CN116443388A - 一种贴标系统及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种贴标系统及方法，所述系统包括：计算平台、嵌入式控制器和执行端设备；其中：所述计算平台，用于获取贴标任务对应的贴标流程，根据所述贴标流程生成配置文件；所述嵌入式控制器，用于解析所述配置文件，得到控制指令，并根据所述控制指令控制所述执行端设备执行所述贴标流程。本公开的贴标系统通过计算平台进行软件流程开发、通过嵌入式控制器调度执行端设备，实现了软硬件的解耦，控制逻辑更加清晰简易；当面对不同类型的贴标任务时，可快速完成换型需求，提高了贴标产线的柔性制造能力。

Description

一种贴标系统及方法

技术领域

本公开涉及人工智能技术领域，尤其涉及一种贴标系统及方法。

背景技术

产品贴标技术广泛存在于3C电子产品、汽车等智能制造领域，目前普遍采用先通过工控机获取贴标任务，调度自动作业系统；再由可编程逻辑控制器(Programmable LogicController，PLC)运行底层控制程序实时控制软件，调度伺服机构、视觉传感器和气缸等执行机构进行相关操作；最后由机械臂控制器运行相关机械臂控制程序，再配合PLC控制命令，伺服机构、气缸等设备共同完成贴标任务。

现有方法软硬件耦合性高，导致控制逻辑复杂；底层控制程序固化在PLC梯形图程序中，当待贴标工件型号改变或者系统中硬件需要更换或升级时，需要PLC工程师重新编写程序，机器人工程师重新示教机械臂，耗时长、成本高、系统可移植能力弱，不满足柔性生产的需求；且工控机和PLC设备体积大，占用空间较大；价格日趋昂贵，增加了设备成本。

发明内容

本公开提供了一种贴标系统及方法，以至少解决现有技术中存在的以上技术问题。

根据本公开的第一方面，提供了一种贴标系统，所述系统包括：计算平台、嵌入式控制器和执行端设备；其中：所述计算平台，用于获取贴标任务对应的贴标流程，根据所述贴标流程生成配置文件；所述嵌入式控制器，用于解析所述配置文件，得到控制指令，并根据所述控制指令控制所述执行端设备执行所述贴标流程。

在一可实施方式中，所述执行端设备包括网口类型的第一执行端设备和GPIO接口类型的第二执行端设备；所述嵌入式控制器，还用于根据所述控制指令，通过网口控制所述第一执行端设备，通过GPIO接口控制所述第二执行端设备。

在一可实施方式中，所述第一执行端设备包括机械臂；所述第二执行端设备包括伺服机构和底层执行机构。

在一可实施方式中，所述嵌入式控制器，还用于解析所述配置文件，得到所述贴标流程中各个操作步骤的控制指令。

在一可实施方式中，所述嵌入式控制器，还用于根据所述操作步骤的控制指令确定所述操作步骤对应的原子操作序列，将所述原子操作序列发送给对应的执行端设备，以使所述执行端设备执行所述操作步骤。

根据本公开的第二方面，提供了一种贴标方法，该方法包括：获取贴标任务对应的贴标流程，根据所述贴标流程生成配置文件；解析所述配置文件，得到控制指令，并根据所述控制指令控制执行端设备执行所述贴标流程。

在一可实施方式中，所述执行端设备包括机械臂、伺服机构和底层执行机构。

在一可实施方式中，所述解析所述配置文件，得到控制指令，包括：解析所述配置文件，得到所述贴标流程中各个操作步骤的控制指令。

在一可实施方式中，根据所述控制指令控制执行端设备执行所述贴标流程，包括：根据所述操作步骤的控制指令确定所述操作步骤对应的原子操作序列；将所述原子操作序列发送给对应的执行端设备，以使所述执行端设备执行所述操作步骤。

