专利名称：阵列式取放装置及取放方法
技术领域：
本发明涉及一种自动化填装设备，特别是涉及一种阵列式取放装置及方法。
背景技术：
在传统的贴片设备或取放装置中，大都是单个的工作头来进行加工，每个头有一个上下运动的驱动机构。老式的取放装置，头与头之间没有分组阵列的概念，相比于阵列式取放装置，在进行取放时，总体来讲会浪费时间和行程。由于取放装置填装基底的大小和每个取放装置填装基底上需要安放被取放物的数量不同，取放时根据使用的具体要求来设定和更改就比较麻烦，自动化程度很低，设备磨损和故障率高，生产效率低，无法满足扩大生产的要求。而且老式的取放装置，通常没有视觉装置进行纠偏，影响填装精度和效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种取放移动距离小，设备磨损和故障率低、填装精度高、效果好的阵列式取放装置及取放方法。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案一种阵列式取放装置，包括机体、工作台、填装基底、多轴驱动机构、取放头组件， 机体上安装有用于承载取放装置填装基底的工作台，工作台上安装多轴驱动机构，多轴驱动机构上沿X轴及Y轴方向依次设置多行多列取放头组件，取放头组件位于填装基底的上方，每个取放头组件上沿Y轴方向安装有多个填装头，其特征在于设定沿Y轴方向上相邻取放头组件之间的间距为B，设定沿X轴方向相邻取放头组件的间距为C，则B = nH+El, C = nA+E2，其中H为填装基底沿Y轴方向相邻两列之间的间距，A为填装基底沿X轴方向相邻两列之间的间距，El, E2为取放头组件实际安装时的误差，-50% H 彡 El 彡 50% H，-50% A 彡 E2 彡 50% Α，η 为整数；设定同一个取放头组件上的每个填装头之间的距离为Μ，则O < M彡Y，其中Y为驱动机构驱动取放头组件沿Y轴方向位移的最大行程。本发明阵列式取放装置其中所述多轴驱动机构包括三维的X轴驱动杆、Y轴驱动杆和Z轴驱动杆，Z轴驱动杆上沿X轴方向安装多个取放头安装板，每个取放头安装板上沿 Y轴方向安装多个所述取放头组件。本发明阵列式取放装置其中还包括视觉装置，视觉装置安装在取放头安装板上， 视觉装置位于取放头组件的上方，包括相机、镜头、光源。本发明还提供了一种阵列式取放方法，其中加工多个片张，每个片张中填装位置多且是取放头组件的整数倍的为行，将每个片张按行沿X正向排列，拾取位置位于填装基底左侧，H为填装基底沿Y轴方向的列间距，A为填装基底沿X轴方向的列间距，M为填装头之间的间距，步骤为(I)驱动机构从安全位置移动到拾取位置，各个填装头拾取被填装物；(2)驱动机构将取放头组件向右移动到第I行第一组填装位置的上方，各个取放头组件对应的第一组填装位置相间隔，每个取放头组件上的第一个填装头将被填装物分别放置到填装基底第I行上对应的第一组填装位置；(3)然后驱动机构将取放头组件沿Y轴移动H-M和/或H+M到该行的下一组填装位置，每个取放头组件上的下一个填装头将被填装物分别放置到填装基底上对应的下一组填装位置；(4)重复步骤(3)，直到第一行填装完成；(5)驱动机构将取放头组件沿X轴负向移动A，沿Y轴移动M到下一行第一组填装位置上方，各个取放头组件对应的第一组填装位置相间隔，每个取放头组件上的下一个填装头将被填装物分别放置到该行上对应的第一组填装位置；(6)然后驱动机构将取放头组件沿Y轴移动H-M和/或H+M到该行的下一组填装位置，每个取放头组件上的下一个填装头将被填装物分别放置到该行上对应的下一组填装位置；(7)重复步骤(6)，直到该行填装完成；(8)然后重复步骤(5)-(7)，直到各个填装头上无被填装物，驱动机构向左移动到拾取位置，各个填装头拾取被填装物；(9)重复上述过程，直到完成全部填装基底的填装过程；(10)驱动机构移动到安全位置；(11)填装头中若仍有被填装物，用来填装下一个取放装置填装基底。