本發(fā)明涉及機(jī)械設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及用于控制自動(dòng)裝車、自動(dòng)堆垛機(jī)械設(shè)備的系統(tǒng)和控制方法領(lǐng)域，具體的說(shuō)，是一種自動(dòng)物料裝車機(jī)械臂控制系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)化生產(chǎn)的推進(jìn)和革新，現(xiàn)有的工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的效率非常高，為了進(jìn)一步的匹配當(dāng)前高效率的物料生產(chǎn)和運(yùn)輸，在物料的裝車運(yùn)輸過(guò)程中，機(jī)械化設(shè)備逐漸的替代原始的人工搬運(yùn)。且現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)存在多種能夠自主實(shí)現(xiàn)物料裝車的機(jī)械臂，但由于用于盛裝物料的車廂尺寸、物料外形尺寸有所差異，因此，現(xiàn)有的機(jī)械臂在進(jìn)行物料自動(dòng)裝車的過(guò)程中容易出現(xiàn)物料堆垛不整齊，需要人工在堆垛過(guò)程中進(jìn)行微調(diào)和修正，以避免裝車過(guò)程中出現(xiàn)漏裝、疊裝以及物料排列間隙大，空間占用不足的問題。同時(shí)，現(xiàn)有的裝車機(jī)器人多采用分段式程序控制，即在物料裝車過(guò)程中，會(huì)依賴人工的找準(zhǔn)、計(jì)算和控制才能實(shí)現(xiàn)裝車。例如現(xiàn)有的三臂夾持式堆垛機(jī)械臂用于物料裝車時(shí)，針對(duì)不同的車箱容積量和尺寸在裝車前必須依賴人工將機(jī)械臂的初始定位新型進(jìn)行找準(zhǔn)和定位，然后向用于機(jī)械臂裝車的對(duì)應(yīng)程序進(jìn)行注入實(shí)現(xiàn)裝車；另一方面，現(xiàn)有的堆垛或者裝車機(jī)械臂均為固定式轉(zhuǎn)動(dòng)多臂鉸接機(jī)械臂，其安裝的底座必須是穩(wěn)定固定在地面的，物料在運(yùn)送前只能是在指定的區(qū)域，否則無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾持，存在物料夾持的局限問題；另一方面，由于多臂鉸接式的長(zhǎng)度有限，存在無(wú)法進(jìn)行大型貨箱裝車問題且物料的堆垛高度非常有限，如果對(duì)于現(xiàn)有的半掛車貨箱為例，必須要反復(fù)的移動(dòng)車輛，并且在堆垛物料的鉸接處需要人工進(jìn)行物料搬運(yùn)，克服堆垛不齊的問題；由此，還會(huì)帶來(lái)人力投入增大，裝車周期長(zhǎng)的問題。因此，現(xiàn)有的機(jī)械臂或者機(jī)器人受到設(shè)備本身結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的局限，在物料裝車領(lǐng)域智能化程度不高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自主裝車；另一方面，夾持式的機(jī)械臂或者機(jī)器人不能適用于對(duì)于紙箱包裝的物料，存在損壞包裝的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種自動(dòng)物料裝車機(jī)械臂控制系統(tǒng)用于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的系統(tǒng)集成化、智能化不高，在物料裝車過(guò)程中針對(duì)不同的車箱不能完全自主判斷和修正并完成裝車，依然存在需要人工進(jìn)行干預(yù)和調(diào)整，導(dǎo)致裝車效率低，堆垛效果不好的問題；同時(shí)，針對(duì)超長(zhǎng)車箱還需要移動(dòng)車輛進(jìn)行多次對(duì)接堆垛，故而在局限區(qū)域就無(wú)法實(shí)現(xiàn)裝車問題。本發(fā)明還提供一種用于控制上述機(jī)械臂控制系統(tǒng)的控制方法，用于精準(zhǔn)的檢測(cè)、計(jì)算和控制所述機(jī)械臂進(jìn)行全自動(dòng)的裝車，并且能夠自動(dòng)計(jì)算處最佳的裝車順序和排列方式，實(shí)用與不同尺寸、不同長(zhǎng)度、不同深度和寬度的車箱，解決現(xiàn)有的裝配方法不智能的問題，從而避免因裝車不齊導(dǎo)致的需要人工進(jìn)行修正，費(fèi)時(shí)，費(fèi)力的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，提高物料裝車的自動(dòng)化，智能化，減小人工投入，提高裝車效率，本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種自動(dòng)物料裝車機(jī)械臂控制系統(tǒng)，包括傳感裝置：分別安裝在機(jī)械臂下料端頭的下料箱上的四個(gè)側(cè)面和底面用于傳感裝料車輛與所述傳感裝置的直線距離；控制模塊：與所述傳感裝置連接的用于接收、對(duì)比、運(yùn)算、記錄和控制信號(hào)輸出；執(zhí)行機(jī)構(gòu)：與所述控制模塊連接并執(zhí)行所述控制模塊輸出的信號(hào)；檢測(cè)裝置：安裝在所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)上并與所述控制模塊連接，用于反饋所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置；編輯及顯示系統(tǒng)：與所述控制模塊連接的用于接收、顯示和播報(bào)人工輸入的物料裝配信息和設(shè)備工作狀態(tài)信息。