在一可实施方式中，该方法还包括：通过计算平台获取贴标任务对应的贴标流程；通过所述计算平台根据所述贴标流程生成配置文件；通过嵌入式控制器解析所述配置文件，得到控制指令；通过所述嵌入式控制器根据所述控制指令控制执行端设备执行所述贴标流程。

本公开的贴标系统及方法，通过计算平台进行软件流程开发，自动解析贴标流程对应的执行端设备及其动作，然后生成配置文件，并将配置文件发送至嵌入式控制器；嵌入式控制器根据配置文件控制执行端设备执行贴标流程；该贴标系统实现了软硬件的解耦，控制逻辑更加清晰简易；且计算平台和嵌入式控制器体积小、节省空间；当面对不同类型的贴标流程时，可快速完成换型需求，提高了贴标产线的柔性制造能力。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，其中：

在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

图1示出了本公开实施例一种贴标系统的组成结构示意图一；

图2示出了本公开实施例一种贴标系统的组成结构示意图二；

图3示出了本公开实施例一种贴标流程的实现流程示意图；

图4示出了本公开实施例一种贴标方法的实现流程示意图。

具体实施方式

为使本公开的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而非全部实施例。基于本公开中的实施例，本领域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，都属于本公开保护的范围。

图1示出了本公开实施例一种贴标系统的组成结构示意图一，如图1所示，根据本公开实施例的第一方面，提供了一种贴标系统，本系统包括：计算平台101、嵌入式控制器102和执行端设备103；其中，计算平台101，用于获取贴标任务对应的贴标流程，根据贴标流程生成配置文件；嵌入式控制器102，用于解析配置文件，得到控制指令，并根据控制指令控制执行端设备103执行贴标流程。

计算平台101指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的边缘计算平台，例如Jetson边缘计算平台。计算平台101负责贴标任务中的所有软件算法，以完成整个系统的任务调度；贴标任务为智能制造生产线上针对待贴标设备的贴标要求制定的操作任务，待贴标设备例如手机、电脑、汽车等；贴标任务对应的贴标流程为完成贴标任务过程中所需要的执行端设备及各个执行端设备需要执行的动作，贴标流程是根据贴标任务中的贴标要求进行设定的；配置文件为计算平台101对贴标流程进行解析后，生成的包括贴标流程对应的原子动作序列的文件。

具体的，现场工程师通过计算平台101的人机交互页面将贴标任务对应的贴标流程输入至计算平台101，或者现场工程师在计算平台101的人机交互页面确定贴标任务，计算平台101根据贴标任务从生产系统中调取该贴标任务对应的贴标流程，计算平台101获取到贴标流程后，生成另一种标记语言（YAML Ain’t Markup Language，YAML）文件，然后解析出YAML文件中贴标流程对应的原子动作序列，原子动作序列为执行端设备执行贴标流程中所需执行的最小动作，并根据原子动作序列生成配置文件，然后计算平台101通过串行通信总线将该配置文件发送给嵌入式控制器102。

嵌入式控制器102为用于执行指定控制功能并具有复杂方式处理数据能力的控制系统，负责实时控制执行端设备的执行，如ARM嵌入式控制器，嵌入式控制器102内部封装有多种执行端设备的线程算法；控制指令为Jetson平台根据贴标流程中各执行端设备需要执行的动作生成的控制类指令，嵌入式控制器102可从配置文件中解析出控制指令，并通过该控制指令控制执行端设备执行贴标流程。

本公开实施例提供的一种贴标系统，将软件算法由计算平台101全权管理，且所有的软件控制只需一次性开发，执行端设备由嵌入式控制器102统一调度，软硬件分工明确，实现了软硬件解耦，简化了贴标系统控制逻辑的复杂度；且相较于现有的工控机结合PLC作为控制层的贴标系统，本系统的控制层采用计算平台101和嵌入式控制器102，价格便宜且体积小、占用空间少；当面对不同类型的贴标任务时，只需要将该任务对应的贴标流程输入至计算平台101即可，无需重新进行软件开发，当执行端设备需要更换或升级时，只需切换嵌入式控制器102中对应封装好的线程算法即可，相比现有系统中动辄需要重新编写PLC的梯形图程序，本系统换型用时更短，操作更加简单，维护成本低，提高了贴标产线的柔性制造能力。

