手机盖板玻璃和液晶屏自动装配系统的制作方法

本实用新型涉及手机装配技术，涉及手机盖板玻璃和液晶屏自动装配系统。

背景技术：

手机屏幕主要分为盖板玻璃和液晶屏两个部分，在手机屏幕的生产流程中，需要分别对盖板玻璃和液晶屏进行贴合，以起到保护液晶屏的作用。盖板玻璃和液晶屏的装配流程是手机屏幕生产流程中的一个重要环节，现有的装配技术多采用真空加压进行装配的工艺，但是在这项工艺中手机的盖板玻璃和液晶屏的装配依赖于人工进行，其多采用模具进行盖板玻璃和液晶屏的校对。这种技术一方面要求盖板玻璃及液晶屏大小要与模具相匹配，另一方面它是一个半自动化的工艺，需要人工进行校对，投入成本和人力相对较高。

技术实现要素：

为此，本实用新型提出一种自动化，高精度的手机屏装配系统。

具体方案如下：手机盖板玻璃和液晶屏自动装配系统，包括操作台主体、气动模块、控制模块，所述的操作台主体包括载物台、第一驱动轴、第二驱动轴、第三驱动轴、第一电机、第二电机、第三电机、吸盘装置、第四电机以及多个摄像头，所述的载物台上放置待装配的液晶屏以及盖板玻璃，所述的第一驱动轴以及第二驱动轴设置在载物台的下方，所述的第一电机、第二电机分别驱动第一驱动轴、第二驱动轴以实现载物台的水平移动，所述的第三驱动轴位于载物台上方，所述的第三电机驱动第三驱动轴竖直移动，所述的吸盘装置设置在第三驱动轴上，以吸附待装配的盖板玻璃，所述的第四电机驱动吸盘装置转动，所述的多个摄像头位于载物台上方；

所述的气动模块电连接至吸盘装置，控制吸盘装置吸放待装配的盖板玻璃；

所述的控制模块包括第一伺服驱动控制器、第二伺服驱动控制器、上位机、PLC控制器，所述的第一伺服驱动控制器通过串口线连接至PLC控制器，所述的第二伺服驱动控制器通过串口线连接至PLC控制器，所述的上位机通过串口线连接至PLC控制器，所述的PLC控制器通过串口线连接至第一电机、第二电机、第三电机、第四电机以及多个摄像头。

进一步的，所述的气动模块包括空气压缩机、调压过滤阀、电磁阀、空气过滤器以及真空发生器，所述的空气压缩机、调压过滤阀、电磁阀、空气过滤器以及真空发生器依次管道连接。

进一步的，所述的多个摄像头包括一单目USB摄像头以及一双目以太网摄

像头。

进一步的，所述的载物台为一冷光源的背光板。

本实用新型相比于现有的人工操作生产方案，能够提高较多的经济收益。同时只需要定期检修，就可以实现误差小稳定性高的生产制造，减小企业劳动力成本，提高了生产效益，有助于实现手机屏生产过程的全自动化。利用单双目结合的摄像头测算角点，以此来代替模具的使用，从而从根本上解决了模具的“求不能供”现象，此外，双目摄像头的双目间距及焦距是可调的，可以根据不同的屏幕大小上的需求来进行调整，具有良好的适应性，大大提高了企业的竞争力和竞争水平。本实用新型具有较高的可移植性，能够根据不同需求应用于不同的行业或不同的领域，具有良好的延展性。

附图说明

图1是本实用新型控制模块及操作台主体示意图；

图2是本实用新型的气动模块示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

参照图1以及图2所示，本实用新型的手机盖板玻璃和液晶屏自动装配系统包括操作台主体10、控制模块20、气动模块30。本实施例中操作台主体10包括用于放置盖板玻璃40和液晶屏50的背光板载物台100、控制载物台100水平移动的水平驱动轴102、带动水平驱动轴102运转的水平驱动电机101、位于载物台100上方的竖直驱动轴103、带动竖直驱动轴103运转的竖直驱动电机108、设置在竖直驱动轴103上的吸盘装置105、用于图像捕捉的单目摄像头107和双目摄像头108以及控制吸盘装置105转动的角度电机104。其中驱动轴102包括两分别用于控制载物台100在水平面左右方向移动的X轴（未示出）以及控制载物台100在水平面前后方向移动的Y轴，对应的分别有驱动电机对X轴以及Y轴驱动，上下移动的竖直驱动轴103记为Z轴。本实施例中控制模块20包括上位机201、PLC控制器202、用于驱动X、Y、Z三轴电机的第一伺服驱动器203、用于驱动Z轴转动电机的第二伺服驱动器204，另外还包括个开关电源205、稳压电源206以及总开关207。本实施例中气动模块30由空气压缩机301、调压过滤阀302、电磁阀303、空气过滤器304、真空发生器305、转接头306组成。空气压缩机301用于为整个气动模块提供压缩空气；调压过滤阀302用于过滤及调整由空气压缩机提供的压缩空气；电磁阀303用于调整气压的方向；空气过滤器304用于过滤吸气时从大气吸入的粉尘和水分，防止气管堵塞；真空发生器305用于产生负压抽取气体，使吸盘装置105能够吸附手机屏。