本发明提供了另一种阵列式取放方法，其中加工方式为单片张，片张中填装位置多的为行，行数与取放头组件成整数倍，将片张按列沿X正向排列，拾取位置位于填装基底左侧，A为填装基底沿X轴方向的列间距，H为填装基底沿Y轴方向的列间距，M为填装头之间的间距，步骤为(I)驱动机构从安全位置移动到视觉校准位置，视觉装置对基底进行校准，得到偏移角度a，其中a为每列填装位置中心的连线与运动机构Y轴或每行填装位置中心的连线与运动机构X轴的夹角，(2)驱动机构从视觉校准位置移动到拾取位置，各个填装头拾取被填装物；(3)驱动机构将填装头向右移动到第I列填装位置的上方，各个填装头再将被填装物分别放置到对应填装位置；(4)通过上述视觉装置对基底进行的校准，得到驱动机构需要移动的位移量，驱动机构将填装头沿X轴负向移动A*cos a,沿Y轴移动M+A*sin a和/或M_A*sin a到下一列填装位置上方，各个填装头再将被填装物分别放置到对应填装位置；(5)重复步骤(4)，直到填装头上无被填装物，驱动机构向左移动到拾取位置，各个填装头拾取被填装物后继续填装，直到完成全部填装基底的填装过程；(6)驱动机构移动到安全位置；(7)填装头中若仍有被填装物，用来填装下一个取放装置基底。本发明再一种阵列式取放方法，其中加工多个片张，每个片张中填装位置多且是取放头组件的整数倍的为行，将每个片张按行沿X正向排列，拾取位置位于填装基底左侧， A为填装基底沿X轴方向的列间距，H为填装基底沿Y轴方向的列间距，M为填装头之间的间距，步骤为
(I)驱动机构从安全位置移动到视觉校准位置，视觉装置对基底进行校准，得到偏移角度β，其中β为每列填装位置中心的连线与运动机构X轴或每行填装位置中心的连线与运动机构Y轴的夹角，(2)驱动机构从视觉校准位置移动到拾取位置，各个填装头拾取被填装物；(3)驱动机构将取放头组件向右移动到第I行第一组填装位置的上方，各个取放头组件对应的第一组填装位置相间隔，每个取放头组件上的第一个填装头将被填装物分别放置到填装基底第I行上对应的第一组填装位置；(4)通过上述视觉装置对基底进行的校准，得到驱动机构需要移动的位移量，然后驱动机构将取放头组件沿X轴移动H*sin β，沿Y轴移动H*cos β-M和/或H*cos β+M 到该行的下一组填装位置，每个取放头组件上的下一个填装头将被填装物分别放置到填装基底上对应的下一组填装位置；(5)重复步骤⑷，直到第一行填装完成；(6)然后驱动机构将取放头组件向X轴负向移动A*cos β，向Y轴移动M_A*sin β和/或M+A*sin β，到下一行第一组填装位置上方，各个取放头组件对应的第一组填装位置相间隔，每个取放头组件上的下一个填装头将被填装物分别放置到该行上对应的第一组填装位置；(7)然后驱动机构将取放头组件沿X轴移动H*sin β，沿Y轴移动H*C0S β -M和 /或H*C0S β +M到该行的下一组填装位置，每个取放头组件上的下一个填装头将被填装物分别放置到该行上对应的下一组填装位置；(8)重复步骤(7)，直到该行填装完成；(9)然后重复步骤(6)-(8)，直到各个填装头上无被填装物，驱动机构向左移动到拾取位置，各个填装头拾取被填装物；(10)重复上述过程，直到完成全部填装基底的填装过程；(11)驱动机构移动到安全位置；(12)填装头中若仍有被填装物，用来填装下一个取放装置填装基底。