CN113552835B - 适用于具有输送带的自动化机台的自动控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种适用于具有输送带的自动化机台的自动控制系统及方法，其中自动控制方法包含以下操作。令自动化机台的轨道装置以预设加速度从零速度提升至第一轨道速度来运作；在第一感测器感测到待测物以后，令轨道装置进行梯形加减速。梯形加减速是从第一轨道速度以预设加速度提升至第二轨道速度，进而在轨道装置维持在第二轨道速度的期间再以预设减加速度降至零速度，使待测物停在目标位置，借以减少停板机构损耗与减短到位时间，提升测试速度。

Description

适用于具有输送带的自动化机台的自动控制系统及方法

技术领域

本发明是有关于一种系统与方法，且特别是有关于一种适用于具有输送带的自动化机台的自动控制系统及方法。

背景技术

目前传统机台采用的上位控制器，使用速度环控制，停止位置不精确。在碰撞停板机构时会回弹，然后再慢速将待测板稳定顶着停板机构。回弹又顶回的状况造成进板时间不稳定，以及停板机构损耗影响到停板位置的精准度。

另外，目前传统机台目前采用的上位控制器，进板时轨道速度与前站不相同，将待测板带入时可能造成打滑，使得进板时间不稳定。再者，目前进板速度需要调机，随着待测板的尺寸、重量而有不同，需要手工调机。

发明内容

本发明提出一种适用于具有输送带的自动化机台的自动控制系统及方法，改善先前技术的问题。

在本发明的一实施例中，本发明所提出的自动控制系统适用于具有输送带的自动化机台，自动控制系统包含驱动器、轴控制装置、控制器以及第一感测器，驱动器电性连接自动化机台的轨道装置，轴控制装置电性连接驱动器，控制器电性连接轴控制装置，第一感测器电性连接轴控制装置。控制器发送单一指令至轴控制装置，使驱动器驱动轨道装置以预设加速度从零速度提升至第一轨道速度来运作。在第一感测器感测到待测物以后，轴控制装置令轨道装置进行梯形加减速，梯形加减速是从第一轨道速度以预设加速度提升至第二轨道速度，进而在轨道装置维持在第二轨道速度的期间再以预设减加速度降至零速度，使待测物经历移动距离后停在目标位置。

在本发明的一实施例中，第一感测器邻近自动化机台的轨道装置的输入端，输入端邻近前一自动化机台，前一自动化机台的轨道装置以第一轨道速度将待测物送进自动化机台的轨道装置的输入端，自动化机台的轨道装置以第一轨道速度接收待测物。

在本发明的一实施例中，在第一感测器感测到待测物以后，当第一感测器感测到待测物已脱离第一感测器时，轴控制装置令轨道装置进行梯形加减速，梯形加减速是基于预设加速度以及从零速度提升至第一轨道速度的时间，相应地延长轨道装置维持在第二轨道速度的期间，借以于移动距离中补偿初始移动距离。

在本发明的一实施例中，自动控制系统还包含第二感测器，第二感测器电性连接轴控制装置，第二感测器设置于轨道装置。第二感测器感测待测物是否停在目标位置。

在本发明的一实施例中，轴控制装置为现场可程序化逻辑门阵列(FPGA)或特殊应用集成电路(ASIC)，控制器为可程序逻辑控制器(PLC)。

在本发明的一实施例中，本发明所提出的自动控制方法适用于具有输送带的自动化机台，自动控制方法包含以下操作。令自动化机台的轨道装置以预设加速度从零速度提升至第一轨道速度来运作；在第一感测器感测到待测物以后，令轨道装置进行梯形加减速。梯形加减速是从第一轨道速度以预设加速度提升至第二轨道速度，进而在轨道装置维持在第二轨道速度的期间再以预设减加速度降至零速度，使待测物停在目标位置。

在本发明的一实施例中，第一感测器邻近自动化机台的轨道装置的输入端，输入端邻近前一自动化机台，前一自动化机台的轨道装置以第一轨道速度将待测物送进自动化机台的轨道装置的输入端，自动化机台的轨道装置以第一轨道速度接收待测物。

