冲压机器人多台联动自动上下料控制方法及系统与流程

1.本发明涉及冲压机器人自动上下料技术领域，更具体地涉及冲压机器人多台联动自动上下料控制方法及系统。


背景技术：

2.冲压是金属材料进行塑性加工的主要方法之一，在国民经济各个领域应用相当广泛，传统的冲压工艺通常采用人工将工件在多个冲压设备上依次进行上下料，存在工作强度大、制件精度不稳定、生产效率低、安全隐患大等问题，为了适应高效生产的需要和保护工人的安全，大型企业在冲压设备上配置了上下料机器人，构成专用的集中控制式冲压机器人自动上下料设备，但目前这些专用设备设计周期长、研发费用高，从而导致企业的市场风险加大，限制了冲压自动化的发展，近几年，随着工业机器人的大力发展和成本不断下降，直接使用现有的工业机器人构建冲压自动上下料生产线成为替代专业设备的方案。
3.然而现有的冲压设备和上下料机器人不是集中控制的，而是每台工业机器人自主运行程序，并根据程序中的输入输出逻辑判断实现多台联动上下料，编程比较复杂和费时，尤其为实现多台联动，需要设计好前后机器人之间、机器人与冲压设备之间的运动流程，并将其中的输入输出逻辑判断准确地反应到程序中来，这对使用者的专业技能要求较高，大大限制了该方案的快速部署；机器人和冲压设备的输入、输出信号分配都是现场使用者根据自己习惯定义的，随机性很大，每个项目接线定义都不一样，不利于后期维护。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了冲压机器人多台联动自动上下料控制方法及系统，以解决上述背景技术中存在的问题。
5.本发明提供如下技术方案：冲压机器人多台联动自动上下料系统，包括：至少一台冲压设备、上下料机器人、最前端的取料台、最末端的放料台。冲压设备、上下料机器人独立运行程序，根据相互连接的输入、输出信号逻辑判断，实现多台联动自动上料、冲压成形以及自动下料控制。
6.冲压机器人多台联动自动上下料控制方法，包括如下步骤：
7.步骤一：选择当前机器人在冲压流水线中的功能类型；
8.步骤二：为当前机器人设置取料干涉区和放料干涉区；
9.步骤三：根据系统提示的该机器人与其前设备、后设备的输入、输出连接，进行硬件连接；
10.步骤四：手动示教上下料过程中的运动轨迹点，设置运动轨迹；
11.步骤五：系统根据参数配置自动生成机器人上下料控制程序。
12.进一步的，所述上下料机器人安装有夹具，按照其在流水线中的位置不同，包括三种功能类型：
13.首机机器人：与最前端的取料台、后端冲压设备、后端机器人按照一定流程配合进
行工作；
14.中间机机器人：与前端冲压设备、前端机器人、后端冲压设备、后端机器人按照一定流程配合进行工作；
15.末机机器人：与前端冲压设备、前端机器人、最后端的放料台按照一定流程配合进行工作。
16.进一步的，所述步骤一中的功能类型包括：首机机器人、中间机机器人和末机机器人。
17.进一步的，所述步骤二中的取料、放料干涉区是一个由起点和终点确定的空间，不论是手动示教还是程序运行，只要进入“干涉区”，系统就会检测到，并对干涉区配置的输出端口置1，为机器人设置取料干涉区和放料干涉区的设置步骤如下：
18.s1：在前端取料区域手动示教“取料干涉区”的起点和终点；
19.s2：为“取料干涉区”配置输出端口y3；
20.s3：在后端放料区域手动示教“放料干涉区”的起点和终点；
21.s4：为“放料干涉区”配置输出端口y4。
22.进一步的，所述步骤三在机器人示教器冲压功能的“设备信号”界面选择机器人类需要设置的机器人，则界面会给出中间机机器人与其前设备、后设备的输入、输出默认连接参数，操作者可根据界面参数进行机器人与前设备、后设备的硬件连接，如果硬件连接有更改，需要在界面上进行修改机器人的部分输出可由系统默认给出，不允许修改。
23.进一步的，所述步骤四中的运动轨迹点包括取料准备点、取料安全点、取料上方点、取料点、放料准备点、放料安全点、放料上方点和放料点等，控制方法的步骤四中的运动轨迹包括：
24.s1：机器人首先关节运动至取料准备点，然后关节运动至取料安全点，直线运动至取料上方点，再直线运动至取料点，控制夹具进行取料；
25.s2：机器人接着直线运动返回取料上方点，直线运动返回取料安全点，再关节运动返回取料准备点；
26.s3：机器人接着关节运动至放料准备点，关节运动至放料安全点，再直线运动至放料上方点，直线运动至放料点，控制夹具放料；
27.s4：机器人最后直线运动返回放料上方点，直线运动返回放料安全点，再关节运动返回放料准备点；