本发明阵列式取放装置设置多行多列取放头组件，每个取放头组件上沿Y轴方向安装有多个填装头，其中设定沿Y轴方向上相邻取放头组件之间的间距为B，设定沿X轴方向相邻取放头组件的间距为C，则B = nH+El, C = nA+E2，采用多行多列若干个填装头对填装基底进行填装，使用时，只要填装头上还有被填装物，就可移动很小的距离对基底继续进行填装，降低在填装过程中的时间和路程的浪费，提高了生产效率，降低了设备磨损和故障率。本发明阵列式取放装置还安装了视觉装置，填装时对填装基底进行视觉校准，大大提高了填装精度，填装效果好。本发明还提供了多片张加工方式的取放方法，加工多片张时，移动H-M和/或H+M 可填装同一行基底，移动A即可填装下一行，移动距离小，填装速度快，大大提高了生产效率。本发明还提供了对填装基底进行视觉校准的取放方法，对于单片张，将填装头向X 轴负向移动A*cos a,沿Y轴移动M+A*sin a和/或M_A*sin a即可到下一列填装位置，对于多片张，移动距离也很小，采用视觉校准，填装精度高，效果好。
下面结合附图对本发明的阵列式取放装置及取放方法作进一步说明。
图I为本发明阵列式取放装置的整体图；图2为本发明阵列式取放装置中取放头组件沿X轴方向结构示意图；图3为本发明阵列式取放装置中取放头组件沿Y轴方向结构示意图；图4为图I中A处放大图；图5为本发明阵列式取放装置中双片张填装基底的结构示意图；图6为本发明阵列式取放装置中当填装基底为单片张发生偏移时的结构示意图。图7为本发明阵列式取放装置中当填装基底为多片张发生偏移时的结构示意图。
具体实施例方式参照图I-图4，本发明阵列式取放装置包括机体I、工作台2、填装基底3、多轴驱动机构、取放头组件7、视觉装置，机体I上安装有用于承载取放装置填装基底3的工作台 2，工作台2上安装多轴驱动机构，多轴驱动机构上沿X轴及Y轴方向依次设置多行多列取放头组件7。多轴驱动机构包括三维的X轴驱动杆6、Y轴驱动杆5和Z轴驱动杆4。Z轴驱动杆4上沿X轴方向安装多个取放头安装板10，每个取放头安装板10上沿Y轴方向安装多个取放头组件7。取放头组件7位于填装基底3的上方，用于在填装基底3上取放填装物， 多轴驱动机构用于控制取放头组件7在X轴、Y轴、Z轴方向的位移。每个取放头组件7上沿Y轴方向安装有多个填装头8。设定同一个取放头安装板10上每个所述取放头组件7之间的行间距(驱动机构 Y轴方向)为B，设定相邻取放头安装板10上相邻取放头组件7的列间距(驱动机构X轴方向)为C，则B = nH+El，C = nA+E2，其中H为填装基底沿Y轴方向相邻两列之间的间距， A为填装基底沿X轴方向相邻两列之间的间距，E为取放头组件实际安装时的误差，-50% H 彡 El 彡 50% H, -50% A 彡 E2 彡 50% A, η 为整数。设定同一个取放头组件7上的每个填装头8之间的距离为Μ，则O < M彡Y，其中 Y为驱动机构驱动取放头组件7沿Y轴方向位移的最大行程。根据填装基底的行数和列数，取放头组件可以是I行或多行，I列或多列，图中所示取放头安装板为3个，每个取放头安装板上安装3个取放头组件，每个取放头组件上安装 3个取放头。视觉装置9安装在取放头安装板10上，视觉装置9位于取放头组件7的上方，包括相机91、镜头92、两个光源93，相机91安装在取放头组件7的上方，镜头92位于相机91 的下方，两个光源93分别安装在镜头92的两侧。本发明阵列式取放装置中，填装基底3可以是卷料、单个片张和多个片张。 取放装置填装基底定位及待加工方向的确定取放装置填装基底如果是卷料，则将卷料沿X轴方向展开放置。