在本发明的一实施例中，自动控制方法还包含：在第一感测器感测到待测物以后，当第一感测器感测到待测物已脱离第一感测器时，令轨道装置进行梯形加减速，梯形加减速是基于预设加速度以及从零速度提升至第一轨道速度的时间，相应地延长轨道装置维持在第二轨道速度的期间，借以于移动距离中补偿初始移动距离。

在本发明的一实施例中，自动控制方法还包含：透过第二感测器感测待测物是否停在目标位置。

在本发明的一实施例中，自动控制方法还包含：在自动调机过程中，依据待测物的尺寸，决定移动距离；依据待测物的重量与驱动器的启动转矩，决定加速时间；设定减速时间与加速时间之间的倍数关系；依据待测物的重量与驱动器的最大转矩，决定最高轨道速度；依据加速时间、减速时间与最高轨道速度，透过自动学习以调整预设加速度、预设减加速度与第二轨道速度。

综上所述，本发明的技术方案与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。通过本发明的技术方案，控制器发出单一整合指令予轴控制装置，简单化待测物从带入轨道一直到移动到位，从而减少待测物碰撞档板问题，并减少停板机构损耗与减短到位时间，提升测试速度。另外，本发明的技术方案解决前一自动化机台与本自动化机台轨道交界处，因速度不一致造成待测物打滑，进而影响测试时间不稳定问题。再者，通过本发明的技术方案，在输入待测物的尺寸与重量后，透过稳定且精确的位置移动指令，再分析第一感测器与第二感测器之间的时间差距，系统可自动调机并运算最佳加减速曲线。

以下将以实施方式对上述的说明作详细的描述，并对本发明的技术方案提供更进一步的解释。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1是依照本发明一实施例的一种自动控制系统的方块图；

图2是依照本发明一实施例的一种自动控制系统运送待测物的示意图；

图3是依照本发明一实施例的一种轨道装置于运作时的速对对时间的关系图；以及

图4是依照本发明一实施例的一种自动控制方法的流程图。

【符号说明】

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附符号的说明如下：

10:自动化机台

20:前一自动化机台

100:自动控制系统

110:驱动器

120:轴控制装置

130:控制器

140:第一感测器

150:第二感测器

190:轨道装置一

210:待测物

220:输入端

250:目标位置

260:档板

270:输送带

290:轨道装置二

400:自动控制方法

S401

S403:步骤

具体实施方式

为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照所附的附图及以下所述各种实施例，附图中相同的号码代表相同或相似的元件。另一方面，众所周知的元件与步骤并未描述于实施例中，以避免对本发明造成不必要的限制。

于实施方式与权利要求书中，涉及“连接”的描述，其可泛指一元件透过其他元件而间接耦合至另一元件，或是一元件无须透过其他元件而直接连结至另一元件。

于实施方式与权利要求书中，涉及“连线”的描述，其可泛指一元件透过其他元件而间接与另一元件进行有线与/或无线通讯，或是一元件无须透过其他元件而实体连接至另一元件。

于实施方式与权利要求书中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则“一”与“该”可泛指单一个或复数个。

本文中所使用的“约”、“大约”或“大致”是用以修饰任何可些微变化的数量，但这种些微变化并不会改变其本质。于实施方式中若无特别说明，则代表以“约”、“大约”或“大致”所修饰的数值的误差范围一般是容许在百分之二十以内，较佳地是于百分之十以内，而更佳地则是于百分之五以内。

图1是依照本发明一实施例的一种自动控制系统100的方块图。如图1所示，自动控制系统100适用于自动化机台10，自动控制系统100包含驱动器110、轴控制装置120、控制器130、第一感测器140以及第二感测器150。在架构上，驱动器110电性连接自动化机台10的轨道装置一190，轴控制装置120电性连接驱动器110，控制器130电性连接轴控制装置120，第一感测器140电性连接轴控制装置120，第二感测器150电性连接轴控制装置120。

举例而言，轨道装置一190可包含马达以及输送带270(如图2所示)，驱动器110可为马达控制器，轴控制装置120为现场可程序化逻辑门阵列(FPGA)或特殊应用集成电路(ASIC)，控制器130为可程序逻辑控制器(PLC)。

