一种自动化在线插件控制系统、实现方法和插件机构与流程

本发明涉及电子电能表生产制造行业技术领域，且更具体地涉及一种自动化在线插件控制系统、实现方法和插件机构。

背景技术：

电能已成为人类社会赖以生存和发展必不可缺少的一种重要能源，人类的所有活动几乎都与电有密切的关系，因此，在目前市场上，电能表的需求就显得非常旺盛。在电子电能表生产行业中，就需要大量生产电能表来满足当前用户的需要。在电能表生产、制造过程中，离不开ｐｃｂ印刷电路板，ｐｃｂ印刷电路板是组成电能表以及以其电子设备的重要部分，由于ｐｃｂ印刷电路板是电子元器件的支撑体，也是电子元器件电气连接的载体，在其上插接元器件时，就要求非常高的准确度。在ｐｃｂ印刷电路板上插接液晶、背光件、二极管时，就需要对来料进行识别，通过识别来料下达控制命令，目前市场上尚未出现兼容多种部件并对来料实现自动化识别，进而发出不同类型的控制命令的在线插件控制系统。

目前市场上出现的机械作业仍然为单机插件，每种类型的元件都需要人工单独送料，通过人工作业进行加载pcb印刷电路板,这种方式需要投入大量的人力成本，使得整体生产效率低下，这就需要一种自动化插件装置来替代传统的作业。

技术实现要素：

针对上述技术的不足，本发明公开一种自动化在线插件控制系统、实现方法和插件机构，能够在无人干预的情况下完成液晶、背光件、二极管的自动化在线识别、控制和插件，效率高，无需人工值守，缩短了检测时间，节约人力成本，提高了工作效率。

本发明采用以下技术方案：

一种自动化在线插件控制系统，包括计算机系统，其中所述计算机系统包括：

控制单元，用于控制各个执行机构的运动；并且所述控制单元包含：

机械手控制单元，用于控制机械手在空间范围内的运动；

支撑装置控制单元，用于控制支撑装置上下运动；

皮带输送线控制单元，用于驱动皮带输送线运动；

送料机构控制单元，用于控制送料机构执行送料动作；

剪脚控制装置，用于控制剪脚装置执行剪脚动作；

所述计算机系统连接有图像采集单元，用于采集现场图像信息，并将采集的图像信息送至数据库进行保存、管理，并且所述计算机系统还包括：

数据库，用于存储所述图像采集单元采集的图像信息和控制单元的控制信息；

比对单元，其内设置有标准图像信息模板，用于对比所述图像采集单元采集的图像信息；

识别单元，其内设置有计算程序，用于识别所述比对单元比对的数据信息。

作为本发明进一步的技术方案，所述图像采集单元为工业ccd摄像机。

作为本发明进一步的技术方案，所述机械手控制单元包括ｘ轴伺服电机，用于驱动所述机械手在ｘ轴方向上运动；ｙ轴伺服电机，用于驱动所述机械手在ｙ轴方向上运动；和ｚ轴气缸，用于驱动所述机械手在ｚ轴方向上运动。

