專利名稱：一種機械手玻璃堆垛系統(tǒng)的方法
一種機械手玻璃堆垛系統(tǒng)的方法本發(fā)明涉及玻璃生產(chǎn)線技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種機械手玻璃堆垛系統(tǒng)的方法。 [背景技術(shù)]目前國內(nèi)外普遍采用的堆垛設(shè)備有水平堆垛機、垂直堆垛機。其中水平堆垛機、 垂直堆垛機因其自身結(jié)構(gòu)原理會造成薄板主線擁堵，支線及立交投資增大；且在運行中經(jīng)常出現(xiàn)提升電機損壞、提升導(dǎo)桿損壞等導(dǎo)致劃傷或者打碎玻璃的設(shè)備故障，具有玻璃停板正位準(zhǔn)確性差，控制復(fù)雜，堆垛周期長，故障多的缺點。因此如今玻璃生產(chǎn)線上漸漸開始采用堆垛機械手。機械手完成抓取動作的玻璃堆垛系統(tǒng)可以在堆垛過程、運行平穩(wěn)、精度高、周期短、自動化程度高；可以解決玻璃生產(chǎn)線主線擁堵的問題，簡化主線控制且無需支線；在老線冷端堆垛改造時無需停產(chǎn)、修改線控或輥道；每臺機械手可以對應(yīng)多個工位，1臺機械手可以針對不同規(guī)格或等級的玻璃進(jìn)行堆垛。 隨著社會的發(fā)展、市場的需求、浮法玻璃生產(chǎn)線自動化程度的提高，采用機械手完成抓取動作的玻璃堆垛系統(tǒng)以其獨特的優(yōu)點正逐步取水平堆垛機、垂直堆垛機。但是堆垛機械手也有其缺點，大多數(shù)采用機械手碼垛的設(shè)備，碼垛的整齊度都不算很高，特別是對于面積很大的玻璃，整齊度會相差7，8個mm以上，這對于玻璃這種易碎的產(chǎn)品在運輸過程中是致命的；而產(chǎn)生這中問題的主要原因時所搬運物件在機械手基坐標(biāo)系中的位置誤差是較大的。本發(fā)明的目的是提供一種采用機械手完成抓取動作的玻璃堆垛系統(tǒng)。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明設(shè)計一種機械手玻璃堆垛系統(tǒng)的方法，其特征在于在輸送帶末端的支架上設(shè)有視覺檢測系統(tǒng)，視覺檢測系統(tǒng)1獲取玻璃的大小、位置、速度、等級等信息，并實時傳遞給管理系統(tǒng)9 ；管理系統(tǒng)9與單機電氣控制系統(tǒng)8的實時通信獲知其所處于的工作狀態(tài)和等待狀態(tài)，然后根據(jù)各機械手2的狀態(tài)分配任務(wù)，并把所分配玻璃的信息傳遞給獲取任務(wù)的單機電氣控制系統(tǒng)8 ；獲取任務(wù)的單機電氣控制系統(tǒng)8通過獲得的信息，當(dāng)玻璃運行到其抓取區(qū)域時，其控制擋邊機構(gòu)6升起，玻璃定位、獲取玻璃片的X坐標(biāo)和擋邊機構(gòu)工作完畢后，測邊裝置5工作獲取玻璃的Y向坐標(biāo)值，此時單機電氣控制系統(tǒng)8 已經(jīng)完全獲得玻璃片的位置信息；單機電氣控制系統(tǒng)8控制機械手系統(tǒng)2動作進(jìn)行抓取，真空吸盤抓手3真空打開吸取玻璃，機械手通過真空吸盤抓手3將玻璃片運行到旋轉(zhuǎn)平臺4 的玻璃集裝架前，單機控制系統(tǒng)8控制真空吸盤抓手3關(guān)閉真空并破壞真空，放置玻璃，當(dāng)玻璃放置完畢后，其再通知機械手2復(fù)位到抓取等待位置，等待下一個命令；當(dāng)旋轉(zhuǎn)平臺4 上的玻璃達(dá)到設(shè)定片數(shù)時，單機電氣控制系統(tǒng)控制其對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)平臺旋轉(zhuǎn)180°，通過定位裝置精確定位；系統(tǒng)根據(jù)玻璃的等級選擇把玻璃放置在左側(cè)還是左右側(cè)的旋轉(zhuǎn)平臺；并進(jìn)行如此循環(huán)。