CN210417172U - 基于EtherCAT总线的Delta机器人高速食品分拣包装系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于EtherCAT总线的Delta机器人高速食品分拣包装系统，包括嵌入式工控机、伺服驱动器模组、I/O接口面板、光电传感器、传送带装置、转盘装置和Delta机器人；传送带装置、转盘装置、Delta机器人由各自伺服电机驱动，伺服电机连接到伺服驱动器模组上，伺服驱动器模组集成有多个伺服驱动器；嵌入式工控机与伺服驱动器模组之间通过EtherCAT总线连接；光电传感器通过I/O接口面板连接Delta机器人对应的那个伺服驱动器，转盘装置上放置有待拾取的食品，传送带装置上运输的包装盒到达规定位置后会触发光电传感器，进而由嵌入式工控机控制Delta机器人从转盘装置上拾取食品到相应包装盒中。本实用新型可高效完成食品的准确定位、拾取和放置等分拣包装过程。

Description

基于EtherCAT总线的Delta机器人高速食品分拣包装系统

技术领域

本实用新型涉及食品分拣包装的技术领域，尤其是指一种基于EtherCAT总线的Delta机器人高速食品分拣包装系统。

背景技术

科学技术高速发展的今天，工业机器人在汽车行业、航空制造业、电子包装、食品包装等行业中已经获得普遍的应用。在规模化生产中，工业机器人已经成为保障产品质量、降低生产成本、提高效率的不可或缺的工具。特别是今年食品安全事故频发，有关部门不断出台政策法规，尤其针对在饮料、食品等包装行业需要极大的提高绿色生产，实现全自动化。

传统控制系统采用的是一对一的设备连线，控制器与位于现场的执行器、开关、电机之间均为一对一的物理连接，系统的各输出回路也分别连接，既增加了硬件成本和维护的难度，又造成了信号往返传输的延时。在工业4.0时代，工厂变成一个由信息化技术构建的、基于云和大数据的智能生产平台，对控制系统的性能又提出了更高的要求，这时传统控制系统的弊端更加明显。

Delta机器人是一种能够实现高速三自由度平动的机构，因其驱动装置安装于固定支架上，且从动臂可以采用碳纤维等轻质杆件，具有动作灵活、结构紧凑、刚性好等特点，从而广泛应用于食品(巧克力、糖果、饼干、月饼等)、医药、电子元件等行业的高速分拣、装箱操作。

目前流水线作业上的产品分拣，多采用机器视觉方案，分拣过程先要通过PC进行图像采集后再进行图像处理来定位，由于食品是随机散落在传送带上，很难保证定位后食品的位置在分拣前不发生变化，从而易出现漏拣；同时要在同一个PC机上实现轨迹规划和运动控制，这使得图像的采集和处理帧率降低，运动控制的插补距离增大，降低系统的性能。同时加大了整套系统的复杂度，没有具备更好的开放性、可移植性和可扩展性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种基于EtherCAT总线的Delta机器人高速食品分拣包装系统，可高效完成食品的准确定位、拾取和放置等分拣包装过程。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：基于EtherCAT总线的Delta机器人高速食品分拣包装系统，包括嵌入式工控机、伺服驱动器模组、I/O接口面板、光电传感器、传送带装置、转盘装置和Delta机器人；其中，所述传送带装置、转盘装置、Delta机器人由各自伺服电机驱动，每个伺服电机均通过电源线和编码线连接到伺服驱动器模组上，所述伺服驱动器模组是由多个伺服驱动器组成，且伺服驱动器的数量与伺服电机的数量相一致，即一个伺服电机配对一个伺服驱动器；所述嵌入式工控机使用软PLC作为通讯软主站，伺服驱动器模组作为从站，主站和从站之间通过EtherCAT总线连接，双向传输数据；所述I/O接口面板通过EtherCAT总线与Delta机器人对应的那个伺服驱动器连接，所述光电传感器安装在传送带装置的指定位置上，并通过专用电缆连接在I/O接口面板上的I/O口，所述转盘装置位于传送带装置的旁边，其上放置有待Delta机器人拾取的食品，所述传送带装置上运输有包装盒，包装盒到达规定位置后会触发光电传感器，进而由嵌入式工控机控制Delta机器人从转盘装置上拾取食品到相应包装盒中，实现食品分拣。

进一步，所述转盘装置由转盘及驱动该转盘转动的一个伺服电机组成，其中，所述转盘沿其周向平均分成若干等份食品限位槽，每个食品限位槽上放置有相应食品。

进一步，所述传送带装置由传送带、滑轨、拨片及一个伺服电机组成，其中，所述传送带由伺服电机驱动，其上沿其长度方向间隔安装有用于推动包装盒向前移动的拨片，所述滑轨有两条彼此平行，且它们之间预留有供拨片往上伸出的空间，包装盒放置在两条滑轨上，由拨片推动在滑轨上向前移动。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、整个系统采用EtherCAT实时以太网通信技术，实时性强，运行速度快。

2、整个系统采用模块化、总线式设计，从而具有很强的通用性与开放性。

3、不需要借助视觉装置，依靠转盘装置的食品限位槽和传送带装置，再结合光电传感器反馈位置信息，整个分拣过程由嵌入式工控机统一控制，使Delta机器人、转盘装置和传送带装置的位置和精度控制上都具有较高的精度和高速的响应性能，确保分拣的有序进行。