作为本发明进一步的技术方案，所述支撑装置控制单元包括支撑驱动气缸。

作为本发明进一步的技术方案，所述送料机构控制单元包括振动盘驱动器。

作为本发明进一步的技术方案，所述剪脚控制装置包括剪脚气缸，所述剪脚气缸为微型气缸。

作为本发明进一步的技术方案，所述数据库为mysql、sqlserver、oracle、sybase和db2中的任意一种。

作为本发明进一步的技术方案，所述比对单元为基于电子元器件一致性对比模板的比对单元。

本发明还采用以下技术方案：

一种利用上述自动化在线插件控制系统实现控制的方法，包括以下步骤：

（s1）图像采集单元采集现场pcb图像信息；

利用工业ccd摄像机获得视频图像数据，作为图像识别和分析的原始数据依据；

（s2）所采集到的图像信息被保存数据库中；

（s3）在数据库中调取采集的数据，通过比对单元进行比对分析；

（s4）识别单元对比对单元分析的结果进行识别；

在步骤（s3）和（s4）中，所述比对单元比对和识别的方法为：

（31）建立电路板元器件图像信息标准模板；对pcb印刷电路板上的电子元器件进行建模，填写详细的电子元器信息，作为标准电路板图像信息使用；

（32）调取数据库中存储的拍摄图像信息；

（33）电子元器件检测、比对；

利用图像采集单元采集的图像数据，分别与建立的电路板元器件图像信息标准模板进行对比，找到类似图像进行锁定，然后根据锁定图像检测出电子元器件型号、大类别，最后显示出合格的图标指示值，从而能判断出需要插入哪类的插入件，实现电子元器件的粗略识别；

（41）采用ocr+opencv方法对电子元器件分类；基于ocr+opencv方法使用对应的检测灰度图像处理法，实现电子元器件的精细分类；最终确定具体需要插入哪些电子元器件；

（42）输出比对结果；最后输出确定插入到pcb电路板的电子元器件；

（s5）控制单元读取识别单元识别出的结果；控制单元根据读取的输出比对结果，对各个控制部件进行选择；

（s6）控制单元对结构部件进行控制，最终实现自动化在线插件控制。

本发明还采用以下技术方案：

一种利用上述自动化在线插件控制系统的插件机构，其中所述机构所述包括工作台，所述工作台上设置有皮带输送线，用于传输ｐｃｂ印刷电路板；插件载具，用于承载pcb印刷电路板；所述工作台下方设置有支撑装置，用于在插件时支撑ｐｃｂ印刷电路板；所述工作台上方设置有机械手，所述机械手下方设置有送料机构，所述送料机构用于提供插入ｐｃｂ印刷电路板的液晶、背光件、二极管，所述送料机构连接有送料轨道，所述送料轨道用于传输所述送料机构输送出的液晶、背光件、二极管，并且所述送料机构处于所述机械手和所述支撑装置之间，其中：所述送料机构为振料盘，所述振料盘以振动的方式输送液晶、背光件、二极管；所述微型气缸携待有刀具，用于剪切较长的液晶、背光件、二极管引脚；所述机械手为三轴联动机械手，所述机械手连接有插件机构；所述插件机构包含气动手指，用于抓取液晶、背光件、二极管并将液晶、背光件、二极管插入ｐｃｂ印刷电路板上的插件孔中。

积极有益效果：

本发明采用振料盘供料，通过振料盘产生的高频振动从所述振料盘中抖出，使得液晶、背光件、二极管沿着所述振料盘的振动轨迹运行，将液晶、背光件、二极管调整到适宜插件状态，满足液晶、背光件、二极管的送料的需求；

本发明通过在振料盘连接的送料轨道的轨道末端设置微型气缸，将微型气缸携待有刀具来剪切较长的液晶、背光件、二极管引脚，使得液晶、背光件、二极管适应ｐｃｂ印刷电路板插件插入的需要；

本发明通过在机械手上设置气动手指，满足液晶、背光件、二极管的抓取需求；

本发明通过在流水线线体底部设置支撑装置，使得在插入液晶、背光件、二极管时，使得支撑装置能够支撑ｐｃｂ印刷电路板，避免由于ｐｃｂ印刷电路板悬空而造成插入时不稳定；

本发明采用一致性比对方法实现电子元器件的粗筛选，基于ocr+opencv方法使用对应的检测灰度图像处理法，最实现电子元器件的精细分类，最后通过控制单元读取识别单元识别出的结果；控制单元根据读取的输出比对结果，对各个控制部件进行选择；

通过采用上述技术方案，本发明能够在无人干预的情况下完成液晶、背光件、二极管的自动化在线识别、控制和插件，效率高，无需人工值守，缩短了检测时间，节约人力成本，提高了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1为本发明一种自动化在线插件控制机构的结构示意图；

