CN117082847B - 贴片机托盘自动控制设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及贴片机自动控制技术领域，具体地涉及一种贴片机托盘自动控制设备及方法，所述设备，包括：垂直移动系统，用于带动托盘移动至指定位置；水平运输系统，用于抽出托盘并移动至贴装头取料位置，和/或用于抓取托盘传送退回；控制模块，用于控制所述水平运输系统和垂直移动系统运动并实时监测运动状态和位置，判断水平运输系统是否可执行抓取动作，若可以则控制水平运输系统从垂直移动系统中抓取托盘移动至贴装头取料位置，和/或判断所述水平运输系统是否可执行传输托盘动作，若可以则抓取托盘移动至所述垂直移动系统内。该方案实现了托盘抽取与退回、交换等自动控制流程；整个控制系统具有完整故障诊断功能，提高系统稳定性与安全性。

Description

贴片机托盘自动控制设备及方法

技术领域

本发明涉及贴片机自动控制技术领域，具体地涉及一种贴片机托盘自动控制设备及方法。

背景技术

贴片机领域，需要贴装大尺寸封装器件，例如BGA与QFP等多引脚器件，一般是将物料放置在托盘栅格中。一般大尺寸多引脚的IC无法通过料带封装成盘放置于Feeder设备上进行供料，该类器件需要放在尺寸匹配对应的栅格托盘内，防静电的栅格托盘放置在金属托盘内。贴片机贴装时需要实现自动化的部分就是金属托盘的运输、定点放置以及提供金属托盘存放位置。现有技术托盘运输自动产线设计往往较为繁琐，控制流程复杂。且没有良好的人机交互辅助模块。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的问题，提供一种贴片机托盘自动控制设备及方法。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种贴片机托盘自动控制设备，包括：

垂直移动系统，用于带动托盘沿垂直方向移动至指定位置；

水平运输系统，用于从所述垂直移动系统内抽出托盘并沿水平方向移动至贴装头取料位置，和/或用于抓取托盘传送退回至所述垂直移动系统内；

控制模块，分别与所述垂直移动系统和水平运输系统电性连接，用于控制所述水平运输系统和垂直移动系统运动并实时监测运动状态和位置，判断水平运输系统和垂直移动系统均运动到位后，判断水平运输系统是否可执行抓取动作，若可以则控制水平运输系统从垂直移动系统中抓取托盘移动至贴装头取料位置，和/或判断所述水平运输系统是否可执行传输托盘动作，若可以则抓取托盘移动至所述垂直移动系统内。

本发明第二方面提供一种贴片机托盘自动抽出方法，包括以下步骤：

控制模块检测水平运输系统上是否有托盘或异物，若有则报错，若没有则控制水平运输系统为待抓取状态；

控制模块控制水平运输系统和垂直移动系统运动并实时监测运动状态和位置，判断水平运输系统和垂直移动系统均运动到位后，判断水平运输系统是否可执行抓取动作，若可以，控制水平运输系统从垂直移动系统中抓取托盘移动至贴装头取料位置。

本发明第三方面提供一种贴片机托盘自动退回方法，包括以下步骤：

控制模块检测水平运输系统上是否有托盘待退回，若有则控制垂直移动系统带动托盘移动至指定位置；

判断所述水平运输系统是否可执行传输托盘动作，若可以则抓取托盘移动至所述垂直移动系统内。

本发明第四方面提供一种贴片机托盘自动交换方法，包括以下步骤：先执行上述退回方法的步骤，再执行上述抽出方法的步骤。

通过上述技术方案，构建完备的托盘供料自动化设备，配合自动化控制流程，可以实现托盘自动搬运至贴装头取料位置，供料结束后自动将托盘搬运回托盘存放箱；为了提升效率，可在将空托盘搬回存放位置后立刻抽出另一托盘搬运到贴装头取料位置继续进行供料，实现托盘退回和抽出的自动切换；此外，由于可同时存放多个托盘，每个托盘可放置不同物料，且支持任意顺序抽取目标托盘，极大提高贴装灵活性。