為了進(jìn)一步明確并提高所述傳感裝置的精度，縮短反應(yīng)時(shí)間周期，優(yōu)選地，本發(fā)明特別采用下述結(jié)構(gòu)，所述傳感裝置包括安裝在下料箱靠近所述機(jī)械臂一側(cè)的第一傳感器、與第一傳感器所在面對(duì)應(yīng)面上安裝的第三傳感器、安裝在底部的第五傳感器，以及安裝在沿物料輸送方向左側(cè)的第四傳感器和右側(cè)的第二傳感器，且上述傳感器均為紅外線距離傳感器。

為了進(jìn)一步明確并提高所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的精度，縮短反應(yīng)時(shí)間周期，以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性，優(yōu)選地，本發(fā)明特別采用下述結(jié)構(gòu)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂縱向來(lái)回移動(dòng)的第一伺服驅(qū)動(dòng)單元、用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂橫向來(lái)回移動(dòng)的第二伺服驅(qū)動(dòng)單元、用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)的第三伺服驅(qū)動(dòng)單元、用于驅(qū)動(dòng)下料箱相對(duì)于機(jī)械臂水平伸縮的第四伺服驅(qū)動(dòng)單元、用于驅(qū)動(dòng)下料箱水平轉(zhuǎn)動(dòng)的第五伺服驅(qū)動(dòng)單元、用于驅(qū)動(dòng)下料箱橫向滾動(dòng)的第六伺服驅(qū)動(dòng)單元、用于驅(qū)動(dòng)下料箱進(jìn)行下料的伸縮氣缸，以及用于將物料與下料箱基準(zhǔn)側(cè)對(duì)齊的電動(dòng)推板。

優(yōu)選地，所述檢測(cè)裝置包括用于檢測(cè)機(jī)械臂縱向移動(dòng)位移量的第一位置傳感器和用于檢測(cè)機(jī)械臂橫向移動(dòng)位移量的第二位置傳感器。

優(yōu)選地，所述控制模塊為EPC控制器。

一種自動(dòng)物料裝車機(jī)械臂控制系統(tǒng)的控制方法，通過(guò)上述控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)物料的自動(dòng)裝車堆垛，具體包括如下步驟：

(一)所述控制系統(tǒng)自檢，并在顯示系統(tǒng)上顯示控制系統(tǒng)狀態(tài)；

(二)用戶通過(guò)編輯系統(tǒng)輸入物料數(shù)據(jù)信息，所述物料數(shù)據(jù)信息包括物料的單個(gè)外形尺寸、重量以及所需物料總量信息；

(三)所述機(jī)械臂帶動(dòng)下料箱沿著車箱軸線方向做直線水平移動(dòng)和豎直直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)傳感裝置獲取的車箱各個(gè)位置的長(zhǎng)寬高信息獲得車箱容積數(shù)據(jù)并記錄在控制模塊中；

(四)控制模塊通過(guò)將步驟(二)中的物料數(shù)據(jù)信息與步驟(三)中獲取的車箱容積數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，獲得物料裝車的排列順序和裝車數(shù)量；

(五)控制模塊通過(guò)步驟(三)獲取的車箱長(zhǎng)寬信息確定車箱長(zhǎng)度方向的中軸線并通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)移動(dòng)和調(diào)整機(jī)械臂使機(jī)械臂長(zhǎng)度方向的中軸線投影與所述車箱長(zhǎng)度方向的中軸線對(duì)齊重合，控制模塊記錄為起始位置；

(六)控制模塊按照步驟(四)中所述的排列順序向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送裝車指令，通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂和下料箱將物料進(jìn)行依次裝車，直到物料裝車數(shù)量等于步驟(二)中輸入的物料總量信息，控制模塊自動(dòng)停止發(fā)送裝車指令并自動(dòng)回到步驟(五)中所述的起始位置。

