CN113979357B - 料车自动搬运装置、机构及其转向方法 - Google Patents

料车自动搬运装置、机构及其转向方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种料车自动搬运装置、机构及其转向方法，包括车体；叉料组件，所述叉料组件包括能够插入料车的槽体内的叉齿；升降组件，其设置在车体上，所述升降组件带动所述叉料组件做升降动作；轮体组件，其位于所述车体底部，所述轮体组件包括第一舵轮和第二舵轮，所述第一舵轮与所述第二舵轮的中心点相对于第一参考线等距分布在第一参考线的两侧，所述第一舵轮和第二舵轮的中心点的在第一参考线的平行方向上具有偏距；其中，所述第一参考线为经过车体底部的中心点的线条。其工作效率高，节省人力，精度高，稳定性好。

Description

料车自动搬运装置、机构及其转向方法
技术领域
本发明涉及搬运装置技术领域，尤其是指一种料车自动搬运装置、机构及其转向方法。
背景技术
贴片机也称作贴装机，是SMT产线重要的生产设备，通过移动贴装头把表面贴装元器件，将之准确地放置在PCB(Printed Circuit Board，中文名称为印制电路板)焊盘上的一种设备。
Feeder，中文简称飞达，又称喂料器，是专门用于给贴片机提供元件进行贴片的设备。贴片机所需元器件一般被封装在盘带中，盘带装入飞达，飞达作为载具安放在贴片机指定位置，贴片机通过贴装头上的吸嘴从飞达上快速拾取元件，将不同元件贴到PCB指定的焊盘位置。
由于飞达重量较重，且单次生产需求数量多，一般将飞达放置于飞达料车(以下简称料车)上，料车上设有飞达摆放储位，可根据需要容纳数个不同规格的料盘，具有一定的通用性。料车底部配置行走脚轮，借助外力推送料车，满足飞达在配料区和贴片机间的转运工作。
目前，贴片机生产所需飞达的更换，主要通过批次更换料车，实现生产用料的整批更换。工人按照生产工单，从配料区提前配好所需物料放置于料车上，然后将料车手动推送到设备边待命，当设备需要更换物料时，人工将原有料车推离设备，并将新的料车推放到位。
虽然人工推送料车是目前主要解决方案，但随着人口红利的逐渐消失，配料、转运、上下料、接料等工作繁重，工人数量要求较多，总人力成本较高。同时，随着产线的增多，工人需兼顾负责多台设备，转运的时效性难以保证。同时人工操作的不严谨，会存在一定的随机错误，造成生产不必要的浪费。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中人工推送料车费时费力，效率低的技术缺陷。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种料车自动搬运装置，包括：
车体；
叉料组件，所述叉料组件包括能够插入料车的槽体内的叉齿；
升降组件，其设置在车体上，所述升降组件带动所述叉料组件做升降动作；
轮体组件，其位于所述车体底部，所述轮体组件包括第一舵轮和第二舵轮，所述第一舵轮与所述第二舵轮的中心点相对于第一参考线等距分布在第一参考线的两侧，所述第一舵轮和第二舵轮的中心点的在第一参考线的平行方向上具有偏距；
其中，所述第一参考线为经过车体底部的中心点的线条。
作为优选的，所述叉齿底部还设置有多个万向脚轮。
作为优选的，所述叉齿的上表面还设置有多个销钉以与料车上的定位孔配合。
作为优选的，所述叉齿的上表面嵌设有接近传感器。
作为优选的，所述车体的后侧面设置有第一防撞条。
作为优选的，所述叉料组件还包括安装板，所述叉齿垂直设置在安装板上，所述安装板上设置有第二防撞条。
本发明公开了一种料车自动搬运机构，包括上述的料车自动搬运装置，包括激光扫描组件，所述激光扫描组件包括：
第一激光传感器，所述第一激光传感器位于料车自动搬运装置的顶部以扫描周围环境并建立机器人运行地图；
第二激光传感器和第三激光传感器，所述第二激光传感器和第三激光传感器分别位于料车自动搬运装置的两侧；