附图说明

图1为金属托盘结构示意图；

图2为本发明贴片机托盘自动控制设备的结构示意图；

图3为本发明实施例薄膜开关面板示意图；

图4为本发明实施例控制模块电性连接示意图；

图5为本发明实施例贴片机托盘自动抽出流程示意图；

图6为本发明实施例贴片机托盘自动退回流程示意图。

图中：1、定位块装置；2、对射型传感器；3、抓手；4、第二电机；5、第二原点光电开关；6、金属托盘；7、接近开关；8、反射型光电传感器；9、丝杆；10、第一原点光电开关；11、遮挡条；12、电磁锁；13、急停按钮；14、薄膜开关面板；15、存放箱；16、第一电机；17、托盘抽出部；18、磁吸块；19、塑料托盘。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。 本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”如无特别说明，均包括直接和间接连接。

下面参照附图1描述本发明贴片机托盘自动控制设备的结构。

本发明实施例第一方面提出一种贴片机托盘自动控制设备，包括：

垂直移动系统，用于带动托盘沿垂直方向移动至指定位置；

水平运输系统，用于从所述垂直移动系统内抽出托盘并沿水平方向移动至贴装头取料位置，和/或用于抓取托盘传送退回至所述垂直移动系统内；

控制模块，分别与所述垂直移动系统和水平运输系统电性连接，用于控制所述水平运输系统和垂直移动系统运动并实时监测运动状态和位置，判断水平运输系统和垂直移动系统均运动到位后，判断水平运输系统是否可执行抓取动作，若可以则控制水平运输系统从垂直移动系统中抓取托盘移动至贴装头取料位置，和/或判断所述水平运输系统是否可执行传输托盘动作，若可以则抓取托盘移动至所述垂直移动系统内。

在其中一个实施例中，如图1所示，所述垂直移动系统包括：

存放箱15，用于存放竖向并列的若干层托盘；

包括丝杆9、驱动所述丝杆9的第一电机16和第一原点光电开关10，所述第一电机16与所述控制模块电性连接，所述丝杆9与所述存放箱15旋转连接，通过所述丝杆9旋转带动所述存放箱15上下移动；所述第一原点光电开关10设于所述设备上，与所述控制模块电性连接，用于所述设备每次上电后，所述第一电机16带动所述存放箱15向上运动触发以使所述第一电机16回原停止。

在其中一个实施例中，所述水平运输系统包括：

水平运输轨道，用于传送托盘；

遮挡组件，用于遮挡所述存放箱15内的托盘防止脱落，以及用于检测所述存放箱15内位于所述水平运输轨道入口的当前层是否有托盘，若没有则保持遮挡状态，若有则切换为开放状态；

抓取组件，用于检测所述当前层有托盘时抓取托盘至所述水平运输轨道上，并带动托盘运动。

在其中一个实施例中，所述抓取组件包括：

抓手3，下方设有移动轨道，沿所述移动轨道水平移动；

对射型传感器2，设于所述抓手3两侧，与所述控制模块电性连接，用于检测抓手3位于水平运输轨道入口处时是否有托盘；

第一气动机构，与所述控制模块电性连接，用于驱动所述抓手3开合，以抓取或松开托盘；

第二电机4和第二原点光电开关5，所述第二电机4通过同步带驱动所述抓手3移动；所述第二原点光电开关5设于所述水平运输轨道上，用于所述第二电机4回原。

在其中一个实施例中，所述水平运输轨道上设有定位块装置1，用于限制所述抓手3带动托盘运动的位置；托盘与所述水平运输轨道的接触面上设有若干个接近开关7，所述若干个接近开关7与所述控制模块电性连接并且构造为可检测所述水平运输轨道上各处是否存在托盘。

在其中一个实施例中，所述遮挡组件包括反射型光电传感器8、遮挡条11和驱动所述遮挡条11开合的第二气动机构，所述反射型光电传感器8和第二气动机构均与所述控制模块电性连接；所述反射型光电传感器8设于所述水平运输轨道的入口处，用于检测所述存放箱15内位于所述水平运输轨道入口的当前层是否有托盘；所述遮挡条11对应所述水平运输轨道入口处设于所述存放箱15两侧，当所述反射型光电传感器8检测到当前层没有托盘时，所述第二气动机构驱动所述遮挡条11向内旋转遮挡托盘，当所述反射型光电传感器8检测到当前层有托盘时，所述第二气动机构驱动所述遮挡条11向外旋转不遮挡托盘。