取放装置填装基底如果是片张(I)取放装置填装基底的填装基底行、列数目不等，若同时放多个片张，则根据实际情况选择摆放位置，原则以运动距离最短，组成的填装基底行或列与取放头组件个数应为整数倍；(2)取放装置填装基底的填装基底行、列数目不等，若放单个片张，则行或列中填装位置多的方向设为X方向，但应在保证原则的前提下，原则以运动距离最短，组成的填装基底行或列与取放头组件个数应为整数倍；(3)填装基底行列数目相等，则行或列的方向任取其一作为X方向。取放装置填装基底加工进行的方向为X轴负向，驱动机构驱动取放头组件沿X轴位移的最大行程为X。方向的规定左X轴正向右X轴负向上Z轴正向下Z轴负向操作时，工作人员面向Y轴正向进行操作。本发明阵列式取放方法中，加工多个片张时，每个片张中填装位置多且是取放头组件的整数倍的为行，将每个片张按行沿X正向排列，在前一行填装一组后，在Y轴方向移动H-M和/或H+M，即可填装该行其他填装位置，填装完成后，由前一行填装位置在X轴方向移动A，在Y轴方向移动M，到达下一行填装位置，即可进行下一行填装，其中H为填装基底沿Y轴方向的列间距，A为填装基底沿X轴方向的列间距，M为填装头之间的间距。设定每个取放头组件上安装有η个填装头，拾取位置位于填装基底左侧，加工方式为多片张，填装基底共有m行，片张总列数为取放头组件数量的整数倍，本发明阵列式取放装置取放被填装物方法为(I)驱动机构从安全位置移动到拾取位置，各个填装头拾取被填装物；(2)驱动机构将取放头组件向右移动到第I行第一组填装位置的上方，各个取放头组件对应的第一组填装位置相间隔，每个取放头组件上的第一个填装头将被填装物分别放置到填装基底第I行上对应的第一组填装位置；(3)然后驱动机构将取放头组件沿Y轴移动H-M和/或H+M到该行的下一组填装位置，每个取放头组件上的下一个填装头将被填装物分别放置到填装基底上对应的下一组填装位置；(4)重复步骤(3)，直到第一行填装完成；(5)驱动机构将取放头组件沿X轴负向移动A，沿Y轴移动M到下一行第一组填装位置上方，各个取放头组件对应的第一组填装位置相间隔，每个取放头组件上的下一个填装头将被填装物分别放置到该行上对应的第一组填装位置；(6)然后驱动机构将取放头组件沿Y轴移动H-M和/或H+M到该行的下一组填装位置，每个取放头组件上的下一个填装头将被填装物分别放置到该行上对应的下一组填装位置；(7)重复步骤(6)，直到该行填装完成；(8)然后重复步骤(5)-(7)，直到各个填装头上无被填装物，驱动机构向左移动到拾取位置，各个填装头拾取被填装物；(9)重复上述过程，直到完成全部填装基底的填装过程；
(10)驱动机构移动到安全位置；(11)填装头中若仍有被填装物，用来填装下一个取放装置填装基底。下面举例对本发明阵列式取放装置的具体工作过程做具体说明。实施例I参照图1、5和下表，现以取放装置填装基底上具有A、B、C、D四行，1、2、3、4、5、6、
7、8八列共四行八列排布的二个并排放置的填装基底为例，说明该取放装置填装基底的填装过程。其中，H为填装基底沿Y轴方向相邻两列之间的间距，A为填装基底沿X轴方向相邻两列之间的间距。在本发明阵列式取放装置的实施例中，每个填装头取被填装物，按顺序填装，填完全部填装头上的被填装物；取被填装物，按顺序填装……，直至填完整个取放装置填装基底。如填完整个取放装置填装基底后，填装头还有被填装物，则填装下一个取放装置填装基底时，继续填装完填装头中的被填装物，再取被填装物，填装……。
权利要求
