘制的点胶的目标轨迹线及其对应的部分产品坐标数据；

图8是图1中步骤S300中生成的部分G代码，其中，该图框出的G代码部分为图7示出的目标轨迹线对应的部分产品坐标数据的G代码；

图9是本发明一个实施例中五轴联动点胶机的立体结构示意图；

图10是图9中五轴联动点胶机主要的内部结构示意图。

附图中的标号如下：

100、五轴联动点胶机；200、待点胶产品；

1、下机架组件；

2、点胶机本体；21、工作平台；22、电控柜；23、XZ轴组件；231、X轴移动组件；232、Z轴移动组件；24、YAC轴组件；241、Y轴移动组件；242、A轴摆动组件；243、C轴旋转组件；26、限位机构；

3、工控机；31、显示屏；32、键盘组件；4、相机标定模块；5、电子称重模块；6、点胶阀模块；7、外壳组件；8、散热装置。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，例如，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本发明的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中，当元件被称为“固定于”或“安装于”或“设置于”或“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接位于该另一个元件上。例如，当一个元件被称为“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接连接到该另一个元件上。

此外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

需说明的是，根据本领域的常规约定，以及为了方便描述，在本实施例中，如图5所示，定义空间上相互垂直的三个坐标轴分别为X轴、Y轴和Z轴，其中，X轴与Z轴为同一垂直平面相互垂直的两个坐标轴，Y轴为水平方向的坐标轴，水平面为Y轴所在、与Z轴垂直的平面；定义空间上绕Z轴旋转的坐标轴为C轴，绕Y轴旋转的坐标轴为A轴。

需说明的是，该点胶方法可采用五轴联动点胶机来实现，具体地，可采用下述的五轴联动点胶机100来实现，当然，还可采用其它合适的五轴联动点胶机实现。另外，该点胶方法主要涉及到点胶的胶量控制方法，当然并不限于此。

如图1所示，本发明的点胶方法包括如下步骤：

步骤S100，设置两个旋转轴的旋转中心，以获取两旋转轴的旋转中心的XYZ轴机械坐标，其中，两个旋转轴分别为C轴和A轴。

可以理解地，在本步骤中实际包括有两个步骤，如：步骤1，设置C轴的旋转中心，对应获取C轴的旋转中心的XYZ轴机械坐标；步骤2，设置A轴的旋转中心，对应获取A轴的旋转中心的XYZ轴机械坐标。其中，步骤1和步骤2的先后执行顺序不限，在实际操作中，考虑到获取难度等因素，通常先获取C轴的旋转中心，然后再获取A轴的旋转中心，其中，该A轴的旋转中心是通过将C轴的旋转中心通过偏转一个固定偏移量获得，且该固定偏移量可以设定为固定值，如下述公式1中工作平台21的中心与C轴和A轴轴心的交点的偏移量dx＝0mm，dy＝0mm，dz＝-80mm。当然，也不排除可以采用其它合适的方式来分别设置两个旋转轴的旋转中心。

在本步骤S100中，如图2所示，在一些实施例中，设置各旋转轴(如C轴或A轴)旋转中心及对应获取各旋转轴旋转中心的XYZ轴机械坐标的步骤包括以下：

步骤S110，设定一个易于识别的参考点。

具体在本步骤S110中，为方便找到各旋转轴的旋转中心，通常会事先人为选择一个合适的参考点，其中，该参考点应易于识别。

步骤S120，将旋转轴的旋转总角度进行N等分，分别将旋转轴旋转到每个等分旋转角度位置，移动相机标定模块4以对正对应的参考点，采集旋转轴在对应的等分旋转角度位置时参考点的机械坐标位置。其中，N为正整数。

可以理解地，在本步骤S120中，采用相机标定模块4是为了对正参考点，从而方便观察到参考点。另外，对旋转总角度进行N等分，则需要采集N个参考点，且每个参考点的机械坐标位置的采集独立进行，不分先后，具体各参考点的采集顺序可根据实际需要而定。

需说明的是，在本实施例中，C轴的旋转总角度为360°，A轴的旋转总角度小于360°，换句话说，C轴为圆周转动，A轴为摆动。具体以C轴为例，在本步骤S120中，如图3所示，设置C轴旋转中心步骤包括以下：