為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，優(yōu)選地，所述步驟(三)中的車箱長(zhǎng)寬高信息獲取具體為：所述機(jī)械臂帶動(dòng)下料箱沿著車箱軸線方向做直線水平移動(dòng)，直到第一傳感器或者第三傳感器傳感的距離值等于控制模塊設(shè)定的安全距離值時(shí)停止動(dòng)作；同時(shí)機(jī)械臂帶動(dòng)下料箱沿豎直方向做直線運(yùn)動(dòng)，直到第一傳感器、第二傳感器、第三傳感器和第四傳感器均出現(xiàn)檢測(cè)距離數(shù)據(jù)無(wú)效時(shí)時(shí)停止動(dòng)作，并記錄每一個(gè)傳感器第一次出現(xiàn)傳感距離數(shù)據(jù)無(wú)效時(shí)第五傳感器所傳感的距離值，作為對(duì)應(yīng)車箱側(cè)面的最高欄板高度；

車箱長(zhǎng)度值等于所述第一傳感器傳感的直線距離、第三傳感器傳感的直線距離與下料箱的寬度數(shù)值之和；

車箱寬度值等于所述第二傳感器傳感的直線距離、第四傳感器傳感的直線距離與下料箱的長(zhǎng)度數(shù)值之和；

車箱高度值等于所述第五傳感器傳感的直線距離。

為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，優(yōu)選地，所述排列順序?yàn)槲锪显谲囅渲胁捎脵M向盛裝或者縱向盛裝中單層排列物料數(shù)量的最大值，逐行逐層堆垛裝車且相鄰兩行物料堆垛之間的堆垛順序相反進(jìn)行。

為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，優(yōu)選地，所述步驟(五)中起始位置的確定具體包括以下步驟：

5.1下料箱首先移動(dòng)到車箱一端，EPC控制器分別記錄該時(shí)刻第二傳感器獲取的下料箱距離車箱的直線距離L2和第四傳感器獲取的下料箱距離車箱的直線距離L3；

5.2下料箱移動(dòng)到車箱另一端，EPC控制器分別記錄該時(shí)刻第二傳感器獲取的下料箱距離車箱的直線距離L4和第四傳感器獲取的下料箱距離車箱的直線距離L5；

5.3通過(guò)對(duì)比ΔL1＝L2-L3與ΔL2＝L4-L5的數(shù)值關(guān)系獲得車箱沿長(zhǎng)度方向的中軸線與機(jī)械臂中軸線的投影之間的關(guān)系，EPC控制器向第三伺服驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出指令調(diào)整機(jī)械臂向平行于車箱中軸線方向偏轉(zhuǎn)角度，同時(shí)，EPC控制器向第二伺服驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出指令調(diào)整機(jī)械臂向車箱中軸線一側(cè)移動(dòng)，直到L2-L3，L4＝L5，ΔL1＝ΔL2＝0，此時(shí)機(jī)械臂停止動(dòng)作，EPC控制器將此時(shí)位置標(biāo)記為起始位置。

為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，優(yōu)選地，所述步驟(六)中控制模塊按照步驟(四)中所述的排列順序向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送裝車指令，具體包括：

6.1EPC控制器向第三伺服驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送旋轉(zhuǎn)指令，同時(shí)EPC控制器向第五伺服電驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送與第三伺服驅(qū)動(dòng)單元相同旋轉(zhuǎn)角度，相反旋轉(zhuǎn)方向的指令，直到第三傳感器、第二傳感器或第四傳感器傳感距離等于EPC控制器預(yù)設(shè)的最小安全距離停止任何動(dòng)作；

6.2EPC控制器向升降機(jī)構(gòu)發(fā)送指令控制機(jī)械臂升降，同時(shí)向第六伺服驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送指令控制下料箱橫向滾動(dòng)，且機(jī)械臂升降偏轉(zhuǎn)角度與下料箱橫滾角度方向相反，角度相等，直到第五傳感器傳感的直線距離等于EPC控制器預(yù)設(shè)的下料高度值后停止動(dòng)作；

6.3EPC控制器向控制電動(dòng)推板的伺服單元發(fā)送推料指令，直到物料與下料箱內(nèi)壁接觸；

6.4EPC控制器向控制伸縮氣缸的伺服單元發(fā)送送料指令，下料箱的下料板打開，物料自動(dòng)落入車箱指定位置；

6.5EPC控制器根據(jù)單件物料沿車箱寬度方向擺放的尺寸數(shù)據(jù)L1計(jì)算出擺放同一行下一物料的機(jī)械臂的偏轉(zhuǎn)角度a，計(jì)算公式如下：

L₁為裝車物料沿車箱寬度方向的外形尺寸值；

L₀為裝車物料沿車箱長(zhǎng)度方向的外形尺寸值；

O₁O為下料箱位于起始位置時(shí)，第一傳感器的傳感距離值；

R為機(jī)械臂的長(zhǎng)度值；

6.6EPC控制器向第一伺服驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送指令，驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂沿物料裝車順序的第二行縱向后退L₀，并按照第一行的裝車順序的相反方向進(jìn)行裝車，同一行的下一物料的裝配偏轉(zhuǎn)角度a的計(jì)算方法與步驟6.5相同，直到第一傳感器、第二傳感器或第四傳感器傳感距離均等于EPC控制器預(yù)設(shè)的最小安全距離，停止動(dòng)作，完成第一層物料安裝；