实务上，可程序逻辑控制器控制板(PLC Control Board)能够降低线上(In-Line)自动化机台控制成本、提升所需性能。独立的现场可程序化逻辑门阵列式(FPGA-based)马达上位轴控，能够因应In-Line环境，来开发指令集与功能。在现场可程序化逻辑门阵列的有限资源内，开发出6～8轴的控制输出，可与步进、伺服马达连接。功能的开发同时考量使用资源，将成本效应最佳化。

在架构上，第一感测器140与第二感测器150可直接连接轴控制装置120，无需透过控制器130，亦即，第一感测器140与第二感测器150可以与控制器130电性隔离。借此，减少控制器130与轴控制装置120通讯时间，反应迅速。

为了对上述自动控制系统100的运作方式做更进一步的阐述，请同时参照图1～图3，图2是依照本发明一实施例的一种自动控制系统100运送待测物210的示意图，图3是依照本发明一实施例的一种轨道装置一190于运作时的速对对时间的关系图。举例而言，待测物210可为电路板、晶圆、显示面板或其他物品。

于运作时，控制器130发送单一指令(如：单一整合指令)至轴控制装置120，使驱动器110驱动轨道装置一190以预设加速度从零速度提升至第一轨道速度V1来运作。在第一感测器140感测到待测物210以后，轴控制装置120令轨道装置一190进行梯形加减速，梯形加减速是从第一轨道速度V1以预设加速度提升至第二轨道速度V2，进而在轨道装置一190维持在第二轨道速度V2的期间再以预设减加速度降至零速度，使待测物210经历移动距离D后停在目标位置250。第二感测器150感测待测物210是否停在目标位置250；若是，自动化机台10的测试装置对待测物210进行测试。借此，自动控制系统100整合并简单化待测物210从带入轨道装置一190一直到移动到位，从而减少待测物210碰撞档板260问题，并减少停板机构损耗与减短到位时间，提升测试速度。

在图2中，第一感测器140邻近自动化机台10的轨道装置一190的输入端220，输入端220邻近前一自动化机台20，前一自动化机台20的轨道装置二290以第一轨道速度将待测物210送进自动化机台10的轨道装置一190的输入端220，自动化机台10的轨道装置一190以第一轨道速度接收待测物210。借此，自动控制系统100解决前一自动化机台20与本自动化机台10轨道交界处，因速度不一致造成待测物210打滑，进而影响测试时间不稳定问题。

请同时参照图1～图3，在本发明的一实施例中，在第一感测器140感测到待测物210以后，当第一感测器140感测到待测物210已脱离第一感测器140时，轴控制装置120令轨道装置一190进行梯形加减速，梯形加减速是基于预设加速度以及从零速度提升至第一轨道速度V1的时间，相应地延长轨道装置一190维持在第二轨道速度V2的期间，借以于移动距离D中补偿初始移动距离。

应了解到，于自动控制系统100运作时，梯形加减速带有初速度(第一轨道速度V1)，则相同的梯形曲线下，位移(梯形面积)会少掉初速度加速时所构成的三角形面积A(即，初始移动距离)，因此本案采用最小化具备初速度梯形加减速运算能力使用资源，即使用相同的预设加速度，让初始加速斜率等于梯形加速斜率，所以初始加速时的脉冲指令数量(即马达旋转造成的轨道移动)可以补偿在梯形的等速段中，从而大幅降低硬体运算复杂度；换言之，补偿面积A’等于三角形面积A，梯形加减速中的面积为移动距离D。

为了对上述自动控制系统100的自动控制方法做更进一步的阐述，请同时参照图1～图4，图4是依照本发明一实施例的一种自动控制方法400的流程图。如图2所示，自动控制方法400包含步骤S401

S403(应了解到，在本实施例中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行)。

于步骤S401，令自动化机台10的轨道装置一190以预设加速度从零速度提升至第一轨道速度V1来运作。于步骤S402，在第一感测器140感测到待测物210以后，令轨道装置一190进行梯形加减速。梯形加减速是从第一轨道速度V1以预设加速度提升至第二轨道速度V2，进而在轨道装置一190维持在第二轨道速度V2的期间再以预设减加速度降至零速度，使待测物210停在目标位置250。于步骤S403，透过第二感测器150感测待测物210是否停在目标位置250；若是，自动化机台10的测试装置对待测物210进行测试。借此，自动控制方法400整合并简单化待测物210从带入轨道装置一190一直到移动到位，从而减少待测物210碰撞档板260问题，并减少停板机构损耗与减短到位时间，提升测试速度。