将C轴的360°旋转角度进行6等分，分别将C轴旋转到0°、60°、120°、180°、240°或300°的位置，移动相机标定模块4以对正对应的参考点，采集C轴对应在0°、60°、120°、180°、240°或300°时参考点的机械坐标位置。

可以理解地，该步骤实际包括有6个步骤，以60°为例，其操作步骤具体为先将C轴旋转到60°的位置，移动相机标定模块4以对正对应的参考点，采集C轴对应在60°时参考点的机械坐标位置。以此类推，可以分别采集出C轴旋转到0°、120°、180°、240°和300°参考点的机械坐标位置。其中，各角度位置的机械坐标位置的采集顺序不限。

具体在本实施例中，为简化步骤，通常先通过点胶软件控制C轴先旋转到0°，然后移动相机标定模块4以对正对应在0°时的参考点，采集C轴对应在0°时参考点的机械坐标位置，以此根据此步骤，依次采集C轴在0°、60°、120°、180°、240°和300°这6个参考点的机械坐标位置，具体如表1所示：

C轴	X轴	Y轴	Z轴
				0°	368.911mm	-229.723mm	-5.421mm
60°	423.317mm	-280.193mm	-5.421mm
				120°	406.808mm	-352.528mm	-5.421mm
180°	335.891mm	-374.380mm	-5.421mm
				240°	281.514mm	-323.909mm	-5.421mm
300°	298.036mm	-251.591mm	-5.421mm

表1

步骤S130，根据N个参考点的机械坐标位置，采用最小二乘法计算出旋转轴旋转中心的XYZ轴机械坐标。

可以理解地，对于该旋转轴来说，其旋转中心的XYZ轴机械坐标也即为旋转中心在产品坐标系下的基准位置。需说明的是，具体以C轴为例，在本步骤S130中，如图3所示，获取C轴旋转中心的XYZ轴机械坐标的步骤包括以下：

根据6个参考点的机械坐标位置，采用最小二乘法计算出C轴旋转中心的XYZ轴机械坐标。

更具体地，在本实施例中，根据表1中所示的6个参考点的机械坐标位置，通过点胶软件使用最小二乘法计算出C轴旋转中心的XYZ轴机械坐标为：(352.420,-302.058,-5.421)。

在实际应用中，各旋转轴(如C轴或A轴)的旋转中心的XYZ轴机械坐标的精度大于或等于0.05mm，否则说明机械精度不够，需重新调整机械结构。

步骤S200，基于五轴中每个轴的原点位置定义机械坐标系，基于两个旋转轴的旋转中心的XYZ轴机械坐标定义待点胶产品200的产品坐标系，以便根据产品坐标系和机械坐标系之间的转换关系，将机械坐标与产品坐标互相转换。

需说明的是，产品坐标系是针对待点胶产品200人为设定的坐标系，机械坐标系中的坐标是每个轴的物理位置坐标，其中，产品坐标系和机械坐标系的位置一一对应。另外，在产品坐标系下，产品坐标包括XYZ轴和CA轴坐标，其中，XYZ轴坐标主要用于描述基于待点胶产品200中心的产品位置，CA轴坐标主要用于描述产品的旋转姿态，具体可参看图6。

可以理解地，待点胶产品200在产品坐标系下的产品坐标的CA轴坐标的变化，不会影响到XYZ坐标的相对位置。还可理解地，引入产品坐标系主要是为了通过机械坐标和产品坐标之间的互相转换，将五轴坐标空间中的复杂计算转换为三轴坐标空间计算，不涉及CA轴计算，从而可以大大地简化计算，进而降低控制点胶量的调试难度。

在本步骤中，如图4所示，在一些实施例中，定义产品坐标系步骤包括以下：步骤S210，假设两个旋转轴的旋转中心的CA轴机械坐标为(0,0)；

步骤S220，根据两个旋转轴的旋转中心的XYZ轴机械坐标(x,y,z)，定义两个旋转轴的旋转中心对应的产品坐标为(0,0,0,0,0)，以作为产品坐标系下待点胶产品200的原点产品坐标。