本实施例中上位机201界面由VB语言编写，由按钮控件，文本框控件，串口控件，定时器控件等共同组成，界面可主要分成四大模块，分别是：PLC数据收发控制模块，手动分步调试模块，自动运行模块和单目实时监控模块,其中，PLC数据收发控制模块用于发送脉冲、方向数据，并读取PLC内部数据寄存器的数据，以监控数据是否正常，附带有PLC急停的按钮，防止程序有误对设备造成损坏；手动分步调试模块用于管理人员对设备进行定期检测和维护，以及运动过程的整改等，方便管理人员的调试；自动运行模块用于操作人员运行装配全过程，通过勾选自动运行窗口，设备将按照预定的程序步骤运行，并可随时通过退勾选来停止设备的自动运行，操作简洁快速；单目实时监控模块是对单目摄像头拍摄到的图像的实时观察监控，既可以直接保存任意时刻捕获的图像，也可以了解运行过程中物件的实时状态，一旦发现异常可在第一时间进行处理。

上位机201和PLC控制器202通过MODBUS协议进行通讯，采用的是ASCAII码模式，通过发送完整的报文进行数据的交互。其中，报文由“起始位”、“站号”、“功能码”、“地址位”、“数据位”、“校验码”和“结束位”共同组成。当串口读取报文，读到“起始位”时，则串口会告诉系统开始读取该段报文；接着通过“站号”告诉系统这段报文是要发送给系统中的哪个子系统，谁来读取；然后由“功能码”告诉系统要做什么，例如读数据或者写数据，并且由“地址位”告诉系统要对系统里的哪一个设备操作，例如M继电器或者D寄存器；紧接着由“数据位”来告诉系统该怎么做，写入什么数据，再通过“校验位”来计算前面的报文内容并且分析是否和接收到的报文一致，一致则接收执行，不一致则反馈并要求重新发送该段报文；最后串口读取到“结束位”时，会告诉系统一段报文已经结束，等待下一段报文开始。

上位机发送的数据为精确到±0.1mm和±0.1°的数据。通过将图像处理得到的数据存储在文本文档中，上位机以VB语言编写程序，当运行至读取数据环节时，程序内部根据指定的路径找到对应的文本文档，并逐行读取有效数据，同时在上位机的文本框控件中显示读取到的数据。当文本框控件有数据变化时，程序内部自动判断数据的正负性和数据的大小，同时根据正负决定各轴的运动方向，根据数据绝对值大小决定运动量。此外，通过设定定时器控件来不断读取PLC相关寄存器里面的数据，将数据反馈回上位机201，由文本框控件显示，使用户能根据反馈的数据情况进行调整。

本实施例中的操作台主体10的具体运行过程如下：

（1）运行上位机201，选择自动运行， X、Y、Z三个轴各自自动进行复位，X轴复位至左侧，Y轴复位至前方，Z轴复位至上方，通过光电限位开关来确定各轴复位的最终位置。

（2）完成自动复位后，将盖板玻璃40和液晶屏50同时置于载物台上，上位机确认进行定位，X、Y、Z三轴移动，使盖板玻璃40首先到达单目摄像头107的工作区下，通过上位机201进行拍照，获取图像并保存，然后由计算机内部对图像进行处理，获取特征点并存储所需数据。X轴移动，使液晶屏50到达摄像头下方的工作区。拍照保存后，经过与盖板玻璃40相同的处理过程，得到相关数据。

（3）上位机201发出位置指令移动X、Y轴，使盖板40到达吸盘装置105的下方，确认单目图像处理数据已获取，自动读取图像处理所得到的数据，并发送指令控制X、Y轴，使盖板玻璃40的中心点到达吸盘装置105正下方，降下Z轴，吸盘装置105和盖板玻璃40接触，电磁阀开启，吸气管道导通，吸盘装置105吸附盖板玻璃40，Z轴升起，X、Y轴再移动，使盖板玻璃40的中点与工作区的中点重合，角度轴旋转，使盖板玻璃40的对角线与工作区的水平线重合，Z轴下降，电磁阀关闭，吸盘装置105释放盖板玻璃40后Z轴回升。X轴移动，将液晶屏50送至吸盘装置105下方。通过上位机201自动控制，以与盖板玻璃40相同的运动过程，使液晶屏50的中心与所在工作区的中心重合，同时液晶屏50对角线与所在工作区的水平线重合，完成单目的初步校验。