28.s5：返回到s1开始下一次的取料放料。
29.进一步的，所述步骤五是针对首机机器人、中间机机器人和末机机器人，将其输入输出逻辑判断加入到运动轨迹中，生成相应程序，用于控制机器人实现多台联动上下料。
30.本发明的技术效果和优点：
31.1.本发明通过多台联动上下料控制方法无须使用者进行复杂的应用编程，只需要简单配置和手动示教，然后由系统后台根据其工作流程自动生成控制程序，解决了采用通用工业机器人构建冲压上下料流水线时调试时间长、过程繁琐的问题，不仅部署方便、降低了对调试人员的要求，还可以很好地节省调试人员、后期维护人员的时间，进而减少成本。
32.2.本发明通过针对采用的控制方法，提供了一种多台联动上下料控制系统：无需进行专用设备研发，只用将冲压设备与通用工业机器人进行相应的输入、输出硬件连接，然
后由冲压设备、上下料机器人独立运行程序，根据相互连接的输入、输出信号逻辑判断形成安全互锁，即可实现多台联动自动上料、冲压成形以及自动下料控制。
附图说明
33.图1为本发明的步骤流程示意图。
34.图2为本发明的首机机器人输入输出连接示意图。
35.图3为本发明的中间机机器人输入输出连接示意图。
36.图4为本发明的末机机器人输入输出连接示意图。
37.图5为本发明的干涉区实例示意图。
38.图6为本发明的配置机器人操作界面示意图。
39.图7为本发明的中间机器人结构示意图。
40.图8为本发明的迹点流程图结构示意图。
41.图9为本发明的步骤四操作界面示意图。
42.图10为本发明的系统根据参数计算机器人控制程序流程示意图。
具体实施方式
43.下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，另外，在以下的实施方式中记载的各结构的形态只不过是例示，本发明所涉及的冲压机器人多台联动自动上下料控制方法及系统并不限定于在以下的实施方式中记载的各结构，在本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式都属于本发明保护的范围。
44.参照图1，本发明提供了冲压机器人多台联动自动上下料系统，包括：至少一台冲压设备、上下料机器人、最前端的取料台、最末端的放料台。冲压设备、上下料机器人独立运行程序，根据相互连接的输入、输出信号逻辑判断，实现多台联动自动上料、冲压成形以及自动下料控制。
45.冲压机器人多台联动自动上下料控制方法，包括如下步骤：
46.步骤一：选择当前机器人在冲压流水线中的功能类型；
47.步骤二：为当前机器人设置取料干涉区和放料干涉区；
48.步骤三：根据系统提示的该机器人与其前设备、后设备的输入、输出连接，进行硬件连接；
49.步骤四：手动示教上下料过程中的运动轨迹点，设置运动轨迹；
50.步骤五：系统根据参数配置自动生成机器人上下料控制程序。
51.参照图2、图3和图4，上下料机器人安装有夹具，按照其在流水线中的位置不同，包括三种功能类型：
52.首机机器人：与最前端的取料台、后端冲压设备、后端机器人按照一定流程配合进行工作，首机机器人输入和输出信号的定义为：夹具可输入x0检测夹具当前状态，“0”表示松开、(1)表示夹紧，夹具可输出y0控制夹具动作，“0”控制松开、“1”控制夹紧；取料台可输入x2表示可取料检测、输出y2表示取料完成指示；后端冲压设备可输入x1表示可放料检测、输出y1控制后端冲压设备启动；后端机器人可输入x4取料干涉区检测“0”表示后端机器人
夹具不在干涉区内“1”表示后端机器人夹具在干涉区内(该区域同时为本机器人在后端冲压设备上的放料干涉区)、输入x5表示后端机器人取料完成检测；
53.中间机机器人：与前端冲压设备、前端机器人、后端冲压设备、后端机器人按照一定流程配合进行工作，中间机机器人输入、输出信号定义为：夹具输入x0检测夹具当前状态，“0”表示松开“1”表示夹紧、输出y0控制夹具动作，“0”控制松开“1”控制夹紧；前端冲压设备可输入x2表示可取料检测、输出y2表示取出物料完成指示，前端机器人可输入x3表示前端机器人放料干涉区检测，“0”表示前端机器人夹具不在干涉区内、“1”表示前端机器人夹具在干涉区内(该区域同时为本机器人在前端冲压设备上的取料干涉区)，前端机器人可输出y2表示取出物料完成指示，前端机器人可输出y3表示前端机器人取料干涉区检测“0”表示前端机器人夹具不在干涉区内，“1”表示前端机器人夹具在干涉区内(该区域同时为前端机器人在前端冲压设备上的放料干涉区)；后端冲压设备可输入x1表示可放料检测，后端冲压设备可输出y1控制后端冲压设备启动；后端机器人可输入x4表示后端机器人取料干涉区检测，“0”表示后端机器人夹具不在干涉区内，“1”表示后端机器人夹具在干涉区内，(该区域同时为本机器人在后端冲压设备上的放料区域)，后端机器人可输入x5表示后端机器人取料完成检测，后端机器人可输出y4表示后端机器人放料干涉区检测，“0”表示本机器人夹具不在干涉区内“1”表示本机器人夹具在干涉区内(该区域同时为后端机器人在后端冲压设备上的取料干涉区)；