可以理解地，通过采用步骤S210和步骤S220，先假设CA轴坐标为(0,0)，再通过确定产品坐标系的位置坐标以最终定义出产品坐标系的原点坐标，由此，若后续再任意设置机械坐标系下的CA轴坐标，则产品坐标系下的CA轴坐标也随之同样变化，但产品坐标系下的XYZ轴坐标可保持不变，不会受此影响。

具体在本实施例中，以C轴为例，根据上述C轴旋转中心的XYZ轴机械坐标为(352.420,-302.058,-5.421)，以及根据假设的C轴旋转中心的CA轴机械坐标为(0,0)，可以确定C轴旋转中心的机械坐标为(352.420,-302.058,-5.421,0,0)，这时，将该机械坐标对应的产品坐标定义为(0,0,0,0,0)，并将该产品坐标作为产品坐标系下的原点产品坐标，以此实现产品坐标系的定义。

另外，在本步骤S200中，具体在本实施例中，在定义好机械坐标系和产品坐标系后，当需要将机械坐标转换为对应的产品坐标时，可以根据产品坐标和机械坐标之间的第一转换公式进行转换，其中，第一转换公式(即公式1)如下：

其中，在公式1，fx,fy,fz,fc,fa为五轴的产品坐标，分别对应X轴、Y轴、Z轴、C轴和A轴上的产品坐标值，为待求解变量。

dx,dy,dz为工作平台21的中心与C轴和A轴轴心的交点的偏移量，是已知常量；具体在本实施例中，dx＝0mm，dy＝0mm，dz＝-80mm。

fmx,fmy,fmz,fmc,fma为临时变量，无特别的含义；

具体在本实施例中，为获得公式1，fmx,fmy,fmz,fmc,fma可由第一公式，也即以下的公式2得出：

其中，在公式2中，motor1,motor2,motor3,motor4,motor5为五轴的机械坐标，分别对应X轴、Y轴、Z轴、C轴和A轴上的机械坐标值，是已知的临时变量；center1,center2,center3为C轴或A轴的旋转中心的XYZ轴机械坐标，是已知常量。在本实施例中，公式1由公式2基于旋转矩阵Rz、Ry和平移矩阵Td、T，经矩阵FORD＝Rz×Td×Ry×T得来，具体地，旋转矩阵Rz、Ry和平移矩阵Td、T分别如下：

因为上述旋转矩阵Rz、Ry和平移矩阵Td、T均为4X4的矩阵，故此，矩阵FORD仍为一个4X4的矩阵，其中，令fx＝FORD(1,4)，fy＝FORD(2,4)，fz＝FORD(3,4)，fc＝fmc，fa＝fma，则可以得到上述公式1。

或者，在本步骤S200中，具体在本实施例中，在定义好机械坐标系和产品坐标系后，当需要将产品坐标转换为对应的机械坐标时，可以根据产品坐标和机械坐标之间的第二转换公式进行转换，具体该第二转换公式(即公式3)如下：

其中，在公式3中，motor1,motor2,motor3,motor4,motor5为五轴的机械坐标，分别对应X轴、Y轴、Z轴、C轴和A轴上的机械坐标值，为待求解变量。

center1,center2,center3为C轴或A轴的旋转中心的XYZ轴机械坐标，是已知常量；fmx,fmy,fmz,fmc,fma为临时变量，无特别的含义；