在自动控制方法400中，第一感测器140邻近自动化机台10的轨道装置一190的输入端220，输入端220邻近前一自动化机台20，前一自动化机台20的轨道装置二290以第一轨道速度V1将待测物送进自动化机台10的轨道装置一190的输入端220，自动化机台10的轨道装置一190以第一轨道速度V1接收待测物210。

在自动控制方法400中，在第一感测器140感测到待测物210以后，当第一感测器140感测到待测物210已脱离第一感测器140时，令轨道装置一190进行梯形加减速，梯形加减速是基于预设加速度以及从零速度提升至第一轨道速度V1的时间，相应地延长轨道装置一190维持在第二轨道速度V2的期间，借以于移动距离D中补偿初始移动距离。

应了解到，在自动控制方法400中，梯形加减速带有初速度(第一轨道速度V1)，则相同的梯形曲线下，位移(梯形面积)会少掉初速度加速时所构成的三角形面积A(即，初始移动距离)，因此本案采用最小化具备初速度梯形加减速运算能力使用资源，即使用相同的预设加速度，让初始加速斜率等于梯形加速斜率，所以初始加速时的脉冲指令数量(即马达旋转造成的轨道移动)可以补偿在梯形的等速段中，从而大幅降低硬体运算复杂度；换言之，补偿面积A’等于三角形面积A，梯形加减速中的面积为移动距离D。

在本发明的一实施例中，自动控制方法400还包含自动调机过程，自动调机过程包含公式套用和自动学习。自动调机过程的主要运算可由轴控制装置120与/或控制器130来实现，亦可由自动控制系统100连接外部计算机来协同作业。

在公式套用中，依据待测物的尺寸(如：长度)，决定移动距离D；依据待测物210的重量与驱动器110的启动转矩，决定加速时间；设定减速时间与加速时间之间的倍数关系，此倍数关系可依照经验值决定；依据待测物210的重量与驱动器110的最大转矩，决定最高轨道速度。

如此，基本的加减速曲线能确保驱动器110(如：马达驱动器不失步)，但不代表待测物210与轨道装置一190之间没有因为惯性、摩擦力而滑动。因此，依据加速时间、减速时间与最高轨道速度，透过自动学习以调整预设加速度、预设减加速度与第二轨道速度V2。

关于实际学习加速时间，基本加减速曲线确立后，利用第二感测器150侦测到待测物210是否到位。自动控制系统100将加速与减速时间持续增加、最高速不变，直到第二感测器150侦测正确为止。

关于实际学习减速时间，当加速时间校正完成后，减少些微移动距离，此时移动指令完成后第二感测器150不应侦测到物210。自动控制系统100可持续减少减速时间，直到第二感测器150侦测到为止，此时间为减速时间的极限。

接下来，硬体进行计算，依照加速时间、减速时间、最高速度计算出加速、减速所需脉冲数量。在利用总位移来计算等速段脉冲数量。

举例而言，输入待测物210尺寸与重量，完成符合马达驱动器的加减速曲线，确保轨道装置一190的马达不失步。减速时间暂时设定为加速时间的两倍。依照加减速曲线运作，若第二感测器150未侦测到待测物210，则同时增加加速及减速时间10％。同时也增加减速时间的原因为使减速的状态更稳定，不会影响加速时间的调整。固定加速时间，减少移动距离1mm。自动持续减少减速时间10％，直到第二感测器150侦测到待测物210为止。完成后上一次的减速时间为极限值。实际套用最高速度的90％、加速时间的110％、减速时间的110％作为安全值。应了解到，以上数值仅为例示，并非用以限定本发明，熟悉此技艺者当视实际应用来弹性调整各项参数。