在本公开的一个实施例中，执行端设备103包括网口类型的第一执行端设备和通用输入/输出口（General-purpose input/output，GPIO）接口类型的第二执行端设备；嵌入式控制器102，还用于根据控制指令，通过网口控制第一执行端设备，通过GPIO接口控制第二执行端设备。

网口类型的第一执行端设备为通过网口与嵌入式控制器102进行通信的执行端设备，GPIO接口类型的第二执行端设备为通过GPIO接口与嵌入式控制器102进行通信的执行端设备；嵌入式控制器102在获取到控制指令后，根据控制指令通过网口控制第一执行端设备，通过GPIO接口控制第二执行端设备。

在本公开的一个实施例中，第一执行端设备包括机械臂；第二执行端设备包括伺服机构和底层执行机构。

第一执行端包括机械臂，机械臂与嵌入式控制器102通过网口进行通信，机械臂用于根据控制指令获取待贴标签，并夹持该待贴标签将其粘贴到待贴标设备上；第二执行端设备包括伺服机构和底层执行端设备，伺服机构和底层执行端设备通过GPIO接口与嵌入式控制器进行通信，其中，伺服机构用于从嵌入式控制器获取控制指令后，根据控制指令固定待贴标设备，等待贴标；底层执行机构为根据控制指令执行贴标流程的执行机构，具体的可根据贴标流程进行选取，例如气缸、光源、皮带线、光电传感器和真空吸标头等。

在本公开的一个实施例中，嵌入式控制器102，还用于解析配置文件，得到贴标流程中各个操作步骤的控制指令。

在本公开的一个实施例中，嵌入式控制器102，还用于根据操作步骤的控制指令确定操作步骤对应的原子操作序列，将原子操作序列发送给对应的执行端设备，以使执行端设备执行操作步骤。

具体的，嵌入式控制器102对配置文件进行解析，获取到贴标流程中各个操作步骤的控制指令，然后根据各个操作步骤的控制指令，确定每个操作步骤对应的原子操作序列；嵌入式控制器102在自身封装的线程算法中获取与控制指令对应的线程算法，然后通过线程算法将原子操作序列发送至对应的执行端设备103，控制执行端设备103执行原子操作，以完成贴标流程。

为便于对上述实施例的理解，以下提供一种具体的实施场景进行说明。

图2示出了本公开实施例一种贴标系统的组成结构示意图二，如图2所示，该系统包括Jetson边缘计算平台、ARM嵌入式控制器、机械臂、相机、伺服机构、气缸、光源、皮带线、光电传感器和真空吸标头等；其中，Jetson边缘计算平台与ARM嵌入式控制器作为控制层，通过串行通信接口进行通信，ARM嵌入式控制器与机械臂通过网口进行通信，ARM嵌入式控制器与相机、伺服机构、气缸、光源、皮带线、光电传感器和真空吸标头通过GPIO接口进行通信，相机与Jetson边缘计算平台通过网口进行通信。

图3示出了本公开实施例一种贴标流程的实现流程示意图，如图3所示，该贴标流程可分为3个子任务，分别为皮带线子任务301、剥标机子任务302和机械臂子任务303，3个子任务并联执行，减少贴标时间，提高贴标效率；

具体的，皮带线子任务301包括以下步骤：

步骤3011，启动皮带线。其中，皮带线分为进料段、加工段和出料段，待贴标设备跟随进料段皮带线运动，在加工段和出料段之间设置有一阻挡气缸，在阻挡气缸位置前设置有一个对射光电传感器。