6.7EPC控制器向升降機(jī)構(gòu)發(fā)送上升指令，直到下料箱的上升高度等于單一物料的外形高度值，升降機(jī)構(gòu)停止動(dòng)作；再重復(fù)上述步驟6.1-6.6的裝配過(guò)程，直到實(shí)際裝配物料數(shù)量等于步驟(四)中所述的裝車數(shù)量時(shí)，停止所有動(dòng)作，完成物料裝車；

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

(1)本發(fā)明中的控制系統(tǒng)通過(guò)在裝車機(jī)械臂的端頭下料箱的四個(gè)側(cè)面和地面均安裝有距離傳感器，能夠精準(zhǔn)的獲得與四個(gè)側(cè)面和底面的距離，并通過(guò)EPC控制器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理獲得車箱的立體空間，自動(dòng)根據(jù)物料計(jì)算出物料裝車的最佳堆垛方案，從定位檢測(cè)到裝車完畢，只需一次輸入所需裝車物料的重量或者總體積，所述控制系統(tǒng)即可自動(dòng)完成裝車，并實(shí)時(shí)顯示裝車狀態(tài)。解決了現(xiàn)有技術(shù)中需要人工進(jìn)行干預(yù)，修正，調(diào)整甚至不斷的移動(dòng)車箱來(lái)實(shí)現(xiàn)物料裝車的問題。本發(fā)明所述系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化程度高，適用范圍廣。

(2)本發(fā)明采用伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供驅(qū)動(dòng)力，并采用NC閉環(huán)控制程序控制所有的直線行程，信息處理采用先進(jìn)的EPC控制器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了us級(jí)的響應(yīng)周期，同時(shí)支持計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言，解決了傳統(tǒng)PLC無(wú)法實(shí)現(xiàn)的快速在環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)了多軸級(jí)聯(lián)動(dòng)控制的工藝算法，解決了現(xiàn)有技術(shù)的控制算法中存在的響應(yīng)周期慢，處理聯(lián)動(dòng)軸數(shù)少的局限性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述裝車機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為支撐行架俯視圖；

圖3為下料箱及第四、五、六伺服驅(qū)動(dòng)單元的立體結(jié)構(gòu)圖；

圖4為下料箱結(jié)構(gòu)圖；

圖5為圖4的俯視圖即傳感裝置安裝位置示意圖；

圖6為本發(fā)明控制系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)框圖；

圖7為本發(fā)明控制系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明工作流程圖；

圖9為機(jī)械臂進(jìn)行升降時(shí)第四伺服驅(qū)動(dòng)單元水平補(bǔ)償偏移量的數(shù)學(xué)模型圖；

圖10為圖9的簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型圖；

圖11為機(jī)械臂進(jìn)行左右擺動(dòng)時(shí)物料尺寸與機(jī)械臂偏轉(zhuǎn)角度a的數(shù)學(xué)模型圖；

圖12為機(jī)械臂進(jìn)行左右擺動(dòng)時(shí)物料尺寸與機(jī)械臂偏轉(zhuǎn)角度a與下料箱反向轉(zhuǎn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型圖；

其中1-底座；2-升降機(jī)構(gòu)；3-機(jī)械臂；4-下料箱；5-送料裝置；6-支撐行架；61-第一橫臂；62-第二橫臂；7-滑軌；8-車箱；101-第一伺服驅(qū)動(dòng)單元；102-第二伺服驅(qū)動(dòng)單元；103-第三伺服驅(qū)動(dòng)單元；104-第四伺服驅(qū)動(dòng)單元；105-第五伺服驅(qū)動(dòng)單元；106-第六伺服驅(qū)動(dòng)單元；107-伸縮氣缸；108-電動(dòng)推板；201-第一傳感器；202-第二傳感器；203-第三傳感器；204-第四傳感器；205-第五傳感器；301-EPC控制器；302-第一位置傳感器；303-第二位置傳感器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

本發(fā)明在采用實(shí)施例說(shuō)明和解釋之前，首先對(duì)本發(fā)明中涉及的名詞做如下解釋說(shuō)明：

1、EPC控制器：EPC控制器是一種糾偏控制器，是一種跟蹤工作材料的邊緣或印刷線條進(jìn)行差動(dòng)和擺動(dòng)可選擇糾偏控制器，是由大規(guī)模工業(yè)集成成電路組成，具有惡劣工作環(huán)境抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，很適應(yīng)包裝行業(yè)連續(xù)不停機(jī)生產(chǎn)工作需要。