为能算出上述公式3，以将产品坐标转换为机械坐标，具体在本实施例中，fmx,fmy,fmz,fmc,fma可由第二公式，也即下述的公式4得出：

其中，在第二公式(即公式4)中，fx,fy,fz,fc,fa为五轴的产品坐标，分别对应X轴、Y轴、Z轴、C轴和A轴上的产品坐标值，是已知的临时变量；

dx,dy,dz为工作平台21的中心坐标与C轴和A轴轴心的交点的偏移量，是已知常量；具体在本实施例中，dx＝0mm，dy＝0mm，dz＝-80mm。

步骤S300，在产品坐标系下，通过点胶软件自动模拟绘制点胶的目标轨迹线，以获取目标轨迹线的产品坐标数据，并根据产品坐标数据生成G代码。

其中，目标轨迹线通常可以由直线、圆弧、样条曲线三种线条任意组合而成。具体在本实施例中，目标轨迹线的产品坐标数据列表如表2所示：

类型	X轴	Y轴	Z轴	C轴	A轴
						直线	-9.919	81.098	0.580	270.000	20.000
直线	-10.513	81.818	0.580	270.000	20.000
						直线	-31.636	81.752	0.580	270.000	20.000
圆弧	-32.138	81.777	0.580	270.000	20.000
						…	…	…	…	…	…

表2

其中，表2中示出的产品坐标数据对应图7所示的点胶软件界面显示的生成的目标轨迹线及产品坐标数据，该部分产品坐标数据可以转换为图8中框出部分的G代码。

步骤S400，根据G代码，计算目标轨迹线的总长度。

在本实施例中，本步骤S400具体为：通过点胶软件根据G代码可以计算目标轨迹线的总长度L＝422.482mm。需说明的是，目标轨迹线的总长度不宜太短，通常目标轨迹线的总长度应大于0.05mm，否则无法计算出合理的点胶点数。

步骤S500，获取单个点胶重量wg，并定义目标点胶的总重量Twg，根据目标点胶的总重量Twg和单个点胶重量wg，计算目标点胶的点数pts。

在本实施例中，本步骤S500具体为：(1)点胶阀模块5移动到电子称重模块6的正上方，喷射出固定数量的胶量(例如200个)，从电子称重模块6上读取对应的重量(如7.344mg)，取平均值，即可得到单个点胶重量wg＝0.03672mg。另外，在点胶软件中设置目标点胶的总重量Twg＝170mg。需说明的是，具体在该部分中，点胶阀模块5喷射的胶量数量不宜太少，否则，单点胶量不够精确。(2)根据目标点胶的总重量Twg和单个点胶重量wg，根据公式pts＝Twg/wg，计算目标点胶的点数pts＝170/0.03672＝4630(四舍五入后)。

步骤S600，根据目标点胶的点数pts和目标轨迹线的总长度L，计算相邻两个点胶点的间距值dts。

在本实施例中，本步骤S600具体为：根据公式dts＝L/(pts-1)，确定相邻两个点胶点的间距值dts＝L/(pts-1)＝422.482/(4630-1)＝0.091mm。

步骤S700，将间距值作为运动控制模块输出一次出胶脉冲信号的参数。

在本实施例中，本步骤S700具体为：(1)通过手动在点胶软件中将该间距值dts设置为运动控制模块的参数，其中，在开始出胶后，运动控制模块可以监控产品坐标系的XYZ轴坐标的长度变化，当变化量达到一个间距值dts时，将输出一次出胶脉冲信号；(2)根据该间距值，运动控制模块可以预先计算出各出胶脉冲信号的运动位置，其中，出胶脉冲信号的次数与目标点胶的点数(如4630个)相同。

步骤S800，运动控制模块执行目标轨迹线的G代码，并实时输出出胶脉冲信号，点胶阀模块5根据接收的出胶脉冲信号，逐次执行出胶动作，直至完成目标点胶。

在本实施例中，本步骤S800中，运动控制模块可以一边执行G代码控制点胶阀模块5运动，以使点胶阀模块5中的点胶头能按照目标轨迹线运动，同时还可实时输出出胶脉冲信号；点胶阀模块5每接收一个出胶脉冲信号，即执行一次出胶动作，直至运动控制模块输出完点胶脉冲，以此保证点胶量的精确度。需说明的是，为确保点胶的效果，在点胶完成后，对待点胶产品200的重量，可以采用五轴联动点胶机100外部的高精密电子称，验证点胶的总重量，具体在本实施例中，重复5次测量的数据如下：

序号	点胶重量	目标重量	目标偏差值
				1	169.2mg	170mg	-0.8mg
2	171.1mg	170mg	1.1mg
				3	172.1mg	170mg	2.1mg
4	168.8mg	170mg	-1.2mg
				5	170.9mg	170mg	0.9mg