图2为本发明一种自动化在线插件控制系统实现方法的流程示意图；

图3为本发明一种自动化在线插件控制系统比对和识别方法的流程示意图。

图4为本发明一种自动化在线插件控制系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，图1为本发明一种自动化在线插件控制机构的结构示意图，包括计算机系统，其中所述计算机系统包括：

控制单元，用于控制各个执行机构的运动；并且所述控制单元包含：

机械手控制单元，用于控制机械手在空间范围内的运动；

支撑装置控制单元，用于控制支撑装置上下运动；

皮带输送线控制单元，用于驱动皮带输送线运动；

送料机构控制单元，用于控制送料机构执行送料动作；

剪脚控制装置，用于控制剪脚装置执行剪脚动作；

在具体实施例中，上述控制单元可以为基于plc控制系统的控制单元，通过计算机系统发布控制命令，使得控制单元对各个单元分发控制信息，满足多种不同控制的需求。

所述计算机系统连接有图像采集单元，用于采集现场图像信息，并将采集的图像信息送至数据库进行保存、管理，并且所述计算机系统还包括：

数据库，用于存储所述图像采集单元采集的图像信息和控制单元的控制信息；

比对单元，其内设置有标准图像信息模板，用于对比所述图像采集单元采集的图像信息；

识别单元，其内设置有计算程序，用于识别所述比对单元比对的数据信息。

在本发明中，所述图像采集单元为工业ccd摄像机，通过工业ccd摄像机采取现场信息。

在本发明中，所述机械手控制单元包括ｘ轴伺服电机，用于驱动所述机械手在ｘ轴方向上运动；ｙ轴伺服电机，用于驱动所述机械手在ｙ轴方向上运动；和ｚ轴气缸，用于驱动所述机械手在ｚ轴方向上运动。在具体实施例中，本发明为三轴联动机械手，采用三轴联动机械手能够在三维空间范围中的自由运动，适用抓取每个空间和位置的来料。

在本发明中，所述支撑装置控制单元包括支撑驱动气缸。再具体实施例中，通过支撑驱动气缸驱动其上设置的支撑件进行上下运动。使得在插入液晶、背光件或二极管时，支撑装置控制单元能够控制支撑装置执行支撑ｐｃｂ印刷电路板的动作，避免由于ｐｃｂ印刷电路板悬空而造成插入时不稳定。

在本发明中，所述送料机构控制单元包括振动盘驱动器。振动盘驱动器在送料机构控制单元的控制下，执行振料的动作。

在本发明中，所述剪脚控制装置包括剪脚气缸，所述剪脚气缸为微型气缸。

在本发明中，所述数据库为mysql、sqlserver、oracle、sybase和db2中的任意一种。

在本发明中，所述比对单元为基于电子元器件一致性对比模板的比对单元。通过比对单元实现电子元器件的粗匹配。

通过这种方式，使用户在面对液晶、背光件、二极管等不同插件时，通过粗匹配可以分出大致需要对哪种类型的插件进行操作，通过粗略分类，可以大致分出元器件插件类型，完成初步分类。下文将详细描述分类过程。

在本发明另一种实施例中，如图2所示，一种利用上述自动化在线插件控制系统实现控制的方法，包括以下步骤：

（s1）图像采集单元采集现场pcb图像信息；

在本步骤中，利用工业ccd摄像机获得视频图像数据，作为图像识别和分析的原始数据依据。

（s2）所采集到的图像信息被保存数据库中；

在本步骤中，在数据库中存储各种数据，比如现场图像数据，对比后的数据，待识别的数据以及识别后的数据，以满足用户在后续工作中查询、追踪等需要。

（s3）在数据库中调取采集的数据，通过比对单元进行比对分析；

在本步骤中，获取原始数据，在具体实施例时，还将采集到的数据进行初步处理，处理后再进行下一步的动作，初步处理包括删除不合理的视频或者图像，调整图像色彩和灰度值等，使得处理后的图像满足用户的需要，以便进行下一步的处理。