2、us級(jí)：微秒級(jí)反應(yīng)周期。

實(shí)施例1：結(jié)合附圖1和6所示，一種自動(dòng)物料裝車機(jī)械臂控制系統(tǒng)，包括傳感裝置：分別安裝在機(jī)械臂3下料端頭的下料箱4上的四個(gè)側(cè)面和底面用于傳感裝料車輛與所述傳感裝置的直線距離；

控制模塊：與所述傳感裝置連接的用于接收、對(duì)比、運(yùn)算、記錄和控制信號(hào)輸出；

執(zhí)行機(jī)構(gòu)：與所述控制模塊連接并執(zhí)行所述控制模塊輸出的信號(hào)；

檢測(cè)裝置：安裝在所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)上并與所述控制模塊連接，用于反饋所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置；

編輯及顯示系統(tǒng)：與所述控制模塊連接的用于接收、顯示和播報(bào)人工輸入的物料裝配信息和設(shè)備工作狀態(tài)信息。

工作原理及操作方法：

在進(jìn)行裝車前，控制系統(tǒng)首先進(jìn)行自檢，是否存在故障，若存在故障，則將相關(guān)故障信息通過(guò)顯示系統(tǒng)進(jìn)行顯示；若所有設(shè)備正常，準(zhǔn)備就緒，則顯示系統(tǒng)顯示準(zhǔn)備就緒。

然后通過(guò)編輯系統(tǒng)人工注入單件物料信息和需要盛裝的物料總量信息，其中，單件物料信息包括物料的外形尺寸：長(zhǎng)、寬、高、重量；物料總量信息包括總重量或者總體積。值得說(shuō)明的是，若本發(fā)明長(zhǎng)期用于單一物料的裝車，如：袋裝水泥、袋裝大米、大豆等物料包裝尺寸固定的物料，則只需要向編輯系統(tǒng)注入總質(zhì)量或者總體積控制模塊即可自動(dòng)計(jì)算該車需要盛裝的數(shù)量，當(dāng)盛裝的物料數(shù)量等于理論數(shù)量時(shí)，系統(tǒng)停止工作，保持準(zhǔn)備就緒狀態(tài)。

控制模塊向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送注入在控制模塊內(nèi)既定的自檢程序，并通過(guò)傳感裝置獲知車箱的長(zhǎng)寬高信息，實(shí)現(xiàn)與單一物料長(zhǎng)寬高信息進(jìn)行比對(duì)和運(yùn)算。

控制模塊根據(jù)自檢程序運(yùn)行后獲得的車箱尺寸信息自動(dòng)計(jì)算并優(yōu)化裝車順序和物料擺放方向，并向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送裝車指令依次裝車。所述裝車順序?yàn)椋簭能囅涓┮暯嵌瓤礊閺纳系较?、從左至右盛裝第一行物料，當(dāng)?shù)谝恍形锪涎b車完畢后，第二行物料則采用從右至左盛裝，直到第一層物料裝車完畢，并開始第二層物料裝車。所述物料擺放方向?yàn)椋簩⑽锪系拈L(zhǎng)邊或者寬邊與車箱的側(cè)壁對(duì)齊，即擺放分為橫放和縱放?？刂颇K自動(dòng)計(jì)算上述擺放方式和裝車順序，并將裝車過(guò)程中機(jī)械臂行程最短，裝車時(shí)間最少的裝車方案確定為實(shí)際裝車方案，并進(jìn)行執(zhí)行，直到裝車完畢。

特別值得說(shuō)明的是：EPC控制器的裝填程序可自定義，包含但不限于上述裝填方式，且EPC控制器屬于現(xiàn)有的產(chǎn)品，故而，在此對(duì)該控制器的內(nèi)部邏輯計(jì)算原理不再贅述，關(guān)于傳感裝置可采用包含但不限于激光傳感器、紅外傳感器在內(nèi)的中任意一種，只要能夠精準(zhǔn)讀取到位置距離的均可實(shí)現(xiàn)。

實(shí)施例2：

為了進(jìn)一步明確并提高所述傳感裝置的精度，縮短反應(yīng)時(shí)間周期，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，結(jié)合附圖1-7所示，本發(fā)明特別采用下述結(jié)構(gòu)，所述傳感裝置包括安裝在下料箱4靠近所述機(jī)械臂3一側(cè)的第一傳感器201、與第一傳感器201所在面對(duì)應(yīng)面上安裝的第三傳感器203、安裝在底部的第五傳感器205，以及安裝在沿物料輸送方向左側(cè)的第四傳感器204和右側(cè)的第二傳感器202，且上述傳感器均為紅外線距離傳感器。