综上，相比现有技术，该点胶方法至少具有以下有益效果：(1)该点胶方法通过先绘制目标点胶轨迹线，计算出目标点胶轨迹线的总长度，并根据目标点胶的单个点胶重量和总重量计算出目标点胶的点数，并根据目标点胶轨迹线的总长度和目标点胶的点数计算处相邻两个点胶点的间距值，将该间距值作为参数设置到运动控制模块中，并在G代码程序的运行过程中，运动控制模块监控产品坐标系的位置变化量，当长度变化量达到一个间距值时，输出一个点胶脉冲，以此类推直至点胶完成，由此，通过各步骤的协调配合，并通过运动控制模块输出脉冲信号，实现点胶机运行过程中点胶量的精确控制，并使点胶量与速度无关；

(2)该点胶方法通过在点胶机的运行过程中，每隔一段时间，通过电子称重模块6称取目标点胶的单个点胶重量，以精确实际出胶的点胶点数量，从而自动执行点胶量的校正，进而进一步保证点胶量的精度；

(3)该点胶方法通过人为引入产品坐标系，使点胶量可以通过产品坐标系的XYZ轴坐标算出，不涉及CA轴的计算，从而避免五轴空间计算过程的复杂性，进而大大地降低控制点胶量的调试难度。

本发明实施例还提供一种五轴联动点胶机100，其中，该五轴联动点胶机100主要用于实施上述的点胶方法，也即，该五轴联动点胶机100的点胶方法可以为上述的点胶方法。如图9和图10所示，该五轴联动点胶机100包括下机架组件1、点胶机本体2、工控机3、运动控制模块(图未示)、相机标定模块4、电子称重模块5以及点胶阀模块6。其中，下机架组件1主要用作五轴联动点胶机100整机的支撑，在本实施例中，如图9所示，五轴联动点胶机100还包括外壳组件7，外壳组件7设置于下机架组件1上，并位于下机架组件1的外侧，以主要作为整机的防护罩。

如图10所示，点胶机本体2设置于下机架组件1的顶部上。为确保点胶的精度以工作的平稳性，具体在本实施例中，点胶机本体2包括工作平台21，其中，工作平台21设置于下机架组件1的顶部上，点胶机本体2的其它零部件设置在工作平台21上。在本实施例中，点胶机本体2主要用于实现X轴、Y轴、Z轴、C轴和A轴这五轴的联动，也即通过点胶机本体2对五轴的联动实现待点胶产品200的点胶。

如图10所示，工控机3设置于下机架组件1上，为简化结构，工控机3位于工作平台21的底部。工控机3包括点胶信息交互模块(图未示)，其中，点胶信息交互模块能生成目标点胶轨迹线的G代码并进行各种计算，且能与运动控制模块、相机标定模块4、电子称重模块5以及点胶阀模块6进行信息交互。

具体在本实施例中，点胶信息交互模块包括交互模块(图未示)、以及与交互模块信号连接的显示屏31和键盘组件32，其中，点胶信息交互模块，具体为交互模块，主要用于在人为定义的产品坐标系下模拟绘制点胶轨迹，并生成目标轨迹线的G代码及进行各种计算，具体地，该交互模块还与运动控制模块、相机标定模块4、电子称重模块5以及点胶阀模块6等模块通过网络通信或串口通信等方式进行信息交互。

在本实施例中，交互模块(图未示)中进行的各种计算可以包括根据产品坐标系下的目标轨迹线生成的G代码，计算目标轨迹线的总长度，还可以包括根据单个点胶重量和目标点胶的总重量，计算目标点胶的点数，还可以包括根据目标点胶的点数和目标轨迹线的总长度，计算相邻两个点胶点的间距值。具体在本实施例中，为方便人机交互，可以通过在交互模块内运行点胶软件实现上述功能，也即，交互模块内可以运行点胶软件，换句话说，点胶软件可以运行在工控机3内。因该点胶软件的具体程序等并不是本发明要保护的范围，在此不再赘述。实际上，只要实现其类似功能的控制设备也可满足需求，只是采用此点胶软件可更加方便快捷，且人机互动性更强。