（s4）识别单元对比对单元分析的结果进行识别；

在步骤（s3）和（s4）中，参考图3所示，所述比对单元比对和识别的方法为：

（31）建立电路板元器件图像信息标准模板；对pcb印刷电路板上的电子元器件进行建模，填写详细的电子元器信息，作为标准电路板图像信息使用；

（32）调取数据库中存储的拍摄图像信息；

（33）电子元器件检测、比对；

利用图像采集单元采集的图像数据，分别与建立的电路板元器件图像信息标准模板进行对比，找到类似图像进行锁定，然后根据锁定图像检测出电子元器件型号、大类别，最后显示出合格的图标指示值，从而能判断出需要插入哪类的插入件，实现电子元器件的粗略识别；

（41）采用ocr+opencv方法对电子元器件分类；基于ocr+opencv方法使用对应的检测灰度图像处理法，实现电子元器件的精细分类；最终确定具体需要插入哪些电子元器件；

（42）输出比对结果；最后输出确定插入到pcb电路板的电子元器件；

（s5）控制单元读取识别单元识别出的结果；控制单元根据读取的输出比对结果，对各个控制部件进行选择；

（s6）控制单元对结构部件进行控制，最终实现自动化在线插件控制。

因此，本发明通过对液晶、背光件、二极管等插件通过比对，得出初步的分类，然后再根据ocr+opencv方法对电子元器件实现精细分类，最终使控制单元读取识别单元识别出的结果，确定具体哪些元器插件需要操作，从而控制对应的部件，进行操作，实现不同类型的控制过程。

如图4所示，图4为本发明一种自动化在线插件控制系统的结构示意图，一种利用上述自动化在线插件控制系统的插件机构，其中所述机构所述包括工作台，所述工作台上设置有皮带输送线，用于传输ｐｃｂ印刷电路板；插件载具，用于承载pcb印刷电路板；所述工作台下方设置有支撑装置，用于在插件时支撑ｐｃｂ印刷电路板；所述工作台上方设置有机械手，所述机械手下方设置有送料机构，所述送料机构用于提供插入ｐｃｂ印刷电路板的液晶、背光件、二极管，所述送料机构连接有送料轨道，所述送料轨道用于传输所述送料机构输送出的液晶、背光件、二极管，并且所述送料机构处于所述机械手和所述支撑装置之间，其中：所述送料机构为振料盘，所述振料盘以振动的方式输送液晶、背光件、二极管；所述微型气缸携待有刀具，用于剪切较长的液晶、背光件、二极管引脚；所述机械手为三轴联动机械手，所述机械手连接有插件机构；所述插件机构包含气动手指，用于抓取液晶、背光件、二极管并将液晶、背光件、二极管插入ｐｃｂ印刷电路板上的插件孔中。

通过上述实施例，本发明采用振料盘供料，通过振料盘产生的高频振动从所述振料盘中抖出，使得液晶、背光件、二极管沿着所述振料盘的振动轨迹运行，将液晶、背光件、二极管调整到适宜插件状态，满足液晶、背光件、二极管的送料的需求；

本发明通过在振料盘连接的送料轨道的轨道末端设置微型气缸，将微型气缸携待有刀具来剪切较长的液晶、背光件、二极管引脚，使得液晶、背光件、二极管适应ｐｃｂ印刷电路板插件插入的需要；

本发明通过在机械手上设置气动手指，满足液晶、背光件、二极管的抓取需求；

本发明通过在流水线线体底部设置支撑装置，使得在插入液晶、背光件、二极管时，使得支撑装置能够支撑ｐｃｂ印刷电路板，避免由于ｐｃｂ印刷电路板悬空而造成插入时不稳定。

进一步地，本发明采用一致性比对方法实现电子元器件的粗筛选，基于ocr+opencv方法使用对应的检测灰度图像处理法，最实现电子元器件的精细分类，最后通过控制单元读取识别单元识别出的结果；控制单元根据读取的输出比对结果，对各个控制部件进行选择；

综上所述，本发明能够在无人干预的情况下完成液晶、背光件、二极管的自动化在线识别、控制和插件，效率高，无需人工值守，缩短了检测时间，节约人力成本，提高了工作效率。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。