為了進(jìn)一步明確并提高所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的精度，縮短反應(yīng)時(shí)間周期，以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性，優(yōu)選地，本發(fā)明特別采用下述結(jié)構(gòu)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂縱向來(lái)回移動(dòng)的第一伺服驅(qū)動(dòng)單元101、用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂橫向來(lái)回移動(dòng)的第二伺服驅(qū)動(dòng)單元102、用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)的第三伺服驅(qū)動(dòng)單元103、用于驅(qū)動(dòng)下料箱4相對(duì)于機(jī)械臂3水平伸縮的第四伺服驅(qū)動(dòng)單元104、用于驅(qū)動(dòng)下料箱4水平轉(zhuǎn)動(dòng)的第五伺服驅(qū)動(dòng)單元105、用于驅(qū)動(dòng)下料箱4橫向滾動(dòng)的第六伺服驅(qū)動(dòng)單元106、用于驅(qū)動(dòng)下料箱4進(jìn)行下料的伸縮氣缸107，以及用于將物料與下料箱基準(zhǔn)側(cè)對(duì)齊的電動(dòng)推板108。

優(yōu)選地，所述檢測(cè)裝置包括用于檢測(cè)機(jī)械臂3縱向移動(dòng)位移量的第一位置傳感器302和用于檢測(cè)機(jī)械臂3橫向移動(dòng)位移量的第二位置傳感器303。

優(yōu)選地，所述控制模塊為EPC控制器。

工作原理：

當(dāng)機(jī)械臂3處于起始位置并進(jìn)行同一行物料裝車時(shí)，以從左往右依次裝車為例。首先，EPC控制器同時(shí)向第三伺服驅(qū)動(dòng)單元103和第五伺服驅(qū)動(dòng)單元105發(fā)送相同旋轉(zhuǎn)角度a，旋轉(zhuǎn)方向相反的驅(qū)動(dòng)指令信號(hào)，此時(shí)機(jī)械臂3旋轉(zhuǎn)的方向?yàn)楦┮暤哪鏁r(shí)針，下料箱4下第五伺服驅(qū)動(dòng)單元105的驅(qū)動(dòng)下的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針，直到第三傳感器203、第二傳感器202傳感距離等于EPC控制器預(yù)設(shè)的最小安全距離停止任何動(dòng)作；此時(shí)，EPC控制器向用于驅(qū)動(dòng)下料箱4進(jìn)行下料的伸縮氣缸107的驅(qū)動(dòng)源發(fā)送指令，打開位于下料箱4下方的下料板，完成一件物料的裝車。EPC控制器再向伸縮氣缸107的驅(qū)動(dòng)源發(fā)送指令關(guān)閉下料箱4下方的下料板，然后立即同時(shí)向第三伺服驅(qū)動(dòng)單元103和第五伺服驅(qū)動(dòng)單元105發(fā)送相同旋轉(zhuǎn)角度a，旋轉(zhuǎn)方向相反的驅(qū)動(dòng)指令信號(hào)，此時(shí)機(jī)械臂3旋轉(zhuǎn)的方向?yàn)楦┮暤捻槙r(shí)針，下料箱4下第五伺服驅(qū)動(dòng)單元105的驅(qū)動(dòng)下的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針，下料箱4向右水平偏轉(zhuǎn)的水平距離為物料包在第一行裝車方向所在邊長(zhǎng)的數(shù)值，以此類推，逐一裝車。

為了詳述本發(fā)明的裝車流程、順序和原理，下面結(jié)合上述控制系統(tǒng)即機(jī)械臂3的結(jié)構(gòu)，對(duì)本發(fā)明的裝車控制方法進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。

結(jié)合附圖1-12所示，一種自動(dòng)物料裝車機(jī)械臂控制系統(tǒng)的控制方法，通過(guò)上述控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)物料的自動(dòng)裝車堆垛，具體包括如下步驟：

(一)所述控制系統(tǒng)自檢，并在顯示系統(tǒng)上顯示控制系統(tǒng)狀態(tài)；

(二)用戶通過(guò)編輯系統(tǒng)輸入物料數(shù)據(jù)信息，所述物料數(shù)據(jù)信息包括物料的單個(gè)外形尺寸、重量以及所需物料總量信息；

(三)所述機(jī)械臂3帶動(dòng)下料箱4沿著車箱軸線方向做直線水平移動(dòng)和豎直直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)傳感裝置獲取的車箱各個(gè)位置的長(zhǎng)寬高信息獲得車箱容積數(shù)據(jù)并記錄在控制模塊中；

(四)控制模塊通過(guò)將步驟(二)中的物料數(shù)據(jù)信息與步驟(三)中獲取的車箱容積數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，獲得物料裝車的排列順序和裝車數(shù)量；

(五)控制模塊通過(guò)步驟(三)獲取的車箱長(zhǎng)寬信息確定車箱長(zhǎng)度方向的中軸線并通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)移動(dòng)和調(diào)整機(jī)械臂3使機(jī)械臂3長(zhǎng)度方向的中軸線投影與所述車箱長(zhǎng)度方向的中軸線對(duì)齊重合，控制模塊記錄為起始位置；