在其中一个实施例中，所述设备还包括辅助人机交互模块，辅助人机交互模块包括薄膜开关面板14和急停组件，所述薄膜开关面板14上设有与所述存放箱15内的托盘层数相等数量的LED灯，LED灯与各层托盘一一对应以显示对应层托盘的载盘物料更换情况；所述急停组件包括急停按钮13、LED灯和旋钮开关，急停组件的LED灯用于指示所述存放箱15外壳门是否可以打开，所述急停按钮13用于切断设备动力以进行托盘物料更换，所述旋钮开关用于打开或锁住所述存放箱15外壳门。

在其中一个实施例中，如图2所示，托盘为金属制成，托盘上设有抽出部，用于所述抓取组件抓取；托盘上设有防静电栅格塑料托盘19，IC芯片设于电栅格塑料托盘19内，金属托盘6上设有磁吸块18，用于固定电栅格塑料托盘19在金属托盘6中的位置。

在其中一个实施例中，还包括上位机，用于向所述控制模块发送托盘抽出指令和/或托盘退回指令，所述指令包括所述抓手3运动速度、抓取等待位置、抓取位置、贴装头取料位置、存放箱15运动速度、待抽出目标托盘层数位置参数。

本发明实施例第二方面提供一种贴片机托盘自动抽出方法，该方法基于上述贴片机托盘自动控制设备实现，包括以下步骤：

控制模块收到来自上位机发送的托盘抽出指令后，检测水平运输系统上是否有托盘或异物，若有则报错，若没有则控制水平运输系统为待抓取状态；

控制模块控制水平运输系统和垂直移动系统运动并实时监测运动状态和位置，判断水平运输系统和垂直移动系统均运动到位后，判断水平运输系统是否可执行抓取动作，若可以，控制水平运输系统从垂直移动系统中抓取托盘移动至贴装头取料位置。

在其中一个实施例中，所述检测水平运输系统上是否有托盘或异物，若有则报错，若没有则控制水平运输系统为待抓取状态具体为：判断水平运输系统的接近开关7是否激活，若激活表明有托盘或异物则报错；若不激活，则控制水平运输系统的抓手3打开和遮挡条11向内旋转遮挡托盘；

所述判断水平运输系统和垂直移动系统均运动到位具体为：控制所述抓手3移动至预设的待机位置，垂直移动系统的存放箱15移动至待抽出托盘层位于所述水平运输系统入口。

在其中一个实施例中，所述判断水平运输系统是否可执行抓取动作具体为：检测所述水平运输系统的反射型光电传感器8状态，若激活则表明当前层有托盘，可执行抓取动作，若不激活则报错；

所述控制水平运输系统从垂直移动系统中抓取托盘移动至贴装头取料位置具体为：控制所述抓手3运动至抓取位置，监测运动到位后，检测所述抓手3上的对射型传感器2状态，若激活则表明已检测到托盘抽出部17，进行抓取动作以抓取托盘，控制遮挡条11向外旋转不遮挡托盘，控制所述抓手3运动至贴装头取料位置，随后遮挡条11向内旋转遮挡托盘；若不激活则报错。

在其中一个实施例中，控制模块监控各步骤是否在指定时间内完成，若超时则报错；监控各步骤是否到位，若未到位则报错。

本发明实施例第三方面提供一种贴片机托盘自动退回方法，该方法基于上述贴片机托盘自动控制设备实现，包括以下步骤：

控制模块收到来自上位机发送的托盘层退回指令后，检测水平运输系统上是否有托盘待退回，若有则控制垂直移动系统带动托盘移动至指定位置；

判断所述水平运输系统是否可执行传输托盘动作，若可以则抓取托盘移动至所述垂直移动系统内。

在其中一个实施例中，所述检测水平运输系统上是否有托盘待退回具体为：首先检测所述水平运输系统的抓手3是否关闭以及遮挡条11是否遮挡托盘，若不是则报错；若均是，则检测所述抓手3上的对射型传感器2和所述水平运输系统上的接近开关7是否激活，，若不是则报错，若均激活则说明所述水平运输系统上有托盘待退回；

所述判断所述水平运输系统是否可执行传输托盘动作，若可以则抓取托盘移动至所述垂直移动系统内具体为：控制所述垂直移动系统带动存放箱15移动至指定位置后，判断所述水平运输系统的反射型光电传感器8是否激活，若激活则报错，若不激活则表明所述存放箱15的当前层没有托盘，随后控制遮挡条11不遮挡托盘，所述抓手3带动托盘移动进入所述存放箱15，所述抓手3打开并回至待机位置后，控制遮挡条11遮挡托盘。