第四激光传感器，所述第四激光传感器设置在所述叉齿的前端以扫描叉齿周围环境并避开障碍物。
本发明公开了一种料车自动搬运装置的在空载状态下的转向方法，基于上述的料车自动搬运装置，包括以下步骤：
S1、分别获取第一舵轮和第二舵轮的空载偏转角α1和β1以及旋转直径D1，具体包括：
将所述料车自动搬运装置竖直向下投影至第一舵轮的中轴线所在水平面，得到料车自动搬运装置的外轮廓，获取所述外轮廊的最小外接圆；
标定所述最小外接圆的圆心M1，获取所述最小外接圆的直径D1，所述直径D1即为料车自动搬运装置的空载旋转直径D1；
连接圆心M1与第一舵轮的中心点，获得第一连接线，连接圆心M1与第二舵轮的中心点，获得第二连接线；
所述第一连接线与第一舵轮的轮子的中轴线的夹角为空载偏转角α1，所述第二连接线与第二舵轮的轮子的中轴线的夹角为空载偏转角β1；
S2、通过控制第一舵轮偏转α1，控制第二舵轮偏转β1，实现料车自动搬运装置在空载状态下由直行状态转向90度。
本发明公开了一种料车自动搬运装置的在带载状态下的转向方法，基于上述的料车自动搬运装置，包括以下步骤：
S1、分别获取第一舵轮和第二舵轮的载料偏转角α2和β2以及旋转直径D2，具体包括：
将所述料车自动搬运装置和料车作为整体，竖直向下投影至第一舵轮的中轴线所在水平面，得到带载状态下料车自动搬运装置的外轮廓，获取所述外轮廊的最小外接圆；
标定所述最小外接圆的圆心M2，获取所述最小外接圆的直径D2，所述直径D2即为料车自动搬运装置的带载状态下的旋转直径D2；
连接圆心M2与第一舵轮的中心点，获得第三连接线，连接圆心M2与第二舵轮的中心点，获得第四连接线；
所述第三连接线与第一舵轮的轮子的中轴线的夹角为载料偏转角α1，所述第四连接线与第二舵轮的轮子的中轴线的夹角为载料偏转角β1；
S2、通过控制第一舵轮偏转α2，控制第二舵轮偏转β2，实现料车自动搬运装置在带载状态下由直行状态转向90度。
本发明公开了一种料车自动搬运装置在多宽度通道行驶时的转向方法，包括以下步骤：
获取料车自动搬运装置所在的当前通道的通道宽度A；
比较通道宽度A与料车自动搬运装置的带载状态下的旋转直径D2，当A大于D2时，则料车自动搬运装置在当前通道原地旋转以转向，当A小于D2时，则料车自动搬运装置基于上述的转向方法进行转向。
本发明的料车自动搬运装置，相比现有技术具有以下优点：
1、本发明轮体组件位于车体底部，轮体组件可带动整个车体运动，叉齿能够插入料车的槽体，升降组件可带动叉齿升降，如此，便于叉齿与料车的槽体配合设置，其工作效率高，节省人力，精度高，稳定性好。
2、本发明中的轮体组件包括第一舵轮和第二舵轮，所述第一舵轮与所述第二舵轮的中心点相对于第一参考线等距分布在第一参考线的两侧，所述第一舵轮和第二舵轮的中心点的在第一参考线的平行方向上具有偏距，如此，整个料车自动搬运装置在横移时不会出现偏向，稳定性好，第一舵轮和第二舵轮为料车自动搬运装置的前行、横移、斜角等全方位行进时提供足够的动力。
本发明的料车自动搬运装置的在空载状态下的转向方法，相比现有技术，具备以下优点：能够计算出两个舵轮的偏向角，从而实现料车自动搬运装置在空载状态下的高效偏转。
本发明料车自动搬运装置的在带载状态下的转向方法，相比现有技术，具备以下优点：能够计算出两个舵轮的偏向角，从而实现料车自动搬运装置在带载状态下的高效偏转。
本发明料车自动搬运装置在多宽度通道行驶时的转向方法，相比现有技术，具备以下优点：可以根据通道的宽度，选择不同的偏转方式，安全性能高，稳定性好。
附图说明
图1为本发明中料车自动搬运装置的结构示意图一；
图2为本发明中料车自动搬运装置的结构示意图二；
图3为料车自动搬运装置对接料车的结构示意图；
图4为避障激光扫描范围示意图；
图5为料车自动搬运装置空载旋转圆示意图；
图6为料车自动搬运装置带载旋转圆示意图；
图7为料车自动搬运装置行驶方向示意图。