如图9所示，显示屏31和键盘组件32设置于外壳组件7的外侧壁上，其中，键盘组件32可为点胶软件提供用户操作键盘，显示屏31可为用户显示点胶软件的软件界面，以此实现点胶信息交互模块与其它模块的信息交互功能。

在本实施例中，运动控制模块(图未示)设置于点胶机本体2上，该运动控制模块通过与点胶软件通信，主要用于控制五轴联动及实时向点胶阀模块6发送点胶脉冲，具体地，该运动控制模块可以基于目标轨迹线控制五轴联动，其中，控制五轴运动的顺序可根据实际需求而定，同一目标轨迹线可有多种联动方式。

在本实施例中，如图10所示，相机标定模块4设置于点胶机本体2上，主要用于在设置C轴、A轴的旋转中心时对正参考点，以方便观察参考点，从而利于通过参考点快速找到旋转中心。当然，还可以在图像视觉检测等工序中用于图像采集。

如图10所示，电子称重模块5设置于工作平台21上，位于点胶阀模块6的底部，主要用于称量单个点胶重量。具体在本实施例中，电子称重模块5属于高精密称重机构，精度大于或等于0.1mg，其结构可采用常见的电子秤结构，还可采用新创的称重结构。对应地，点胶阀模块6设置于点胶机本体2上，主要用于根据接收的点胶脉冲进行点胶，其中，该点胶脉冲由运动控制模块输出。在本实施例中，点胶阀模块6接收一个点胶脉冲，即执行一次出胶动作，直至完成点胶，以此即可通过出胶的数量来精密控制出胶量的精度。

需说明的是，该五轴联动点胶机100进行称重点胶的工作原理大致如下：五轴联动点胶机100运行过程中，每隔一段时间，运动控制模块控制点胶机本体2的五轴联动，使点胶阀模块6移动到电子称重模块5的正上方，点胶阀模块6出胶至电子称重模块5上，以此电子称重模块5称取单个点胶重量，并将该单个点胶重量传输给工控机3的点胶信息交互模块，以便自动调整点胶点的点数和相邻两个点胶点的间距值，进而实时自动调整点胶量。总体上，该五轴点胶机的点胶量能精确控制、调试难度低且运行过程中能自动调整。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合附图9和图10，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在一些实施例中，如图9和图10所示，点胶机本体2包括电控柜22以及由电控柜22控制运动且设置于工作平台21上的XZ轴组件23和YAC轴组件24，在本实施例中，电控柜22内安装有上述的运动控制模块，电控柜22安装在外壳组件7顶部的内侧壁上，通常位于XZ轴的顶部。再如图10所示，XZ轴组件23位于YAC轴组件24的上方。其中，XZ轴组件23上设置有相机标定模块4和点胶阀模块6，主要用于实现相机标定模块4和点胶阀模块6在X轴方向和/或Z轴方向上的移动。对应地，YAC轴组件24上设置有待点胶产品200，主要用于实现待点胶产品200在Y轴方向上移动、绕Z轴360°旋转及绕Y轴摆动中的至少一种运动组合方式的运动。

在一些实施例中，如图10所示，XZ轴组件23包括X轴移动组件231和Z轴移动组件232，其中，X轴移动组件231横向、间隙设置于工作平台21的上方，Z轴移动组件232竖向设置于X轴移动组件231上，相机标定模块4和点胶阀模块6设置于Z轴移动组件232上。具体地，X轴移动组件231主要用于带动Z轴移动组件232沿X轴方向移动；Z轴移动组件232主要用于带动相机标定模块4和点胶阀模块6沿Y轴方向移动。

对应地，如图10所示，YAC轴组件24包括Y轴移动组件241、A轴摆动组件242和C轴旋转组件243，其中，Y轴移动组件241纵向设置于工作平台21上，A轴摆动组件242设置于Y轴移动组件241上，C轴旋转组件243设置于A轴摆动组件242上，待点胶产品200安装于C轴旋转组件243上。具体在本实施例中，Y轴移动组件241主要用于带动A轴摆动组件242和C轴旋转组件243沿Y轴方向移动，A轴摆动组件242主要用于带动C轴旋转组件243绕Y轴移动组件241摆动，C轴旋转组件243主要用于带动待点胶产品200绕Z轴做360°旋转。