(六)控制模塊按照步驟(四)中所述的排列順序向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送裝車指令，通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂3和下料箱4將物料進(jìn)行依次裝車，直到物料裝車數(shù)量等于步驟(二)中輸入的物料總量信息，控制模塊自動(dòng)停止發(fā)送裝車指令并自動(dòng)回到步驟(五)中所述的起始位置。

優(yōu)選地，如圖3-5、7所示，所述步驟(三)中的車箱長(zhǎng)寬高信息獲取具體為：所述機(jī)械臂3帶動(dòng)下料箱4沿著車箱軸線方向做直線水平移動(dòng)，直到第一傳感器201或者第三傳感器203傳感的距離值等于控制模塊設(shè)定的安全距離值時(shí)停止動(dòng)作；同時(shí)機(jī)械臂3帶動(dòng)下料箱4沿豎直方向做直線運(yùn)動(dòng)，直到第一傳感器201、第二傳感器202、第三傳感器203和第四傳感器204均出現(xiàn)檢測(cè)距離數(shù)據(jù)無(wú)效時(shí)時(shí)停止動(dòng)作，并記錄每一個(gè)傳感器第一次出現(xiàn)傳感距離數(shù)據(jù)無(wú)效時(shí)第五傳感器205所傳感的距離值，作為對(duì)應(yīng)車箱側(cè)面的最高欄板高度；

車箱長(zhǎng)度值等于所述第一傳感器201傳感的直線距離、第三傳感器203傳感的直線距離與下料箱4的寬度數(shù)值之和；

車箱寬度值等于所述第二傳感器202傳感的直線距離、第四傳感器204傳感的直線距離與下料箱4的長(zhǎng)度數(shù)值之和；

車箱高度值等于所述第五傳感器205傳感的直線距離。

優(yōu)選地，所述排列順序?yàn)槲锪显谲囅渲胁捎脵M向盛裝或者縱向盛裝中單層排列物料數(shù)量的最大值，逐行逐層堆垛裝車且相鄰兩行物料堆垛之間的堆垛順序相反進(jìn)行。

優(yōu)選地，如圖11-12所示，所述步驟(五)中起始位置的確定具體包括以下步驟：

5.1下料箱4首先移動(dòng)到車箱一端，EPC控制器分別記錄該時(shí)刻第二傳感器202獲取的下料箱4距離車箱的直線距離L2和第四傳感器204獲取的下料箱4距離車箱的直線距離L3；

5.2下料箱4移動(dòng)到車箱另一端，EPC控制器分別記錄該時(shí)刻第二傳感器202獲取的下料箱4距離車箱的直線距離L4和第四傳感器204獲取的下料箱4距離車箱的直線距離L5；

5.3通過(guò)對(duì)比ΔL1＝L2-L3與ΔL2＝L4-L5的數(shù)值關(guān)系獲得車箱沿長(zhǎng)度方向的中軸線與機(jī)械臂3中軸線的投影之間的關(guān)系，EPC控制器向第三伺服驅(qū)動(dòng)單元103發(fā)出指令調(diào)整機(jī)械臂3向平行于車箱中軸線方向偏轉(zhuǎn)角度，同時(shí)，EPC控制器向第二伺服驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出指令調(diào)整機(jī)械臂3向車箱中軸線一側(cè)移動(dòng)，直到L2-L3，L4＝L5，ΔL1＝ΔL2＝0，此時(shí)機(jī)械臂3停止動(dòng)作，EPC控制器將此時(shí)位置標(biāo)記為起始位置。

附圖11中所示k1和k2分別為機(jī)械臂3在裝配同一行相鄰兩包物料的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)圖，R表示機(jī)械臂3的長(zhǎng)度，即旋轉(zhuǎn)時(shí)的半徑；O為機(jī)械臂3的旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述步驟(六)中控制模塊按照步驟(四)中所述的排列順序向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送裝車指令，具體包括：

6.1EPC控制器向第三伺服驅(qū)動(dòng)單元103發(fā)送旋轉(zhuǎn)指令，同時(shí)EPC控制器向第五伺服電驅(qū)動(dòng)單元105發(fā)送與第三伺服驅(qū)動(dòng)單元103相同旋轉(zhuǎn)角度，相反旋轉(zhuǎn)方向的指令，直到第三傳感器203、第二傳感器202或第四傳感器204傳感距離等于EPC控制器預(yù)設(shè)的最小安全距離停止任何動(dòng)作；