預(yù)先獲取信息，由視覺系統(tǒng)的傳感器將信號導(dǎo)入到計算機的管理系統(tǒng)，管理系統(tǒng)進(jìn)行分配任務(wù)、定位和在線精確定位、機械手完成抓取動作、旋轉(zhuǎn)平臺精確定位放置。抓取動作由機械手完成，所述的機械手的數(shù)量及與之相應(yīng)的裝置根據(jù)需求設(shè)置。分配任務(wù)由計算機管理系統(tǒng)獲取信息后進(jìn)行分配任務(wù)。預(yù)先定位玻璃是在輸送帶上設(shè)有擋邊機構(gòu)，通過管理系統(tǒng)獲取玻璃精確的位置值 (x，Y)；通過抓取方式完成靜態(tài)抓取。擋邊裝置上設(shè)有行程可讀氣缸及光電傳感器組，用于獲取玻璃的Y坐標(biāo)。在線定位玻璃，由管理系統(tǒng)通過擋邊機構(gòu)完成，通過管理系統(tǒng)獲取玻璃的X坐標(biāo)。真空吸盤抓手通過多分區(qū)組合構(gòu)成，使得機械手最多可同時抓取2 3片玻璃并放置。每臺機械手設(shè)有兩個旋轉(zhuǎn)平臺，可以放置兩種等級的玻璃。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點本發(fā)明采用擋邊機構(gòu)先停板、擋邊，X軸方法的定位能達(dá)到100%精確；采用安裝在輥道上的測邊裝置測量玻璃片的Y軸位置，由于測量裝置為靜態(tài)，固測量的結(jié)果受外界干擾小，獲得的Y值精度更高。本發(fā)明采用了擋邊機構(gòu)、測邊裝置這些預(yù)先測位設(shè)備，獲得了精度很高的玻璃位置坐標(biāo)，故大大提高了玻璃在集裝架上精確、整齊度。本發(fā)明的檢查玻璃位置的裝置擋邊機構(gòu)、測邊裝置安裝在輥道上，無需安裝在真空吸盤抓手上，減輕了機械手的負(fù)載，使得運行速度可以更快。另外抓取時玻璃為靜態(tài)，節(jié)省了動態(tài)抓取時機械手與玻璃同步過程的時間，大大縮短了堆垛周期。本發(fā)明特有的真空抓手結(jié)構(gòu)，可同時抓取多片多規(guī)格玻璃，適應(yīng)范圍廣、通用性好。

圖1為本發(fā)明為結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、視覺檢測系統(tǒng)，2、機械手，3、真空吸盤抓手，4、旋轉(zhuǎn)平臺，5、測邊裝置，6、 擋邊機構(gòu)，7、輸送輥道，8、單機電氣控制系統(tǒng)，9、管理系統(tǒng)。以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。如圖所示，本發(fā)明位于冷端的末端，主要包括視覺檢測系統(tǒng)1、機械手2、真空吸盤抓手3、旋轉(zhuǎn)平臺4、測邊裝置5、擋邊機構(gòu)6、輸送輥道7、單機電氣控制柜8、管理系統(tǒng)9。視覺檢測系統(tǒng)1包括計算機、信號采集器、編碼器和線陣光電傳感器組、LED光源、 安裝調(diào)節(jié)支架等，計算機通過信號采集器分別連接編碼器和線陣光電傳感器組，線陣光電傳感器呈線陣排列，線陣光電傳感器組與輥道的運動面相平行，與玻璃的運動方向相垂直， 編碼器安裝在輥道上，LED光源用于對光源進(jìn)行補充照明，此系統(tǒng)能對大幅面玻璃的位置、 尺寸和外形等進(jìn)行全面檢測。機械手2也稱為工業(yè)機器人，有六個關(guān)節(jié)，各關(guān)節(jié)由伺服電機驅(qū)動，這種機器人運動軌跡精確、速度快、可靠。擁有獨立的控制系統(tǒng)，通過機械手的試教器編制出適合的軌跡來完成玻璃片從輥道上的抓取到玻璃集裝架的放置。