当然，在实际应用中，五轴联动点胶机100的五轴的结构组合方式可根据实际需要而定，并不限于此。具体在本实施例中，如图10所示，点胶机本体2还包括限位机构26，五轴联动点胶机100还包括散热装置8，其中，限位机构26设置于工作平台21上，位于YAC轴组件24的外侧，主要用于限制待点胶产品200的位置，以避免待点胶产品200在A轴方向的摆动调节过程中，摆动惯性过大；散热装置8设置于外壳组件7上，用于对五轴联动点胶机100进行散热，具体在本实施例中，散热装置8为风扇，位于工作平台21的底部。

综上，相比现有技术，该五轴联动点胶机100至少具有以下有益效果：该五轴联动点胶机100可以采用上述的点胶方法，通过各零部件的配合使得整体的点胶量精度高且调试难度小，运行过程中点胶量能自动调整，进而能快速确保点胶量的一致性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种点胶方法，其特征在于，所述点胶方法包括如下步骤：

设置两个旋转轴的旋转中心，以获取两个所述旋转轴的旋转中心的XYZ轴机械坐标，其中，两个所述旋转轴分别为C轴和A轴；

基于五轴中每个轴的原点位置定义机械坐标系，基于两个所述旋转轴的旋转中心的所述XYZ轴机械坐标定义待点胶产品的产品坐标系，以便根据所述产品坐标系和所述机械坐标系之间的转换关系，将机械坐标与产品坐标互相转换；

在所述产品坐标系下，通过点胶软件自动模拟绘制点胶的目标轨迹线，以获取所述目标轨迹线的产品坐标数据，并根据所述产品坐标数据生成G代码；

根据所述G代码，计算所述目标轨迹线的总长度；

获取单个点胶重量，并定义目标点胶的总重量，根据所述目标点胶的总重量和所述单个点胶重量，计算所述目标点胶的点数；

根据所述目标点胶的点数和所述目标轨迹线的总长度，计算相邻两个点胶点的间距值；

将所述间距值作为运动控制模块输出一次出胶脉冲信号的参数；

所述运动控制模块执行所述目标轨迹线的G代码，并实时输出所述出胶脉冲信号，点胶阀模块根据接收的所述出胶脉冲信号，逐次执行出胶动作，直至完成所述目标点胶。

2.根据权利要求1所述的点胶方法，其特征在于，所述设置两个旋转轴的旋转中心，以获取两个所述旋转轴的旋转中心的XYZ轴机械坐标的步骤中，设置各所述旋转轴旋转中心及对应获取各所述旋转轴旋转中心的XYZ轴机械坐标的步骤包括以下：

设定一个易于识别的参考点；

将所述旋转轴的旋转总角度进行N等分，分别将所述旋转轴旋转到每个等分旋转角度位置，移动相机标定模块以对正对应的所述参考点，采集所述旋转轴在对应的等分旋转角度位置时所述参考点的机械坐标位置；

根据N个参考点的所述机械坐标位置，采用最小二乘法计算出所述旋转轴旋转中心的XYZ轴机械坐标；其中，N为正整数。

3.根据权利要求2所述的点胶方法，其特征在于，所述设置C轴旋转中心及获取C轴旋转中心的XYZ轴机械坐标的步骤包括以下：

设定一个易于识别的所述参考点；

将所述C轴的360°旋转角度进行6等分，分别将所述C轴旋转到0°、60°、120°、180°、240°和300°的位置，移动相机标定模块以对正对应的所述参考点，采集所述C轴对应在0°、60°、120°、180°、240°和300°时所述参考点的机械坐标位置；

根据6个参考点的所述机械坐标位置，采用所述最小二乘法计算出所述C轴旋转中心的XYZ轴机械坐标。

4.根据权利要求1至3任一项所述的点胶方法，其特征在于，所述基于所述旋转轴的旋转中心的所述XYZ轴机械坐标定义待点胶产品的产品坐标系步骤包括以下：

假设两个所述旋转轴的旋转中心的CA轴机械坐标为(0,0)；

根据两个所述旋转轴的旋转中心的所述XYZ轴机械坐标(x,y,z)，定义两所述旋转轴的旋转中心对应的产品坐标为(0,0,0,0,0)，以作为所述产品坐标系下所述待点胶产品的原点产品坐标。