步骤3012，阻挡气缸上升。以阻挡待贴标设备未粘贴标签直接出料。

步骤3013，判断对射光信号是否为0。具体的，持续判断对射光信号是否为0，直至对射光信号为0执行步骤3014；待贴标设备跟随进料皮带线运动至对射光电传感器时，对射光电传感器被待贴标设备遮挡，对射光信号变为0。

步骤3014，伺服机构驱动夹具前进。具体的，当对射光信号为0时，ARM嵌入式控制器向伺服机构发送脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）信号，驱动夹具按固定脉冲向前运动，推挡并和阻挡气缸固定好待贴标设备，等待执行步骤3026后，执行步骤3015。

步骤3015，伺服机构驱动夹具后退。

步骤3016，阻挡气缸下降。一次皮带线任务结束，返回至步骤3011，运输下一个待贴标设备。

剥标机子任务302包括以下步骤：

步骤3021，伺服机构驱动剥标机剥出待贴标签。其中，剥标机在剥出待贴标签后并将该待贴标签输送至出标位。

步骤3022，判断光电信号是否为0。具体的，持续判断光电信号是否为0，若为0同时执行步骤3033和步骤3023；出标位设置有一个光电传感器，当出标位有待贴标签时，光电信号为0。

步骤3023，伺服机构控制剥标机停止运动。然后待贴标签等待被机械臂取出。

步骤3024，判断光电信号是否为1。若是表征出标处的待贴标签已被取出，则执行步骤3021，剥取下一个标签。

机械臂子任务303包括以下步骤：

步骤3031，机械臂回原点。

步骤3032，打开真空吸标头。其中，真空吸标头位于机械臂末端，用于吸取待贴标签；直至步骤3022中光电信号为0，执行步骤3033。

步骤3033，机械臂运动至出标位获取待贴标签。

步骤3034，机械臂夹持待贴标签至相机处拍照，获取待贴标签的位姿信息。其中，在拍照时使用光源进行照明。

步骤3035，机械臂夹持待贴标签至待贴标设备处，利用机械臂末端携带的相机，对待贴标设备的贴标位进行拍照，获取贴标位的位姿信息。

步骤3036，计算待贴标标签和贴标位的位姿关系。然后相机将该位姿关系发送至Jetson边缘计算平台。

步骤3037，机械臂进行贴标。具体的，Jetson边缘计算平台根据两者的位姿关系，发送机械臂进行贴标动作的控制指令，ARM嵌入式控制器根据该控制指令对机械臂进行旋转平移，使待贴标签和贴标位中心点对准，两边对齐。

步骤3038，关闭真空吸标头。真空吸标头释放标签，标签粘贴在待贴标设备上，然后返回步骤3031，使机械臂返回原点。

现场操作人员将上述贴标任务对应的贴标流程通过Jetson边缘计算平台的人机交互页面输入至Jetson边缘计算平台，Jetson边缘计算平台获取到该贴标任务对应的贴标流程后，将该贴标流程生成YAML文件；然后利用相关运动控制分解算法将YAML文件解析出贴标过程中所需的原子操作序列，然后根据原子操作序列生成配置文件，并将配置文件通过串行通信接口发送至ARM嵌入式控制器。

ARM嵌入式控制器接收到配置文件后，对配置文件进行解析，相应的，得到如图3所示的各个操作步骤对应的控制指令，例如启动皮带线控制指令、阻挡气缸上升控制指令、机械臂回原点控制指令等，然后根据各个控制指令，确定每个操作步骤对应的原子操作序列，ARM嵌入式在自身封装的多种线程算法中，确定与各个控制指令对应的多个线程算法，包括机械臂线程、GPIO线程和伺服线程等，利用多个线程并行循环执行对应的原子操作，将原子操作序列发送至对应的执行端设备，以使执行端设备执行对应的操作步骤。