在其中一个实施例中，控制模块监控各步骤是否在指定时间内完成，若超时则报错；监控各步骤是否到位，若未到位则报错。

本发明实施例第四方面提供一种贴片机托盘自动交换方法，该方法基于上述贴片机托盘自动控制设备实现，包括以下步骤：先执行上述退回方法的步骤，再执行上述抽出方法的步骤。

实施例1

本实施例提供一种贴片机托盘自动控制设备，包括：垂直移动系统、水平运输系统、控制模块和辅助人机交互模块。

其中，垂直移动系统包括垂直方向运动的托盘存放箱15，如图1所示，示例性地可存放1-15个金属托盘6不等，金属托盘6在存放箱15内垂直方向上等距放置。垂直方向上第一电机16和丝杆9构成驱动组件，可带着存放箱15上下移动，第一电机16及其自带编码器可准确实现目标层数的托盘上下移动至水平运输轨道水平运输轨道入口，这里使用的是增量式编码器，因此每次设备上电后，需要先回原，第一电机16带动驱动组件向上运动至触发激活原点光电开关即停止，完成回原。之后按照标定情况，即可知道存放箱15最上层的金属托盘6移动至水平运输轨道水平运输轨道入口处需要运动的距离，其他层托盘则减去存放箱15中托盘间隔的固定距离参数，依次移动至入口处。

水平运输系统包括水平运输轨道、抓手3、反射型光电传感器8遮挡条11和驱动所述遮挡条11开合的第二气动机构。反射型光电传感器8设于所述水平运输轨道的入口处，用来检测位于水平运输轨道水平运输轨道入口处的“当前层”是否有金属托盘6，当反射型光电传感器8激活时，则判定该入口处当前层有托盘。竖直的遮挡条11对应所述水平运输轨道入口处设于所述存放箱15两侧，由第二气动机构驱动，当第二气动机构驱动时遮挡条11有两种状态，一种是向内动作形成遮挡，一种向外动作不遮挡。遮挡作用是规避存放箱15上下移动时金属托盘6可能向水平运输轨道一侧滑出的风险。水平运输轨道用于传送托盘金属托盘6，第二电机通过同步带带动抓手3水平移动。同样第二电机也需要结合第二原点光电开关5回原，通过编码器可知道当前电机的运动距离，第二原点光电开关5设于所述水平运输轨道上。抓手3主要作用于托盘抽出部17，抓手3下方设有移动轨道，沿所述移动轨道水平移动，本身动作受控于第一气动机构，当驱动第一气动机构时，抓手3会有两种状态，分别是打开和闭合，抓手3闭合时可夹取金属托盘6抽出部，达成托盘运输的基础条件。抓手3两侧设有对射型传感器2，可用于抓手3位于水平运输轨道入口处时检测是否有托盘抽出部17的存在，方便后续关闭抓手3抓取托盘。水平运输轨道上设有定位块装置1，经标定后，当控制水平运输系统的驱动组件带着金属托盘6移动，直至运动至“贴装头取料位置”，金属托盘6侧边缘与定位块上的缓冲件接触，与抓手3抓取方向的力平衡，金属托盘6位置固定，方便后续贴装头吸取元件。托盘与所述水平运输轨道的接触面上设有若干个接近开关7，可检测水平运输轨道上各处是否存在金属托盘6。

辅助人机交互模块，是设备上外壳装备的人机交互友好模块。主要包括薄膜开关面板14、急停组件和电磁锁12。其中急停组件存在一个急停按钮13、一个LED灯以及一个旋钮开关。急停按钮13是为了在更换托盘时拍下，使设备动力切断，模块停止，更安全的进行托盘物料更换；LED是为了指示托盘存放箱15后外壳门是否可以打开，灯亮则不能打开进行载盘更换；旋钮开关，可通过操作旋钮旋至两个方向，选定是否打开后存放箱15的外壳门；电磁锁12则是配合后外壳门锁定；正常情况下，拍下急停按钮13，旋钮开关旋至打开方向，LED由亮转灭，电磁锁12由锁定状态变为释放状态，此时可拉开后外壳门。如图3所示，薄膜开关面板14上有15路LED灯，分别与15路按钮开关对应托盘存放箱15中的15层托盘物料状态，通过LED常亮、常灭、闪烁等状态提示对应层托盘是否需要人工更换上新的载盘物料，按钮用于确定是否已完成更换。