6.2EPC控制器向升降機(jī)構(gòu)2發(fā)送指令控制機(jī)械臂3升降，同時(shí)向第六伺服驅(qū)動(dòng)單元106發(fā)送指令控制下料箱4橫向滾動(dòng)，且機(jī)械臂3升降偏轉(zhuǎn)角度與下料箱4橫滾角度方向相反，角度相等，直到第五傳感器205傳感的直線距離等于EPC控制器預(yù)設(shè)的下料高度值后停止動(dòng)作；

6.3EPC控制器向控制電動(dòng)推板108的伺服單元發(fā)送推料指令，直到物料與下料箱4內(nèi)壁接觸；

6.4EPC控制器向控制伸縮氣缸107的伺服單元發(fā)送送料指令，下料箱4的下料板打開，物料自動(dòng)落入車箱指定位置；

6.5EPC控制器根據(jù)單件物料沿車箱寬度方向擺放的尺寸數(shù)據(jù)L1計(jì)算出擺放同一行下一物料的機(jī)械臂3的偏轉(zhuǎn)角度a，計(jì)算公式如下：

如圖11-12所示，其中，L₁為裝車物料沿車箱寬度方向的外形尺寸值；

L₀為裝車物料沿車箱長(zhǎng)度方向的外形尺寸值；

O₁O為下料箱位于起始位置時(shí)，第一傳感器的傳感距離值；

R為機(jī)械臂的長(zhǎng)度值；

6.6EPC控制器向第一伺服驅(qū)動(dòng)單元101發(fā)送指令，驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂3沿物料裝車順序的第二行縱向后退L₀，并按照第一行的裝車順序的相反方向進(jìn)行裝車，同一行的下一物料的裝配偏轉(zhuǎn)角度a的計(jì)算方法與步驟6.5相同，直到第一傳感器201、第二傳感器202或第四傳感器204傳感距離均等于EPC控制器預(yù)設(shè)的最小安全距離，停止動(dòng)作，完成第一層物料安裝；

6.7EPC控制器向升降機(jī)構(gòu)2發(fā)送上升指令，直到下料箱4的上升高度等于單一物料的外形高度值，升降機(jī)構(gòu)2停止動(dòng)作；再重復(fù)上述步驟6.1-6.6的裝配過(guò)程，直到實(shí)際裝配物料數(shù)量等于步驟(四)中所述的裝車數(shù)量時(shí)，停止所有動(dòng)作，完成物料裝車。

值得說(shuō)明的是：當(dāng)機(jī)械臂3帶動(dòng)下料箱4進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，所述下料箱4在縱向運(yùn)動(dòng)的軌跡是以機(jī)械臂3為半徑所畫的圓，由于在物料裝車的堆垛過(guò)程中，第一層物料與第二層物料的擺放位置和面積都是相同的。因此，當(dāng)機(jī)械臂3從水平姿態(tài)向上或者向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，下料箱4的投影與機(jī)械臂3的投影距離逐漸減小，同一位置的不同層次的物料應(yīng)該放在同一位置才能實(shí)現(xiàn)裝車堆垛的整齊度，因此，需要一個(gè)上升或者下降前后的水平距離偏移量的補(bǔ)償(如圖10中的EF線段)。

已知量有線段CE，即等于相鄰兩層物料之間的直線距離，等于物料的高度，等于下料箱4上升或下降的高度；已知線段OC＝OF＝R＝機(jī)械臂的長(zhǎng)度；由此可知，

EF²＝(2DF)²-CE² ④

OD²＝OF²-DF² ⑤

由上述等式①-⑤可得關(guān)系等式：

其中，CE已知，并等于物料外形高度尺寸；

OF已知，等于機(jī)械臂的長(zhǎng)度R；

根據(jù)上述公式⑥可得出線段DF的長(zhǎng)度，其中，

根據(jù)勾股定理可知

根據(jù)公式⑥和⑧可知，線段CE與EF之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，故而，當(dāng)向EPC控制器輸入物料的長(zhǎng)寬高信息時(shí)，EPC控制器可自動(dòng)根據(jù)其物料的高度尺寸根據(jù)上述公式⑥和⑧獲得EF的長(zhǎng)度，并向第一伺服驅(qū)動(dòng)單元101發(fā)送縱向回退指令，直到第一位置傳感器302讀取到移動(dòng)的直線距離等于線段EF的長(zhǎng)度值時(shí)停止動(dòng)作，并按照步驟6.4進(jìn)行下料，依次類推，逐件物料裝車。

同理，當(dāng)機(jī)械臂3需要橫向水平移動(dòng)時(shí)，EPC控制器向第二伺服驅(qū)動(dòng)單元102發(fā)出向右或者向左移動(dòng)的指令，假定指令驅(qū)動(dòng)距離為x，當(dāng)?shù)诙恢脗鞲衅?03讀取到實(shí)際移動(dòng)直線距離等于x時(shí)，停止移動(dòng)動(dòng)作，重復(fù)上述步驟6.4進(jìn)行下料。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。