54.末机机器人：与前端冲压设备、前端机器人、最后端的放料台按照一定流程配合进行工作，末机机器人输入、输出信号：夹具可输入x0检测夹具当前状态“0”表示夹具松开、“1”表示夹具夹紧，夹具可输出y0控制夹具动作“0”表示夹具松开、“1”表示夹具夹紧；前端冲压设备可输入x2表示可取料检测，前端冲压设备可输出y2表示取出物料完成指示；前端机器人输入x3表示前端机器人放料干涉区检测“0”表示前端机器人夹具不在干涉区内，“1”表示前端机器人夹具在干涉区内(该区域同时为本机器人在前端冲压设备上的取料干涉区)，前端机器人可输出y2表示取出物料完成指示，前端机器人可输出y3，表示前端机器人取料干涉区检测“0”表示前端机器人夹具不在干涉区内，“1”表示前端机器人夹具在干涉区内(该区域同时为前端机器人在前端冲压设备上的放料干涉区)，放料台可输入x1表示可放料检测。
55.参照图1，步骤一中的功能类型包括：首机机器人、中间机机器人和末机机器人。
56.参照图5，步骤二中的取料、放料干涉区是一个由起点和终点确定的空间，不论是手动示教还是程序运行，只要进入“干涉区”，系统就会检测到，并对干涉区配置的输出端口置1，为机器人设置取料干涉区和放料干涉区的设置步骤如下：
57.s1：在前端取料区域手动示教“取料干涉区”的起点和终点；
58.s2：为“取料干涉区”配置输出端口y3；
59.s3：在后端放料区域手动示教“放料干涉区”的起点和终点；
60.s4：为“放料干涉区”配置输出端口y4，通过创建干涉区后，机器人在取料和放料之前会通过读取前端机器人和后端机器人输出信号，判断其夹具当前的位置是否在干涉区内，避免在联动上下料时发生碰撞。
61.参照图6和图7，步骤三在机器人示教器冲压功能的“设备信号”界面选择机器人类需要设置的机器人，则界面会给出中间机机器人与其前设备、后设备的输入、输出默认连接
参数，操作者可根据界面参数进行机器人与前设备、后设备的硬件连接，如果硬件连接有更改，需要在界面上进行修改机器人的部分输出可由系统默认给出，不允许修改。
62.参照图8和图9，步骤四中的运动轨迹点包括取料准备点、取料安全点、取料上方点、取料点、放料准备点、放料安全点、放料上方点和放料点等，控制方法的步骤四中的运动轨迹包括：
63.s1：机器人首先关节运动至取料准备点，然后关节运动至取料安全点，直线运动至取料上方点，再直线运动至取料点，控制夹具进行取料；
64.s2：机器人接着直线运动返回取料上方点，直线运动返回取料安全点，再关节运动返回取料准备点；
65.s3：机器人接着关节运动至放料准备点，关节运动至放料安全点，再直线运动至放料上方点，直线运动至放料点，控制夹具放料；
66.s4：机器人最后直线运动返回放料上方点，直线运动返回放料安全点，再关节运动返回放料准备点；
67.s5：返回到s1开始下一次的取料放料，
68.只需要在机器人示教器冲压功能的“点位及运动”界面依次手动示教取料准备点、取料安全点、取料上方点、取料点、放料准备点、放料安全点、放料上方点和放料点，引用至界面对应方框内即可，界面上已经给出了默认的运动轨迹中各段运动类型以及运动速度，可根据实际进行修正。
69.参照图10，步骤五是针对首机机器人、中间机机器人和末机机器人，将其输入输出逻辑判断加入到运动轨迹中，生成相应程序，用于控制机器人实现多台联动上下料，对于机器人，通过步骤二和步骤三，在软件和硬件上均确定了它与最前端的取料台、后端冲压设备、后端机器人按照一定流程配合，尤其是安全互锁，需要的输入、输出逻辑关系；通过步骤四，确定了它的运动轨迹。
70.最后应说明的几点是：首先，在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
71.其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
72.最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。