本发明中控制模块如图4所示，分别与各传感器、上位机、驱动器、气动类组件和辅助人机交互模块电性连接，其中传感器包括上述反射型光电传感器8、接近开关7、对射型传感器2和光电开关等，驱动器包括第一电机16、第二电机4等。上位机中的软件与控制模块进行信息交互，通过下发与收取相关信息实现设备流程控制。控制模块主要是接收各类传感器以及气动类组件匹配使用的磁性开关类传感器信号，驱动电磁阀控制气动类组件动作，根据指令及相关传感器状态协同各组件配合等；与辅助模块组件进行信息交互，实现人机友好交互；与驱动器进行信息交互，实现驱动类组件动作。本发明通过控制模块实现气动类组件和驱动类组件的独立控制。

对于气动类组件独立控制：

气动类组件有两个，分别是水平运输轨道上的抓手3和遮挡条11。上位机可根据协议发送两个气动类组件的的打开、闭合，遮挡与不遮挡等指令；控制模块收到指令后驱动对应气动机构换组件状态，同时检测对应的传感器是否激活，若激活则判定已动作到位，并将动作完成信息回执给上位机；若在规定时间内未激活，则报错气动类组件动作失败。

对于驱动类组件独立控制：

因水平方向与垂直方向使用的第一、第二电机中自带的编码器为增量式编码器，设备重新上电后需回原找到参考点。上位机发送回原指令，控制模块先根据对应的光电开关状态判断遮挡条11是否处于遮挡状态，不处于则报错禁止电机动作；若判断通过，则向电机驱动器发送回原指令，并实时收集原点光电开关信号，传输至驱动器，用于驱动器自行判定是否已回到原点并停止，当控制模块监测到驱动器返回的电机状态由运动变为静止，且位置信息变为0，原点光电开关已激活，则判定回原已完成，并将完成信息回执给上位机。

上位机还可发送水平运输轨道或者垂直方向轨道独立移动指令，以水平运输轨道为例，控制模块接收到移动指令后，先通过抓手3上的对射型光电传感器检测抓手3里是否有托盘、接近开关7是否激活以确定水平运输轨道上是否有托盘，确认均无托盘则组件才可进行独立运动，否则禁止在非抽退流程中带着托盘移动，以免发生碰撞；当判定满足运动条件后，控制模块向第二电机4发送包含运动速度、运动目标位置参数的指令，当控制模块监测到第二电机4状态由运动变为静止，且当前静止时位置与目标位置参数差值在阈值内，则判定运动完成，将指令执行完成信息返回给上位机。

本申请技术方案构建完备的托盘供料自动化设备，配合自动化控制流程，可以实现托盘自动搬运至贴装头取料位置，供料结束后自动将托盘搬运回托盘存放箱15；为了提升效率，可在将空托盘搬回存放位置后立刻抽出另一托盘搬运到贴装头取料位置继续进行供料，实现托盘退回和抽出的自动切换；此外，由于可同时存放多个托盘，每个托盘可放置不同物料，且支持任意顺序抽取目标托盘，极大提高贴装灵活性。在进行贴装作业时，当一个批次某种托盘物料供料全部完毕后，辅助人机交互模块准确指示更换上新的物料托盘。除此之外，整个控制模块具有完整故障诊断功能，提高系统稳定性与安全性。