真空吸盤抓手3由鋁合金框架、吸盤組、真空及破壞系統(tǒng)組成；鋁合金框架為主體結(jié)構(gòu)，通過真空系統(tǒng)的真空發(fā)生器產(chǎn)生真空，再由閥島組合控制吸盤組分為多個分區(qū)，破壞系統(tǒng)的閥島用于破壞抓各分區(qū)的真空；各分區(qū)均可單獨控制，通過分區(qū)的組合可以同時實現(xiàn)抓取2 3片玻璃；通過分區(qū)的組合可以適應(yīng)中小片范圍內(nèi)所有玻璃的規(guī)格；使用時只需根據(jù)玻璃規(guī)格選擇所需的分區(qū)即可。旋轉(zhuǎn)平臺4包括上平臺、下底座、回轉(zhuǎn)軸承、驅(qū)動裝置、定位裝置，由安裝在底座上電機減速機驅(qū)動回轉(zhuǎn)軸承帶動上平臺旋轉(zhuǎn)，定位裝置采用接近開關(guān)制動加機械制動，其中機械制動方式為氣缸推動緊固在直線導(dǎo)軌所屬滑塊上的定位塊，將其推入安裝在上平臺上的定位輪中，定位精確。其用于對玻璃集裝架的精確定位，從而使機械手能準(zhǔn)確的放置玻
^^ ο測邊裝置5由行程可讀氣缸和傳感器組成，安裝在擋邊機構(gòu)的前面，且與擋邊機構(gòu)一樣都安裝在輥道的兩根輥子之間、輥道上表面的下面。其原理為一傳感器緊固在行程可讀氣缸的輸出軸的前端，當(dāng)玻璃片處于測邊裝置的上方時，氣缸推動傳感器伸出，當(dāng)傳感器感測到玻璃邊緣時會發(fā)出一個信號此時行程可讀氣缸記錄此時的行程值；且此行程可讀氣缸和傳感器組合為兩件對稱安裝，故可測量縱分兩片后同時過來的玻璃片的坐標(biāo)Y值； 結(jié)合前面所敘述擋邊機構(gòu)定位玻璃獲得X值此值為定值(輥道前進(jìn)方向為正X軸，與之垂直的方向為Y值)、玻璃板的尺寸大小(視覺檢測系統(tǒng)提供)；兩片玻璃片的位置在機械手的基坐標(biāo)系中就精確確定了。機械手就能精確的抓取、放置玻璃了。擋邊機構(gòu)6由驅(qū)動裝置、運動裝置、長條形擋塊等組成；當(dāng)玻璃運行到擋邊機構(gòu)前方設(shè)定距離時，單機電氣控制系統(tǒng)控制擋邊機構(gòu)的驅(qū)動裝置工作，使得長條形擋塊升出輥道上表面，擋在玻璃片前進(jìn)的正前方；同時單機電氣控制系統(tǒng)控制玻璃所處的此節(jié)輥道電機減速，玻璃片的前端會與長條形擋塊輕微接觸后停止，此時玻璃的前端與長條形擋塊完全平行了。擋邊機構(gòu)完成了停片、校正玻璃的位置；擋邊機構(gòu)上的傳感器告知單機電氣控制系統(tǒng)工作完畢，當(dāng)抓取完畢后，擋邊機構(gòu)復(fù)位，等待下一周期的工作。所述輸送輥道7，由支梁、傳動裝置、輥子等組成，用于輸送玻璃，分為多節(jié)，本方案圖中為4節(jié)，其中機械手前方也就是擋邊機構(gòu)、測邊裝置工作區(qū)域的輥道為單獨一節(jié)輥道可獨自控制。所述單機電氣控制系統(tǒng)8由PLC、計數(shù)模塊、變頻器等組成，主要用于控制與之對應(yīng)的真空吸盤抓手上的閥島、擋邊機構(gòu)、測邊裝置、旋轉(zhuǎn)平臺等；并能與管理系統(tǒng)通信相互傳遞數(shù)據(jù)信息，指揮機械手抓取等。本方案圖中共有兩套，這兩套系統(tǒng)獨自工作；工作原理及方式完全一致不再敘述。所述管理系統(tǒng)9，主體為一臺工業(yè)計算機，通過通信網(wǎng)絡(luò)來獲取視覺檢測系統(tǒng)的信息并管理各獨立運行的機械手系統(tǒng)。本發(fā)明具體操作如下本發(fā)明視覺檢測系統(tǒng)1獲取玻璃的大小、位置、速度、等級等信息，并實時傳遞給管理系統(tǒng)9 ；管理系統(tǒng)9與單機電氣控制系統(tǒng)8的實時通信獲知其所處于的狀態(tài)(工作狀態(tài)、等待狀態(tài))，然后根據(jù)各機械手2的狀態(tài)分配任務(wù)，并把所分配玻璃的信息傳遞給獲取任務(wù)的單機電氣控制系統(tǒng)8 (本方案只列出兩套)；獲取任務(wù)的單機電氣控制系統(tǒng)8通過獲得的信息，當(dāng)玻璃運行到其抓取區(qū)域時，其控制擋邊機構(gòu)6升起，玻璃定位、獲取玻璃片的X坐標(biāo)，擋邊機構(gòu)6工作完畢后，測邊裝置5工作獲取玻璃的Y向坐標(biāo)值，此時單機電氣控制系統(tǒng)8已經(jīng)完全獲得玻璃片的位置信息；單機電氣控制系統(tǒng)8控制機械手系統(tǒng)2動作進(jìn)行抓取，真空吸盤抓手3真空打開吸取玻璃，機械手通過真空吸盤抓手3將玻璃片運行到旋轉(zhuǎn)平臺4的玻璃集裝架前，單機控制系統(tǒng)8控制真空吸盤抓手3關(guān)閉真空并破壞真空，放置玻璃，當(dāng)玻璃放置完畢后，其再通知機械手2復(fù)位到抓取等待位置，等待下一個命令。