附图说明

图1为本实用新型的结构简示意图之一。

图2为本实用新型的结构简示意图之二。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

参见图1和图2所示，本实施例所提供的基于EtherCAT总线的Delta机器人高速食品分拣包装系统，包括嵌入式工控机101、伺服驱动器模组102、I/O接口面板107、光电传感器108、传送带装置104、转盘装置105和Delta机器人103；其中，所述传送带装置104、转盘装置105、Delta机器人103由各自伺服电机(图中未画出)驱动，每个伺服电机均通过电源线和编码线连接到伺服驱动器模组102上，所述伺服驱动器模组102是由多个伺服驱动器组成，且伺服驱动器的数量与伺服电机的数量相一致，即一个伺服电机配对一个伺服驱动器；所述嵌入式工控机101使用软PLC作为通讯软主站，伺服驱动器模组102作为从站，主站和从站之间通过EtherCAT总线连接，双向传输数据；所述I/O接口面板107通过EtherCAT总线与Delta机器人103对应的那个伺服驱动器连接，所述光电传感器108安装在传送带装置104的指定位置上，并通过专用电缆连接在I/O接口面板107上的I/O口，所述转盘装置105位于传送带装置104的旁边，该转盘装置105由转盘及驱动该转盘转动的一个伺服电机组成，所述转盘沿其周向平均分成若干等份食品限位槽，每个食品限位槽上放置有相应食品106，等待Delta机器人103拾取，所述传送带装置104上运输有包装盒109，包装盒109到达规定位置后会触发光电传感器108，进而由嵌入式工控机101控制Delta机器人103从转盘装置105上拾取食品106到相应包装盒109中，实现食品分拣。

所述传送带装置104由传送带104-1、滑轨104-2、拨片104-3及一个伺服电机(图中未画出)组成，其中，所述传送带104-1由伺服电机驱动，其上沿其长度方向间隔安装有用于推动包装盒109向前移动的拨片104-3，所述滑轨104-2有两条彼此平行，且它们之间预留有供拨片104-3往上伸出的空间，包装盒109放置在两条滑轨104-2上，由拨片104-3推动在滑轨104-2上向前移动。

如图2所示，本实施例上述Delta机器人高速食品分拣包装系统的分拣过程可以分如下阶段：

a、上电启动系统后，各装置电机执行回零操作，Delta机器人103先移动到等待位2；

b、转盘装置105开始转动后，电机的转角位置可以由嵌入式工控机101通过电机编码器读取，当达到设定位置后，电机执行延时等待操作，直至食品106被拾取再恢复转动，Delta机器人103通过运动指令移动到食品106上方，再下去拾取，然后原路返回到等待位2，等待传送带装置104上的光电传感器108返回信号；

c、传送带装置104上包装盒109到达选定位置，会触发光电传感器108，嵌入式工控机101接收到信号，发出运动指令让Delta机器人103移动到食品106上方，再同步传送带104-1速度，把食品106放入包装盒109，传送带104-1连续运动保证了系统分拣的高速性；

d、食品106放入包装盒109后，Delta机器人103会直接回到等待位2，等待转盘装置105上食品106到达拾取位置，再重复上过程或食品106已经在拾取位置了，Delta机器人103会直接到达食品106上方，再下去拾取，提高速度的同时保证了系统的鲁棒性。

e、依次循环该过程，走出的分拣轨迹为图中3。

以上所述实施例只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (3)

1.基于EtherCAT总线的Delta机器人高速食品分拣包装系统，其特征在于：包括嵌入式工控机、伺服驱动器模组、I/O接口面板、光电传感器、传送带装置、转盘装置和Delta机器人；其中，所述传送带装置、转盘装置、Delta机器人由各自伺服电机驱动，每个伺服电机均通过电源线和编码线连接到伺服驱动器模组上，所述伺服驱动器模组是由多个伺服驱动器组成，且伺服驱动器的数量与伺服电机的数量相一致，即一个伺服电机配对一个伺服驱动器；所述嵌入式工控机使用软PLC作为通讯软主站，伺服驱动器模组作为从站，主站和从站之间通过EtherCAT总线连接，双向传输数据；所述I/O接口面板通过EtherCAT总线与Delta机器人对应的那个伺服驱动器连接，所述光电传感器安装在传送带装置的指定位置上，并通过专用电缆连接在I/O接口面板上的I/O口，所述转盘装置位于传送带装置的旁边，其上放置有待Delta机器人拾取的食品，所述传送带装置上运输有包装盒，包装盒到达规定位置后会触发光电传感器，进而由嵌入式工控机控制Delta机器人从转盘装置上拾取食品到相应包装盒中，实现食品分拣。

2.根据权利要求1所述的基于EtherCAT总线的Delta机器人高速食品分拣包装系统，其特征在于：所述转盘装置由转盘及驱动该转盘转动的一个伺服电机组成，其中，所述转盘沿其周向平均分成若干等份食品限位槽，每个食品限位槽上放置有相应食品。

3.根据权利要求1所述的基于EtherCAT总线的Delta机器人高速食品分拣包装系统，其特征在于：所述传送带装置由传送带、滑轨、拨片及一个伺服电机组成，其中，所述传送带由伺服电机驱动，其上沿其长度方向间隔安装有用于推动包装盒向前移动的拨片，所述滑轨有两条彼此平行，且它们之间预留有供拨片往上伸出的空间，包装盒放置在两条滑轨上，由拨片推动在滑轨上向前移动。

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