综上所述，本发明的技术方案与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。通过本发明的技术方案，控制器发出单一整合指令予轴控制装置，简单化待测物210从带入轨道装置一190一直到移动到位，从而减少待测物210碰撞档板260问题，并减少停板机构损耗与减短到位时间，提升测试速度。另外，本发明的技术方案解决前一自动化机台20与本自动化机台10轨道交界处，因速度不一致造成待测物210打滑，进而影响测试时间不稳定问题。再者，通过本发明的技术方案，在输入待测物210的尺寸与重量后，透过稳定且精确的位置移动指令，再分析第一感测器140与第二感测器150之间的时间差距，自动控制系统100与/或自动控制方法400可自动调机并运算最佳加减速曲线。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种自动控制系统，适用于具有输送带的一自动化机台，其特征在于，该自动控制系统包含：

一驱动器，电性连接该自动化机台的一轨道装置；

一轴控制装置，电性连接该驱动器；

一控制器，电性连接该轴控制装置，该控制器发送一单一指令至该轴控制装置，使该驱动器驱动该轨道装置以一预设加速度从一零速度提升至一第一轨道速度来运作；以及

一第一感测器，电性连接该轴控制装置，在该第一感测器感测到一待测物以后，该轴控制装置令该轨道装置进行一梯形加减速，该梯形加减速是从该第一轨道速度以该预设加速度提升至一第二轨道速度，进而在该轨道装置维持在该第二轨道速度的期间再以一预设减加速度降至该零速度，使该待测物经历一移动距离后停在一目标位置，该第一感测器邻近该自动化机台的该轨道装置的一输入端，该输入端邻近一前一自动化机台，该前一自动化机台的一轨道装置以该第一轨道速度将该待测物送进该自动化机台的该轨道装置的该输入端，该自动化机台的该轨道装置以该第一轨道速度接收该待测物，在该第一感测器感测到该待测物以后，当该第一感测器感测到该待测物已脱离该第一感测器时，该轴控制装置令该轨道装置进行该梯形加减速，该梯形加减速是基于该预设加速度以及从该零速度提升至该第一轨道速度的时间，相应地延长该轨道装置维持在该第二轨道速度的该期间，借以于该移动距离中补偿一初始移动距离。

2.如权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，还包含：

一第二感测器，电性连接该轴控制装置，该第二感测器感测该待测物是否停在该目标位置。

3.如权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，该轴控制装置为一现场可程序化逻辑门阵列或一特殊应用集成电路，该控制器为一可程序逻辑控制器。

4.一种自动控制方法，应用于如权利要求1所述的自动控制系统中，适用于具有输送带的一自动化机台，其特征在于，该自动控制方法包含：

令该自动化机台的一轨道装置以一预设加速度从一零速度提升至一第一轨道速度来运作；

在一第一感测器感测到一待测物以后，令该轨道装置进行一梯形加减速，该梯形加减速是从该第一轨道速度以该预设加速度提升至一第二轨道速度，进而在该轨道装置维持在该第二轨道速度的期间再以一预设减加速度降至一零速度，使该待测物停在一目标位置，该第一感测器邻近该自动化机台的该轨道装置的一输入端，该输入端邻近一前一自动化机台，该前一自动化机台的一轨道装置以该第一轨道速度将该待测物送进该自动化机台的该轨道装置的该输入端，该自动化机台的该轨道装置以该第一轨道速度接收该待测物；以及

在该第一感测器感测到该待测物以后，当该第一感测器感测到该待测物已脱离该第一感测器时，令该轨道装置进行该梯形加减速，该梯形加减速是基于该预设加速度以及从该零速度提升至该第一轨道速度的时间，相应地延长该轨道装置维持在该第二轨道速度的该期间，借以于该移动距离中补偿一初始移动距离。

5.如权利要求4所述的自动控制方法，其特征在于，还包含：

透过一第二感测器感测该待测物是否停在该目标位置。

6.如权利要求5所述的自动控制方法，其特征在于，还包含：

在一自动调机过程中，依据该待测物的尺寸，决定该移动距离；

依据该待测物的重量与该驱动器的启动转矩，决定一加速时间；

设定一减速时间与该加速时间之间的倍数关系；

依据该待测物的重量与该驱动器的最大转矩，决定一最高轨道速度；

依据该加速时间、该减速时间与该最高轨道速度，透过自动学习以调整该预设加速度、该预设减加速度与该第二轨道速度。

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