5.根据权利要求4所述的点胶方法，其特征在于，所述根据所述产品坐标系和所述机械坐标系之间的转换关系，将机械坐标与产品坐标互相转换的步骤包括以下：根据所述产品坐标和所述机械坐标之间的第一转换公式，将所述机械坐标转换为对应的所述产品坐标；所述第一转换公式如下：

fx＝dx×cosd(fmc)-dy×sind(fmc)-sind(fmc)×(fmy-dy)+cosd(fma)×cosd(fmc)×(fmx-dx)+cosd(fmc)×sind(fma)×(fmz-dz)

fy＝dy×cosd(fmc)+cosd(fmc)×(fmy-dy)+dx×sind(fmc)+cosd(fma)×sind(fmc)×(fmx-dx)+sind(fma)×sind(fmc)×(fmz-dz)

fz＝dz+cosd(fma)×(fmz-dz)-sind(fma)×(fmx-dx)

fc＝fmc

fa＝fma

其中，在该第一转换公式中，fx,fy,fz,fc,fa为五轴的产品坐标，分别对应X轴、Y轴、Z轴、C轴和A轴上的产品坐标值，为待求解变量；dx,dy,dz为工作平台21的中心与C轴和A轴轴心的交点的偏移量，是已知常量；

fmx,fmy,fmz,fmc,fma为临时变量，其中，fmx,fmy,fmz,fmc,fma根据第一公式得出，所述第一公式如下：

fmx＝motor1-center1

fmy＝motor2-center2

fmz＝motor3-center3

fmc＝motor4

fma＝motor5

其中，在所述第一公式中，motor1,motor2,motor3,motor4,motor5为五轴的机械坐标，分别对应X轴、Y轴、Z轴、C轴和A轴上的机械坐标值，是已知的临时变量；

center1,center2,center3为所述C轴或A轴的旋转中心的所述XYZ轴机械坐标，是已知常量。

6.根据权利要求4所述的点胶方法，其特征在于，所述根据所述产品坐标系和所述机械坐标系之间的转换关系，将机械坐标与产品坐标互相转换的步骤包括以下：根据所述产品坐标和所述机械坐标之间的第二转换公式，将所述产品坐标转换为对应的所述机械坐标；所述第二转换公式如下：

motor1＝fmx+center1

motor2＝fmy+center2

motor3＝fmz+center3

motor4＝fmc

motor5＝fma

其中，在所述第二转换公式中，motor1,motor2,motor3,motor4,motor5为五轴的机械坐标，分别对应X轴、Y轴、Z轴、C轴和A轴上的机械坐标值，为待求解变量；center1,center2,center3为所述C轴或A轴的旋转中心的所述XYZ轴机械坐标，是已知常量；

fmx,fmy,fmz,fmc,fma为临时变量，其中，fmx,fmy,fmz,fmc,fma根据第二公式得出，所述第二公式如下：

fmx＝dx-dx×cosd(fa)-fz×sind(fa)+dz×sind(fa)+fx×cosd(fa)×cosd(fc)+fy×cosd(fa)×sind(fc)

fmy＝fy×cosd(fc)-fx×sind(fc)

fmz＝dz+fz×cosd(fa)-dz×cosd(fa)-dx×sind(fa)+fx×cosd(fc)×sind(fa)+fy×sind(fa)×sind(fc)

fmc＝fc

fma＝fa

在所述第二公式中，fx,fy,fz,fc,fa为五轴的产品坐标，分别对应X轴、Y轴、Z轴、C轴和A轴上的产品坐标值，是已知的临时变量；

dx,dy,dz为工作平台的中心坐标与C轴和A轴轴心的交点的偏移量，是已知常量。

7.根据权利要求1所述的点胶方法，其特征在于，所述目标轨迹线由直线、圆弧、样条曲线三种线条任意组合而成。

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