实施例2

本发明实施例提供一种贴片机托盘自动抽出方法，基于实施例1中的设备实现，如图5所示（图中“水平运输轨道”简称为“水平轨道”），包括以下步骤：

上位机发送指定托盘层抽出指令，指令包含信息有托盘抽出，水平运输轨道运动速度、待机位置（预抓取等待位置）、抓取位置以及贴装头取料位置参数，还包含存放箱垂直运动速度、目标托盘层位置参数，其中抓取位置与贴装头取料位置参数理论上是在设备参数标定后就会保持不变的参数。控制模块收到该指令后，首先判断水平运输轨道上的接近开关7是否激活，若接近开关7激活则表明水平运输轨道上有托盘或者其他金属异物，此时不能进行托盘抽取流程，进入报错机制；若接近开关7不激活则继续控制抓手3打开与遮挡条11关闭（遮挡条关闭是指遮挡托盘，遮挡条打开是指不遮挡托盘，下同），监测动作是否超时；在指定时间内动作到位，则向第一电机16和第二电机4发送水平运输轨道与存放箱15运动指令，并监测组件运动状态与实时位置，具体地，水平运输轨道是需要移动至待机位置，离水平运输轨道入口处存在一定距离，垂直轨道则是需要使存放箱运行至待抽出的目标托盘层所在位置，若在指定时间内没有运动到位则报错。等待两驱动组件移动到位后，检测水平运输轨道入口处“当前层”传感器状态，若激活则表明“当前层”有托盘，具备抽取条件，否则报错。接着继续向第二电机4发送水平运输轨道移动指令，使抓手3运动至抓取位置，监测到运动到位后，检测抓手3上对射传型感器，若不激活则报错，若激活则表明已检测到托盘抽出部17，表明能够继续进行抓取动作。因此，接着关闭抓手3，扣住托盘抽出部17，打开遮挡条11，动作到位后，控制模块继续向第二电机4发送水平运输轨道移动指令，监测抓手3是否运动至贴装头取料位置，未到位则报错，若已到贴装头取料位置，则控制遮挡条11关闭，托盘抽出流程结束。以上，任意步骤环节不通过，则不具备托盘抽出条件，进入报错环节，直接结束流程；若任一动作不到位则报错，直接结束流程。

实施例3

本发明实施例提供一种贴片机托盘自动退回方法，基于实施例1中的设备实现，如图6所示（图中“水平轨道”即为“水平运输轨道”），包括以下步骤：

上位机发送退回指定托盘层指令，指令包含信息有托盘退回，同样包含水平运输轨道运动速度、待机位置（预抓取等待位置）、抓取位置以及贴装头取料位置参数，还包含存放箱15垂直运动速度、目标托盘层位置参数。控制模块接收到退回托盘指令后，首先需要检测抓手3与遮挡条11是否关闭，若没有都关闭则报错，若均关闭则检测接近开关7与抓手3上的对射传感器，因为托盘的尺寸、接近开关7放置位置与水平运输轨道长度的约束关系，只要轨道上有托盘，必有一个接近开关7激活，结合对射型传感器2的状态来判断抓手3里有没有托盘；若有，则向第一电机16发送存放箱15移动指令，监测到移动至目标层位置后，检测水平运输轨道入口处“当前层”传感器状态，若激活则当前层有托盘，是无法实现托盘放回的，需要报错；如果当前层是空的，那么则可以打开遮挡条11，然后控制模块继续向第二电机4下发水平运输轨道移动抓手3至抓取位置的移动指令，当移动到位时，托盘已完全进入存放箱15中，此时控制抓手3打开，控制模块再次下发水平运输轨道移动指令，让抓手回至待机位置，到位后，控制遮挡条11关闭，动作完成后流程结束。以上，任意步骤环节不通过，则不具备托盘退回条件，进入报错环节，直接结束流程；若任一动作不到位则报错，直接结束流程。

实施例4

本发明实施例提供一种贴片机托盘自动交换方法，基于实施例1中的设备实现，先执行实施例3中退回方法的步骤，再执行实施例2中抽出方法的步骤。

在实施例2-实施例4的过程中，辅助人机模块的工作原理如下：当某种物料被贴装取用完毕后，需要现场生产人员更换上新的托盘。在本轮生产结束后，上位机会将要更换托盘的层数在上位机显示器上显示标注出来，并下发对应层数LED闪烁指令，控制模块接收到该指令后控制对应LED闪烁，之后生产人员到机器后侧准备更换托盘时，可查看在闪烁的层数，当更换完成后，按下对应层数按钮进行确认，此时控制模块检测到按下确认信息后，将信息返回至上位机，上位机下发LED常亮，形成反馈，闭环操作结束。

生产人员在尝试打开存放箱后外壳更换托盘前，需要先将旋钮开关旋至“打开”选项，控制模块检测到并反馈至上位机，上位机下发关闭遮挡条、垂直移动系统和水平运输系统回原指令，执行完毕后，下发打开电磁锁与关闭外壳指示灯指令，此时生产人员方可打开外壳门。

综上所述，本发明技术方案实现了托盘抽取与退回、交换等自动控制流程；整个控制系统具有完整故障诊断功能，提高系统稳定性与安全性。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种贴片机托盘自动控制设备，其特征在于，包括：