说明书附图标记说明：10、车体；20、叉齿；21、销钉；22、接近传感器；23、安装板；30、滑轨；40、罩壳；41、第一激光传感器；42、第二激光传感器；43、第四激光传感器；50、第一防撞条；51、第二防撞条；52、充电口；60、第一舵轮；61、第二舵轮；62、万向脚轮；70、料车。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1-图4所示，本发明公开了一种料车自动搬运装置，包括车体10、叉料组件、升降组件和轮体组件。
叉料组件包括能够插入料车70的槽体内的叉齿20。
升降组件设置在车体10上，升降组件带动叉料组件做升降动作。升降组件可包括驱动源，驱动源驱动叉齿20做升降动作，以此实现料车70的抬升。驱动源可为电机。为了保证能够沿竖直方向稳定地做升降动作，可在升降组件与叉料组件之间设置有导向组件，导向组件包括配合设置的滑块与滑轨30，滑轨30固定设置在车体10上，滑块与所述叉料组件固定设置，以此，提高叉料组件的升降精度。
轮体组件位于车体10底部，轮体组件可带动整个车体10运动。轮体组件包括第一舵轮60和第二舵轮61，第一舵轮60与第二舵轮61的中心点相对于第一参考线等距分布在第一参考线的两侧，第一舵轮60和第二舵轮61的中心点的在第一参考线的平行方向上具有偏距。其中，第一参考线为经过车体10底部的中心点的线条。在实际运行过程中，物料的中心主要集中在叉齿20上，为克服料车自动搬运装置原地横移动行走时摩擦力，避免横移时偏向等问题，车体10双舵轮采用上述偏距分布即可解决此问题，即第一舵轮60和第二舵轮61在车体10底部的左右两侧等距分布，在车体10底部的前后方向设有一定偏距，如此，整个料车自动搬运装置在横移时不会出现偏向，稳定性好。第一舵轮60和第二舵轮61为机器人(即上述料车自动搬运装置)前行、横移、斜角等全方位行进时提供足够的动力。
参照图2所示，在叉齿20底部还设置有多个万向脚轮62。万向脚轮62可用于支撑叉齿20，提高该搬运装置的结构的稳定性。第一舵轮60、第二舵轮61和多个万向脚轮62配合以支撑整个装置。具体的，为了保证机器人的稳定性，避免倾翻，车体10沿叉齿20底部外延支撑板，支撑板底部用于安装万向脚轮62。
参照图1和图3所示，在叉齿20的上表面还设置有多个销钉21以与料车70上的定位孔配合。具体的，叉齿20上对称分布有四个销钉21。当升降组件带动叉料组件上升时，四个销钉21进入料车70底部的定位孔。而机器人抬升料车70，料车70脚轮脱离地面后，通过销钉21限位约束，保证料车70随机器人行进中位置固定不滑移。为了降低销钉21对接的难度，每个销钉21设有倒角。
参照图1所示，叉料组件还包括安装板23，叉齿20垂直设置在安装板23上，安装板23上设置有第二防撞条51。当叉齿20不断深入料车70底部，可通过料车70与第二防撞条51的直接接触，触发第二防撞条51，使机器人停止运动，避免撞击设备。
针对料车70制造和安装误差，为了兼容料车70底部不同的离地高度，叉齿20的上表面嵌设有接近传感器22。当叉齿20进入料车70底部指定位置时，升降组件通过电气位置环控制抬升至某固定高度，并运用接近传感器22复核校验抬升位置是否正确，避免取料过程中损伤机台。
在车体10的后侧面设置有第一防撞条50。如此，保证车体10运行中的安全。
参照图1-图4所示，本发明还公开了一种料车70自动搬运机构，包括上述的料车自动搬运装置，包括激光扫描组件，激光扫描组件包括第一激光传感器41、第二激光传感器42、第三激光传感器和第四激光传感器43。
第一激光传感器41位于料车自动搬运装置的顶部以扫描周围环境并建立机器人运行地图，实现导航和定位功能。料车自动搬运装置包括罩壳40，罩壳40盖设在升降组件上。第一激光器可设置在罩壳40的顶部。