（4）单目初步校验后将进行双目的精准校验，由双目摄像头108分别拍摄液晶屏50的一组对角的图像并存储，再依次对图像进行处理获取角点相关数据。X轴移动将盖板玻璃40送至双目摄像头108工作区下，同理获取角点数据并存储。

（5）由图像处理程序进行数据处理，确认完成处理后上位机自动读取处理结果，控制Z轴降下，电磁阀303开启，吸气管道导通，吸盘装置105吸附盖板玻璃40，Z轴回升。X轴移动使液晶屏50到达盖板玻璃40下方，由上位机201发送数据对X、Y轴进行细微调整，使液晶屏50的对角线中点与盖板玻璃40的对角线中点重合，同时角度轴旋转，使液晶屏50的对角线与盖板玻璃40的对角线重合。Z轴下降，盖板玻璃40与液晶屏50贴合，电磁阀关闭，吸盘装置105释放盖板玻璃40，Z轴回升。最后各轴自动进行复位工作，等待取走贴合完成的手机屏和放置下一组工件。

本实施例的控制模块中，各驱动轴伺服电机的控制模式分为速度模式、扭矩模式和位置模式。速度模式是直接对转动速度进行控制；扭矩模式是直接对扭矩进行控制；位置模式是直接控制电机转动的圈数。相比而言，位置模式更符合控制要求。在位置模式中又分为Pt模式和Pr模式（即端子脉冲输入模式和内部寄存器输入控制模式），两种模式都能对转动圈数进行精准的控制，但Pr模式下的发送脉冲需要从内部寄存器逐级调用，并以触发方式控制其转动，需要间隔发送周期，运转过程会出现卡顿情况。相较于Pr模式，Pt模式是直接由脉冲端子接收和发送PLC所给的脉冲，不需要内部调用，不存在间隔问题，使整个运转过程更加流畅。为保证手机屏的贴合精度，同时使整个操作过程更加流畅，本发明最终选择了伺服电机下的Pt模式。在Pt模式模式下，通过设置电子齿轮比为128：1来达到脉冲端子每输出1W脉冲，伺服电机转动一圈的效果，相对应的载物台移动距离为5mm。例如，要移动的距离为X mm，设所需转动圈数为Y圈，则Y=X/5，上位机输入Y的值后，电机即可精准的转动，误差范围为±0.1mm。角度控制轴的电子齿轮比设置是128：36，即脉冲端子每输出36W脉冲，角度控制轴转动360度，误差范围为±0.1度。

开关电源205分别为双目摄像头108、PLC控制器202、第一伺服驱动器203、第二伺服驱动器204提供12/24V电压；开关207用于控制总电路的连通与关断，同时预防过载、短路等突发状况可能造成的危险。

伺服驱动器通过CN1口和PLC进行连接。CN1的接线主要用于脉冲信号和方向信号的输入，本发明根据PLC的型号选择开集极NPN型设备，使用驱动器内部电源供电。本发明中的CN1的接线方案需要短接17、35、39三个端子；使用37端子接收控制电机转动方向的信号；使用41端子接收脉冲，并识别脉冲频率和脉冲数（脉冲频率控制电机的转动速度，脉冲数控释电机的转动圈数）。例如，在本实施例中37端子接收到一个低电平，41端子接收到一个脉冲数为10W，频率为5000的脉冲，则电机会以5000Hz的频率正向转动10圈后停止。同时为了配合控制方式与接线方式的选择，利用ASDA_Soft软件直接对伺服驱动器的内部参数进行修改（仅修改一次即可，断电后仍可保存设置）。

本实施例中气动模块30中的电磁阀303为三位五通型电磁阀，其内部为一个密封的腔体，在腔体的下部开有三个通孔，上部开有两个通孔。选取下部中央的通孔为进气孔，以消音器堵住其他两个通孔，将上部的两个通孔作为出气孔。电磁阀303的腔体内部有一个铁芯，其两端为电磁线圈，当任意一端通电后，电磁线圈将会吸附铁芯，使铁芯处于不同位置，以此来控制各个通孔的导通与关断。如要是由左端通孔输出气压，则控制右端的电磁线圈得电，使电铁芯被吸附至右端，由此气压就可经左端通孔输出。

真空发生器306是一种常用的可产生负压的装置。真空发生器306的内腔内有多个通孔，当压缩空气由进气孔进入后，真空发生器306会在内部产生真空，引导腔内所有气流由排气孔排出，根据流体压强的原理（流体流速快的部分压强较小），工作孔会产生负压使吸盘装置105吸附盖板玻璃40。

本实用新型利用单双目结合的摄像头测算角点，以此来代替模具的使用，从而从根本上解决了模具的“求不能供”现象，此外，双目摄像头的双目间距及焦距是可调的，可以根据不同的屏幕大小上的需求来进行调整，具有良好的适应性，大大提高了企业的竞争力和竞争水平。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。