1.一种阵列式取放装置，包括机体、工作台、填装基底、多轴驱动机构、取放头组件，机体上安装有用于承载取放装置填装基底的工作台，工作台上安装多轴驱动机构，多轴驱动机构上沿X轴及Y轴方向依次设置多行多列取放头组件，取放头组件位于填装基底的上方， 每个取放头组件上沿Y轴方向安装有多个填装头，其特征在于设定沿Y轴方向上相邻取放头组件之间的间距为B，设定沿X轴方向相邻取放头组件的间距为C，则B = nH+El，C = nA+E2，其中H为填装基底沿Y轴方向相邻两列之间的间距，A为填装基底沿X轴方向相邻两列之间的间距，El, E2为取放头组件实际安装时的误差，-50% H 彡 El 彡 50% H, -50% A ^ E2 ^ 50% A, η 为整数；设定同一个取放头组件上的每个填装头之间的距离为Μ，则O < M < Y，其中Y为驱动机构驱动取放头组件沿Y轴方向位移的最大行程。
2.根据权利要求I所述的阵列式取放装置，其特征在于所述多轴驱动机构包括三维的X轴驱动杆、Y轴驱动杆和Z轴驱动杆，Z轴驱动杆上沿X轴方向安装多个取放头安装板， 每个取放头安装板上沿Y轴方向安装多个所述取放头组件。
3.根据权利要求2所述的阵列式取放装置，其特征在于还包括视觉装置，视觉装置安装在取放头安装板上，视觉装置位于取放头组件的上方，包括相机、镜头、光源。
4.一种阵列式取放方法,其特征在于加工多个片张，每个片张中填装位置多且是取放头组件的整数倍的为行，将每个片张按行沿X正向排列，拾取位置位于填装基底左侧，H为填装基底沿Y轴方向的列间距，A为填装基底沿X轴方向的列间距，M为填装头之间的间距，步骤为(1)驱动机构从安全位置移动到拾取位置，各个填装头拾取被填装物；(2)驱动机构将取放头组件向右移动到第I行第一组填装位置的上方，各个取放头组件对应的第一组填装位置相间隔，每个取放头组件上的第一个填装头将被填装物分别放置到填装基底第I行上对应的第一组填装位置；(3)然后驱动机构将取放头组件沿Y轴移动H-M和/或Η+Μ到该行的下一组填装位置， 每个取放头组件上的下一个填装头将被填装物分别放置到填装基底上对应的下一组填装位置；(4)重复步骤(3)，直到第一行填装完成；(5)驱动机构将取放头组件沿X轴负向移动Α，沿Y轴移动M到下一行第一组填装位置上方，各个取放头组件对应的第一组填装位置相间隔，每个取放头组件上的下一个填装头将被填装物分别放置到该行上对应的第一组填装位置；(6)然后驱动机构将取放头组件沿Y轴移动H-M和/或Η+Μ到该行的下一组填装位置，每个取放头组件上的下一个填装头将被填装物分别放置到该行上对应的下一组填装位置；(7)重复步骤￠)，直到该行填装完成；(8)然后重复步骤(5)-(7)，直到各个填装头上无被填装物，驱动机构向左移动到拾取位置，各个填装头拾取被填装物；(9)重复上述过程，直到完成全部填装基底的填装过程；(10)驱动机构移动到安全位置；(11)填装头中若仍有被填装物，用来填装下一个取放装置填装基底。
5.—种阵列式取放方法,其特征在于加工方式为单片张，片张中填装位置多的为行，行数与取放头组件成整数倍，将片张按列沿X正向排列，拾取位置位于填装基底左侧，A为填装基底沿X轴方向的列间距，H为填装基底沿Y轴方向的列间距，M为填装头之间的间距，步骤为(1)驱动机构从安全位置移动到视觉校准位置，视觉装置对基底进行校准，得到偏移角度a，其中a为每列填装位置中心的连线与运动机构Y轴或每行填装位置中心的连线与运动机构X轴的夹角，(2)驱动机构从视觉校准位置移动到拾取位置，各个填装头拾取被填装物；(3)驱动机构将填装头向右移动到第I列填装位置的上方，各个填装头再将被填装物分别放置到对应填装位置；(4)通过上述视觉装置对基底进行的校准，得到驱动机构需要移动的位移量，驱动机构将填装头沿X轴负向移动A*cos a,沿Y轴移动M+A*sin a和/或M_A*sin a到下一列填装位置上方，各个填装头再将被填装物分别放置到对应填装位置；(5)重复步骤(4)，直到填装头上无被填装物，驱动机构向左移动到拾取位置，各个填装头拾取被填装物后继续填装，直到完成全部填装基底的填装过程；(6)驱动机构移动到安全位置；(7)填装头中若仍有被填装物，用来填装下一个取放装置基底。