第二激光传感器42和第三激光传感器分别位于料车自动搬运装置的两侧，第二激光传感器42和第三激光传感器主要用于检测行进环境，及时躲避障碍。料车自动搬运装置的充电口52安装在第二激光传感器42的上侧，可通过第二激光传感器42，实现机器人自主导航定位充电功能。第四激光传感器43设置在叉齿20的前端以扫描叉齿20周围环境并避开障碍物。同事，当机器人后退使叉齿20钻入料车70底部时，可通过第四激光传感器43完成料车70的定位，保证对接的精度。通过第二激光触感器、第三激光传感器和第四激光传感器43配合，机器人满足全范围无死角安全检测，保证机器人运行的安全性。
参照图5所示，本发明还公开了一种料车自动搬运装置的在空载状态下的转向方法，基于上述的料车自动搬运装置，包括以下步骤：
步骤一、分别获取第一舵轮60和第二舵轮61的空载偏转角α1和β1以及旋转直径D1，具体包括：
将料车自动搬运装置竖直向下投影至第一舵轮的中轴线所在水平面，得到料车自动搬运装置的外轮廓，获取外轮廊的最小外接圆；
标定最小外接圆的圆心M1，获取最小外接圆的直径D1，直径D1即为料车自动搬运装置的空载旋转直径D1；
连接圆心M1与第一舵轮的中心点，获得第一连接线，连接圆心M1与第二舵轮的中心点，获得第二连接线；
第一连接线与第一舵轮60的轮子的中轴线的夹角为空载偏转角α1，第二连接线与第二舵轮61的轮子的中轴线的夹角为空载偏转角β1；
步骤二、通过控制第一舵轮60偏转α1，控制第二舵轮62偏转β1，实现料车自动搬运装置在空载状态下由直行状态转向90度。
参照图6所示，本发明还公开了一种料车自动搬运装置的在带载状态下的转向方法，基于上述的料车自动搬运装置，包括以下步骤：
步骤一、分别获取第一舵轮60和第二舵轮61的载料偏转角α2和β2以及旋转直径D2，具体包括：
将料车自动搬运装置和料车作为整体，竖直向下投影至第一舵轮的中轴线所在水平面，得到带载状态下料车自动搬运装置的外轮廓，获取外轮廊的最小外接圆；
标定最小外接圆的圆心M2，获取最小外接圆的直径D2，直径D2即为料车自动搬运装置的带载状态下的旋转直径D2；
连接圆心M2与第一舵轮的中心点，获得第三连接线，连接圆心M2与第二舵轮的中心点，获得第四连接线；
第三连接线与第一舵轮60的轮子的中轴线的夹角为载料偏转角α1，第四连接线与第二舵轮61的轮子的中轴线的夹角为载料偏转角β1；
步骤二、通过控制第一舵轮60偏转α2，控制第二舵轮61偏转β2，实现料车自动搬运装置在带载状态下由直行状态转向90度。
参照图7所示，由于不同车间生产布局不同，通道宽度是影响机器人路径的关键因素之一。当通道较宽A大于机器人旋转直径D时，满足机器人在通道中原地旋转的需要，此时机器人可按正常方位行驶，即行驶方向沿机器人前后长度方向；当通道较宽A小于机器人旋转直径D时，不满足机器人在通道中原地旋转的需要，此时机器人可按横移方位行驶，即通过调节舵轮角度，行驶方向沿机器人左右宽度方向。机器人在空载和带载时，旋转直径D不同，故此处应根据路线和负载状态，选择合适的通道宽度。
机器人带载行驶时，当通道宽度A＞D2时，机器人可以在通道中原地旋转，此时机器人可按正常方位行驶；当通道宽度A＜D2时，机器人无法在通道中原地旋转，会出现机器人碰撞墙体等安全事故，故此时机器人可按照横移方位行驶，通过调节车体驱动舵轮角度，使机器人沿左右宽度横移。
由于机器人车体采用双舵轮驱动，舵轮角度可按照不同需求设置，机器人具有全向行驶的功能，使之移动更为灵活。
因此，本发明还公开了一种料车自动搬运装置在多宽度通道行驶时的转向方法，包括以下步骤：
获取料车自动搬运装置所在的当前通道的通道宽度A；
比较通道宽度A与料车自动搬运装置的带载状态下的旋转直径D2，当A大于D2时，则料车自动搬运装置在当前通道原地旋转以转向，当A小于D2时，则料车自动搬运装置基于上述转向方法进行转向。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种料车自动搬运装置，其特征在于，包括：
车体；