垂直移动系统，用于带动托盘沿垂直方向移动至指定位置；

水平运输系统，用于从所述垂直移动系统内抽出托盘并沿水平方向移动至贴装头取料位置，和/或用于抓取托盘传送退回至所述垂直移动系统内；

控制模块，分别与所述垂直移动系统和水平运输系统电性连接，用于控制所述水平运输系统和垂直移动系统运动并实时监测运动状态和位置，判断水平运输系统和垂直移动系统均运动到位后，判断水平运输系统是否可执行抓取动作，若可以则控制水平运输系统从垂直移动系统中抓取托盘移动至贴装头取料位置，和/或判断所述水平运输系统是否可执行传输托盘动作，若可以则抓取托盘移动至所述垂直移动系统内；

所述水平运输系统包括：水平运输轨道，用于传送托盘；遮挡组件，用于遮挡所述托盘防止脱落，以及用于检测所述水平运输轨道入口是否有托盘，若没有则保持遮挡状态，若有则切换为开放状态；抓取组件，用于检测有托盘时抓取托盘至所述水平运输轨道上，并带动托盘运动；所述抓取组件包括：抓手，下方设有移动轨道，沿所述移动轨道水平移动；对射型传感器，设于所述抓手两侧，与所述控制模块电性连接，用于检测抓手位于水平运输轨道入口处时是否有托盘；第一气动机构，与所述控制模块电性连接，用于驱动所述抓手开合，以抓取或松开托盘。

2.根据权利要求1所述的贴片机托盘自动控制设备，其特征在于，所述垂直移动系统包括：

存放箱，用于存放竖向并列的若干层托盘；

丝杆，与所述存放箱旋转连接，用于旋转带动所述存放箱上下移动；

第一电机，与所述控制模块电性连接，用于驱动所述丝杆旋转；

第一原点光电开关，设于所述设备上，与所述控制模块电性连接，用于所述设备每次上电后，所述第一电机带动所述存放箱向上运动触发以使所述第一电机回原停止。

3.根据权利要求2所述的贴片机托盘自动控制设备，其特征在于，

所述遮挡组件，用于遮挡所述存放箱内的托盘防止脱落，以及用于检测所述存放箱内位于所述水平运输轨道入口的当前层是否有托盘，若没有则保持遮挡状态，若有则切换为开放状态；

所述抓取组件，用于检测所述当前层有托盘时抓取托盘至所述水平运输轨道上，并带动托盘运动。

4.根据权利要求3所述的贴片机托盘自动控制设备，其特征在于，所述抓取组件还包括：

第二电机，与所述控制模块电性连接，用于通过同步带驱动所述抓手移动；

第二原点光电开关，设于所述水平运输轨道上，与所述控制模块电性连接，用于所述第二电机回原。

5.根据权利要求4所述的贴片机托盘自动控制设备，其特征在于，所述水平运输轨道上设有定位块装置，用于限制所述抓手带动托盘运动的位置；托盘与所述水平运输轨道的接触面上设有若干个接近开关，所述若干个接近开关与所述控制模块电性连接并且构造为可检测所述水平运输轨道上各处是否存在托盘。

6.根据权利要求3所述的贴片机托盘自动控制设备，其特征在于，所述遮挡组件包括反射型光电传感器、遮挡条和驱动所述遮挡条开合的第二气动机构，所述反射型光电传感器和第二气动机构均与所述控制模块电性连接；所述反射型光电传感器设于所述水平运输轨道的入口处，用于检测所述存放箱内位于所述水平运输轨道入口的当前层是否有托盘；所述遮挡条对应所述水平运输轨道入口处设于所述存放箱两侧，当所述反射型光电传感器检测到当前层没有托盘时，所述第二气动机构驱动所述遮挡条向内旋转遮挡托盘，当所述反射型光电传感器检测到当前层有托盘时，所述第二气动机构驱动所述遮挡条向外旋转不遮挡托盘。

7.根据权利要求1-6中任一所述的贴片机托盘自动控制设备，其特征在于，所述设备还包括薄膜开关面板和急停组件，所述薄膜开关面板上设有与所述垂直移动系统的存放箱内的托盘层数相等数量的LED灯，LED灯与各层托盘一一对应以显示对应层托盘的载盘物料更换情况；所述急停组件包括急停按钮、LED灯和旋钮开关，急停组件的LED灯用于指示所述存放箱外壳门是否可以打开，所述急停按钮用于切断设备动力以进行托盘物料更换，所述旋钮开关用于打开或锁住所述存放箱外壳门。