6.—种阵列式取放方法,其特征在于加工多个片张，每个片张中填装位置多且是取放头组件的整数倍的为行，将每个片张按行沿X正向排列，拾取位置位于填装基底左侧，A为填装基底沿X轴方向的列间距，H为填装基底沿Y轴方向的列间距，M为填装头之间的间距，步骤为(1)驱动机构从安全位置移动到视觉校准位置，视觉装置对基底进行校准，得到偏移角度β，其中β为每列填装位置中心的连线与运动机构X轴或每行填装位置中心的连线与运动机构Y轴的夹角，(2)驱动机构从视觉校准位置移动到拾取位置，各个填装头拾取被填装物；(3)驱动机构将取放头组件向右移动到第I行第一组填装位置的上方，各个取放头组件对应的第一组填装位置相间隔，每个取放头组件上的第一个填装头将被填装物分别放置到填装基底第I行上对应的第一组填装位置；(4)通过上述视觉装置对基底进行的校准，得到驱动机构需要移动的位移量，然后驱动机构将取放头组件沿X轴移动H*sin β，沿Y轴移动H*cos β-M和/或H*cos β+M到该行的下一组填装位置，每个取放头组件上的下一个填装头将被填装物分别放置到填装基底上对应的下一组填装位置；(5)重复步骤(4)，直到第一行填装完成；(6)然后驱动机构将取放头组件向X轴负向移动A*cosβ，向Y轴移动M-A*sin β和 /或M+A*sin β，到下一行第一组填装位置上方，各个取放头组件对应的第一组填装位置相间隔，每个取放头组件上的下一个填装头将被填装物分别放置到该行上对应的第一组填装位置；(7)然后驱动机构将取放头组件沿X轴移动H*sinβ，沿Y轴移动H*C0S β -M和/或 H*cos β +M到该行的下一组填装位置，每个取放头组件上的下一个填装头将被填装物分别放置到该行上对应的下一组填装位置；(8)重复步骤(7)，直到该行填装完成；(9)然后重复步骤￠)-(8)，直到各个填装头上无被填装物，驱动机构向左移动到拾取位置，各个填装头拾取被填装物；(10)重复上述过程，直到完成全部填装基底的填装过程；(11)驱动机构移动到安全位置；(12)填装头中若仍有被填装物，用来填装下一个取放装置填装基底。
全文摘要
本发明公开了一种阵列式取放装置及取放方法，包括机体、工作台、填装基底、多轴驱动机构、取放头组件，机体上安装有用于承载取放装置填装基底的工作台，工作台上安装多轴驱动机构，多轴驱动机构上沿X轴及Y轴方向依次设置多行多列取放头组件，取放头组件位于填装基底的上方，每个取放头组件上沿Y轴方向安装有多个填装头，其中设定沿Y轴方向上相邻取放头组件之间的间距为B，设定沿X轴方向相邻取放头组件的间距为C，则B＝nH+E1，C＝nA+E2，其中H为填装基底沿Y轴方向相邻两列之间的间距，A为填装基底沿X轴方向相邻两列之间的间距，E为取放头组件实际安装时的误差，-50％H≤E1≤50％H，-50％A≤E2≤50％A，n为整数。
文档编号B65G47/90GK102602700SQ20121006416
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月12日 优先权日2012年3月12日
发明者张晓冬, 王占松, 陶廷勇 申请人:北京德鑫泉物联网科技股份有限公司