叉料组件，所述叉料组件包括能够插入料车的槽体内的叉齿；
升降组件，其设置在车体上，所述升降组件带动所述叉料组件做升降动作；
轮体组件，其位于所述车体底部，所述轮体组件包括第一舵轮和第二舵轮，所述第一舵轮与所述第二舵轮的中心点相对于第一参考线等距分布在第一参考线的两侧，所述第一舵轮和第二舵轮的中心点在第一参考线的平行方向上具有偏距；
其中，所述第一参考线为经过车体底部的中心点的线条；
基于所述料车自动搬运装置的在空载状态下的转向方法，包括以下步骤：
S1、分别获取第一舵轮和第二舵轮的空载偏转角α1和β1以及旋转直径D1，具体包括：
将所述料车自动搬运装置竖直向下投影至第一舵轮的中轴线所在水平面，得到料车自动搬运装置的外轮廓，获取所述外轮廓 的最小外接圆；
标定所述最小外接圆的圆心M1，获取所述最小外接圆的直径D1，所述直径D1即为料车自动搬运装置的空载旋转直径D1；
连接圆心M1与第一舵轮的中心点，获得第一连接线，连接圆心M1与第二舵轮的中心点，获得第二连接线；
所述第一连接线与第一舵轮的轮子的中轴线的夹角为空载偏转角α1，所述第二连接线与第二舵轮的轮子的中轴线的夹角为空载偏转角β1；
S2、通过控制第一舵轮偏转α1，控制第二舵轮偏转β1，实现料车自动搬运装置在空载状态下由直行状态转向90度。
2.根据权利要求1所述的料车自动搬运装置，其特征在于，所述叉齿底部还设置有多个万向脚轮。
3.根据权利要求1所述的料车自动搬运装置，其特征在于，所述叉齿的上表面还设置有多个销钉以与料车上的定位孔配合。
4.根据权利要求1所述的料车自动搬运装置，其特征在于，所述叉齿的上表面嵌设有接近传感器。
5.根据权利要求1所述的料车自动搬运装置，其特征在于，所述车体的后侧面设置有第一防撞条。
6.根据权利要求1所述的料车自动搬运装置，其特征在于，所述叉料组件还包括安装板，所述叉齿垂直设置在安装板上，所述安装板上设置有第二防撞条。
7.一种料车自动搬运机构，包括权利要求1-6任一项所述的料车自动搬运装置，其特征在于，包括激光扫描组件，所述激光扫描组件包括：
第一激光传感器，所述第一激光传感器位于料车自动搬运装置的顶部以扫描周围环境并建立机器人运行地图；
第二激光传感器和第三激光传感器，所述第二激光传感器和第三激光传感器分别位于料车自动搬运装置的两侧；
第四激光传感器，所述第四激光传感器设置在所述叉齿的前端以扫描叉齿周围环境并避开障碍物。
8.一种料车自动搬运装置的在带载状态下的转向方法，基于权利要求1-6任一项所述的料车自动搬运装置，其特征在于，包括以下步骤：
S1、分别获取第一舵轮和第二舵轮的载料偏转角α2和β2以及旋转直径D2，具体包括：
将所述料车自动搬运装置和料车作为整体，竖直向下投影至第一舵轮的中轴线所在水平面，得到带载状态下料车自动搬运装置的外轮廓，获取所述外轮廓 的最小外接圆；
标定所述最小外接圆的圆心M2，获取所述最小外接圆的直径D2，所述直径D2即为料车自动搬运装置的带载状态下的旋转直径D2；
连接圆心M2与第一舵轮的中心点，获得第三连接线，连接圆心M2与第二舵轮的中心点，获得第四连接线；
所述第三连接线与第一舵轮的轮子的中轴线的夹角为载料偏转角α2 ，所述第四连接线与第二舵轮的轮子的中轴线的夹角为载料偏转角β2 ；
S2、通过控制第一舵轮偏转α2，控制第二舵轮偏转β2，实现料车自动搬运装置在带载状态下由直行状态转向90度。
9.一种料车自动搬运装置在多宽度通道行驶时的转向方法，基于权利要求1-6任一项所述的料车自动搬运装置，其特征在于，包括以下步骤：
获取料车自动搬运装置所在的当前通道的通道宽度A；
比较通道宽度A与料车自动搬运装置的带载状态下的旋转直径D2，当A大于D2时，则料车自动搬运装置在当前通道原地旋转以转向，当A小于D2时，则料车自动搬运装置基于权利要求8 所述的转向方法进行转向。
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