8.根据权利要求7所述的贴片机托盘自动控制设备，其特征在于，还包括上位机，用于向所述控制模块发送托盘抽出指令和/或托盘退回指令，所述指令包括所述抓手运动速度、抓取等待位置、抓取位置、贴装头取料位置、存放箱运动速度、待抽出目标托盘层数位置参数。

9.一种贴片机托盘自动抽出方法，其特征在于，所述方法基于如权利要求1-8中任一所述的贴片机托盘自动控制设备实现，包括以下步骤：

控制模块检测水平运输系统上是否有托盘或异物，若有则报错，若没有则控制水平运输系统为待抓取状态；

控制模块控制水平运输系统和垂直移动系统运动并实时监测运动状态和位置，判断水平运输系统和垂直移动系统均运动到位后，判断水平运输系统是否可执行抓取动作，若可以，控制水平运输系统从垂直移动系统中抓取托盘移动至贴装头取料位置。

10.根据权利要求9所述的抽出方法，其特征在于，

所述检测水平运输系统上是否有托盘或异物，若有则报错，若没有则控制水平运输系统为待抓取状态具体为：判断水平运输系统的接近开关是否激活，若激活表明有托盘或异物则报错；若不激活，则控制水平运输系统的抓手打开和遮挡条向内旋转遮挡托盘；

所述判断水平运输系统和垂直移动系统均运动到位具体为：控制所述抓手移动至预设的待机位置，垂直移动系统的存放箱移动至待抽出托盘层位于所述水平运输系统入口。

11.根据权利要求9或10所述的抽出方法，其特征在于，所述判断水平运输系统是否可执行抓取动作具体为：检测所述水平运输系统的反射型光电传感器状态，若激活则表明当前层有托盘，可执行抓取动作，若不激活则报错；

所述控制水平运输系统从垂直移动系统中抓取托盘移动至贴装头取料位置具体为：控制所述抓手运动至抓取位置，监测运动到位后，检测所述抓手上的对射型传感器状态，若激活则表明已检测到托盘抽出部，进行抓取动作以抓取托盘，控制遮挡条向外旋转不遮挡托盘，控制所述抓手运动至贴装头取料位置，随后遮挡条向内旋转遮挡托盘；若不激活则报错。

12.根据权利要求11所述的抽出方法，其特征在于，还包括：控制模块监控各步骤是否在指定时间内完成，若超时则报错；监控各步骤是否到位，若未到位则报错。

13.一种贴片机托盘自动退回方法，其特征在于，所述方法基于如权利要求1-8中任一所述的贴片机托盘自动控制设备实现，包括以下步骤：

控制模块检测水平运输系统上是否有托盘待退回，若有则控制垂直移动系统带动托盘移动至指定位置；

判断所述水平运输系统是否可执行传输托盘动作，若可以则抓取托盘移动至所述垂直移动系统内。

14.根据权利要求13所述的退回方法，其特征在于，

所述检测水平运输系统上是否有托盘待退回具体为：首先检测所述水平运输系统的抓手是否关闭以及遮挡条是否遮挡托盘，若不是则报错；若均是，则检测所述抓手上的对射型传感器和所述水平运输系统上的接近开关是否激活，若不是则报错，若均激活则说明所述水平运输系统上有托盘待退回；

所述判断所述水平运输系统是否可执行传输托盘动作，若可以则抓取托盘移动至所述垂直移动系统内具体为：控制所述垂直移动系统带动存放箱移动至指定位置后，判断所述水平运输系统的反射型光电传感器是否激活，若激活则报错，若不激活则表明所述存放箱的当前层没有托盘，随后控制遮挡条不遮挡托盘，所述抓手带动托盘移动进入所述存放箱，所述抓手打开并回至待机位置后，控制遮挡条遮挡托盘。

15.根据权利要求13或14所述的退回方法，其特征在于，还包括：控制模块监控各步骤是否在指定时间内完成，若超时则报错；监控各步骤是否到位，若未到位则报错。

16.一种贴片机托盘自动交换方法，其特征在于，包括以下步骤：先执行如权利要求13-15中任一所述退回方法的步骤，再执行如权利要求9-12中任一所述抽出方法的步骤。