另外當(dāng)旋轉(zhuǎn)平臺4上的玻璃達(dá)到設(shè)定片數(shù)時，單機電氣控制系統(tǒng)可控制其對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)平臺旋轉(zhuǎn)180°，系統(tǒng)可根據(jù)玻璃的等級可以選擇把玻璃放置在左側(cè)還是左右側(cè)的旋轉(zhuǎn)平臺4;如此循環(huán)。本系統(tǒng)通過視覺系統(tǒng)獲取玻璃的大小、位置、速度、等級等信息，并實時傳遞給管理系統(tǒng)；管理系統(tǒng)與單機電氣控制系統(tǒng)的實時通信獲知其所處于的狀態(tài)(工作狀態(tài)、等待狀態(tài))，然后根據(jù)各機械手的狀態(tài)分配任務(wù)，并把所分配玻璃片的信息傳遞給獲取任務(wù)的單機電氣控制系統(tǒng)(本方案只列出兩套)；獲取任務(wù)的單機電氣控制系統(tǒng)通過獲得的信息，當(dāng)玻璃運行到其抓取區(qū)域時，其控制擋邊機構(gòu)升起，玻璃定位、獲取玻璃片的X坐標(biāo)，擋邊機構(gòu)工作完畢后，測邊裝置工作獲取玻璃的Y向坐標(biāo)值，此時單機電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)完全獲得玻璃片的位置信息；單機電氣控制系統(tǒng)控制機械手系統(tǒng)動作進(jìn)行抓取，真空吸盤抓手真空打開吸取玻璃，機械手通過真空吸盤抓手將玻璃片運行到旋轉(zhuǎn)平臺的玻璃集裝架前，單機控制系統(tǒng)控制真空吸盤抓手關(guān)閉真空并破壞真空，放置玻璃，當(dāng)玻璃放置完畢后，其再通知機械手系統(tǒng)機械手復(fù)位到抓取等待位置，等待下一個命令另外當(dāng)旋轉(zhuǎn)平臺上的玻璃達(dá)到設(shè)定片數(shù)時，單機電氣控制系統(tǒng)可控制其對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)平臺旋轉(zhuǎn)180°，通過定位裝置精確定位；系統(tǒng)可根據(jù)玻璃的等級可以選擇把玻璃放置在左側(cè)或者右側(cè)的旋轉(zhuǎn)平臺；如此循環(huán)。本系統(tǒng)機械手的臺數(shù)及相關(guān)配置的數(shù)量可根據(jù)實際產(chǎn)能確定。
權(quán)利要求
1.一種機械手玻璃堆垛系統(tǒng)的方法，其特征在于在輸送帶末端的支架上設(shè)有視覺檢測系統(tǒng)，視覺檢測系統(tǒng)1獲取玻璃的大小、位置、速度、等級等信息，并實時傳遞給管理系統(tǒng) 9 ；管理系統(tǒng)9與單機電氣控制系統(tǒng)8的實時通信獲知其所處于的工作狀態(tài)和等待狀態(tài)，然后根據(jù)各機械手2的狀態(tài)分配任務(wù)，并把所分配玻璃的信息傳遞給獲取任務(wù)的單機電氣控制系統(tǒng)8 ；獲取任務(wù)的單機電氣控制系統(tǒng)8通過獲得的信息，當(dāng)玻璃運行到其抓取區(qū)域時， 其控制擋邊機構(gòu)6升起，玻璃定位、獲取玻璃片的X坐標(biāo)和擋邊機構(gòu)工作完畢后，測邊裝置 5工作獲取玻璃的Y向坐標(biāo)值，此時單機電氣控制系統(tǒng)8已經(jīng)完全獲得玻璃片的位置信息； 單機電氣控制系統(tǒng)8控制機械手系統(tǒng)2動作進(jìn)行抓取，真空吸盤抓手3真空打開吸取玻璃， 機械手通過真空吸盤抓手3將玻璃片運行到旋轉(zhuǎn)平臺4的玻璃集裝架前，單機控制系統(tǒng)8 控制真空吸盤抓手3關(guān)閉真空并破壞真空，放置玻璃，當(dāng)玻璃放置完畢后，其再通知機械手 