具体的，以执行皮带线子任务301为例进行具体说明，ARM嵌入式控制器通过解析配置文件得到皮带线子任务中各个操作步骤对应的控制指令后，利用GPIO线程控制皮带线启动、阻挡气缸上升、判断对射光信号是否为0；当监测到对射光信号为0，利用GPIO线程和伺服线程控制伺服机构驱动夹具前进；然后监控机械臂子任务中是否完成关闭真空吸标头动作，如果完成，利用GPIO线程和伺服线程控制伺服机构驱动夹具后退，利用GPIO线程控制阻挡气缸下降。

图4示出了本公开实施例一种贴标方法的实现流程示意图，如图4所示，根据本公开的第二方面，本公开实施例提供了一种贴标方法，本方法包括：步骤401，获取贴标任务对应的贴标流程，根据贴标流程生成配置文件；步骤402，解析配置文件，得到控制指令，并根据控制指令控制执行端设备执行贴标流程。

在本公开的一个实施例中，执行端设备包括机械臂、伺服机构和底层执行机构。

在本公开的一个实施例中，步骤402，包括：解析配置文件，得到贴标流程中各个操作步骤的控制指令。

在本公开的一个实施例中，步骤402，还包括：根据操作步骤的控制指令确定操作步骤对应的原子操作序列；将原子操作序列发送给对应的执行端设备，以使执行端设备执行操作步骤。

在本公开的一个实施例中，该方法还包括：通过计算平台获取贴标任务对应的贴标流程；通过计算平台根据贴标流程生成配置文件；通过嵌入式控制器解析配置文件，得到控制指令；通过嵌入式控制器根据控制指令控制执行端设备执行贴标流程。

Claims (10)

1.一种贴标系统，其特征在于，所述系统包括：计算平台、嵌入式控制器和执行端设备；其中：

所述计算平台，用于获取贴标任务对应的贴标流程，根据所述贴标流程生成配置文件；

所述嵌入式控制器，用于解析所述配置文件，得到控制指令，并根据所述控制指令控制所述执行端设备执行所述贴标流程。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述执行端设备包括网口类型的第一执行端设备和GPIO接口类型的第二执行端设备；

所述嵌入式控制器，还用于根据所述控制指令，通过网口控制所述第一执行端设备，通过GPIO接口控制所述第二执行端设备。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述第一执行端设备包括机械臂；

所述第二执行端设备包括伺服机构和底层执行机构。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述嵌入式控制器，还用于解析所述配置文件，得到所述贴标流程中各个操作步骤的控制指令。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，

所述嵌入式控制器，还用于根据所述操作步骤的控制指令确定所述操作步骤对应的原子操作序列，将所述原子操作序列发送给对应的执行端设备，以使所述执行端设备执行所述操作步骤。

6.一种贴标方法，其特征在于，该方法包括：

获取贴标任务对应的贴标流程，根据所述贴标流程生成配置文件；

解析所述配置文件，得到控制指令，并根据所述控制指令控制执行端设备执行所述贴标流程。

7.根据权利要求6所述的贴标方法，其特征在于，所述执行端设备包括机械臂、伺服机构和底层执行机构。

8.根据权利要求6所述的贴标方法，其特征在于，所述解析所述配置文件，得到控制指令，包括：

解析所述配置文件，得到所述贴标流程中各个操作步骤的控制指令。

9.根据权利要求8所述的贴标方法，其特征在于，根据所述控制指令控制执行端设备执行所述贴标流程，包括：

根据所述操作步骤的控制指令确定所述操作步骤对应的原子操作序列；

将所述原子操作序列发送给对应的执行端设备，以使所述执行端设备执行所述操作步骤。

10.根据权利要求6所述的贴标方法，其特征在于，该方法还包括：

通过计算平台获取贴标任务对应的贴标流程；

通过所述计算平台根据所述贴标流程生成配置文件；

通过嵌入式控制器解析所述配置文件，得到控制指令；

通过所述嵌入式控制器根据所述控制指令控制执行端设备执行所述贴标流程。