2復(fù)位到抓取等待位置，等待下一個命令；當(dāng)旋轉(zhuǎn)平臺4上的玻璃達(dá)到設(shè)定片數(shù)時，單機電氣控制系統(tǒng)控制其對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)平臺旋轉(zhuǎn)180°，通過定位裝置精確定位；系統(tǒng)根據(jù)玻璃的等級選擇把玻璃放置在左側(cè)還是左右側(cè)的旋轉(zhuǎn)平臺；并進(jìn)行如此循環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種機械手玻璃堆垛系統(tǒng)的方法，其特征在于預(yù)先獲取信息， 由視覺系統(tǒng)的傳感器將信號導(dǎo)入到計算機的管理系統(tǒng)，管理系統(tǒng)進(jìn)行分配任務(wù)、定位和在線精確定位、機械手完成抓取動作、旋轉(zhuǎn)平臺精確定位放置。
3.如權(quán)利要求1所述的一種機械手玻璃堆垛系統(tǒng)的方法，其特征在于抓取動作由機械手完成，所述的機械手的數(shù)量及與之相應(yīng)的裝置根據(jù)需求設(shè)置。
4.如權(quán)利要求1所述的一種機械手玻璃堆垛系統(tǒng)的方法，其特征在于分配任務(wù)由計算機管理系統(tǒng)獲取信息后進(jìn)行分配任務(wù)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種機械手玻璃堆垛系統(tǒng)的方法，其特征在于預(yù)先定位玻璃是在輸送帶上設(shè)有擋邊機構(gòu)，通過管理系統(tǒng)獲取玻璃精確的位置值(X，Y)；通過抓取方式完成靜態(tài)抓取。
6.如權(quán)利要求1所述的一種機械手玻璃堆垛系統(tǒng)的方法，其特征在于擋邊裝置上設(shè)有行程可讀氣缸及光電傳感器組，用于獲取玻璃的Y坐標(biāo)。
7.如權(quán)利要求1所述的一種機械手玻璃堆垛系統(tǒng)的方法，其特征在于在線定位玻璃， 由管理系統(tǒng)通過擋邊機構(gòu)完成，通過管理系統(tǒng)獲取玻璃的X坐標(biāo)。
8.如權(quán)利要求1所述的一種機械手玻璃堆垛系統(tǒng)的方法，其特征在于真空吸盤抓手通過多分區(qū)組合構(gòu)成，使得機械手最多可同時抓取2 3片玻璃并放置。
9.如權(quán)利要求1所述的一種機械手玻璃堆垛系統(tǒng)的方法，其特征在于每臺機械手設(shè)有兩個旋轉(zhuǎn)平臺，可以放置兩種等級的玻璃。
全文摘要
本發(fā)明涉及玻璃生產(chǎn)線技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種機械手玻璃堆垛系統(tǒng)的方法。在輸送帶末端的支架上設(shè)有視覺檢測系統(tǒng)，視覺檢測系統(tǒng)1獲取玻璃的大小、位置、速度、等級等信息，并實時傳遞給管理系統(tǒng)9；管理系統(tǒng)9與單機電氣控制系統(tǒng)8的實時通信獲知其所處于的工作狀態(tài)和等待狀態(tài)，然后根據(jù)各機械手2的狀態(tài)分配任務(wù)，并把所分配玻璃的信息傳遞給獲取任務(wù)的單機電氣控制系統(tǒng)8；獲取任務(wù)的單機電氣控制系統(tǒng)8通過獲得的信息，當(dāng)玻璃運行到其抓取區(qū)域時，其控制擋邊機構(gòu)6升起，玻璃定位、獲取玻璃片的X坐標(biāo)和擋邊機構(gòu)工作完畢后，測邊裝置5工作獲取玻璃的Y向坐標(biāo)值，此時已經(jīng)完全獲得玻璃片的位置信息；本發(fā)明可同時抓取多片多規(guī)格玻璃。
文檔編號B65G61/00GK102491091SQ20111041133
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者劉曉亮, 劉路明, 張紅明, 張榮松, 王川申, 韓德剛, 顧麗琴 申請人:中國建材國際工程集團有限公司