一种自动上料系统的制作方法

本发明涉及上下料设备技术领域，尤其涉及一种自动上料系统。

背景技术：

目前显示屏缺陷检测设备中，往往采用人工上料与自动化设备相结合的半自动化形式，很少采用全自动方式。显示屏由屏幕主体和fpc软线两部分组成。显示屏规格从小到大，尺寸繁多；fpc软线更是形状各异，柔软可弯曲，自动化抓取难度较高；同时，fpc公扣引脚小且密集，自动贴合对位精度高，在检测时需要将显示屏产品放置到治具压接凹槽中。因产线需要经常更换检测对象，显示屏又存在多样性，换型成了显示屏检测设备结构上的主要难点，传统换型操作繁琐，对现场工作人员要求较高。因此，显示屏缺陷检测设备多以人工、半自动检测为主，已存在的少数自动化检测装置，换型也比较麻烦、鲜有涉及。

如现有技术提供了一种屏幕连接器智能对位方式，使用智能视觉测量系统代替人工对位作业方式，实现了自动上料，但其采用单视觉定位方案，工位固定，不能像治具一样转运，无法实现不同检测功能的需求。

又如现有技术还提供了一种手机屏幕上下料机，采用了丝杠导轨及吸盘方式吸取屏幕，虽然采用了自动上料的方式，但其是针对静态显示屏产品的设计，且没有考虑fpc软线的抓取问题，对于fpc公扣和fpc母扣的贴合问题也没有涉及。这在需要对手机屏幕上电检测的产线中，是无法满足产线上料需求的。

因此，有必要提供一种自动上料系统，以克服现有技术中存在的显示屏产品换型操作繁琐问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种自动上料系统，该系统对fpc公扣和治具上的压接组件进行双重定位，能够保证上料精度，且换型快捷方便，能够完全取代人工上料，有效节省人力成本，提高显示屏产品检测的自动化率和产率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种自动上料系统，包括：

控制模块；

治具；

抓取装置，其电连接于所述控制模块，所述抓取装置被配置为能够抓取及移动显示屏产品；

第一视觉装置，其位于所述治具的一侧，所述第一视觉装置电连接于所述控制模块，所述第一视觉装置被配置为能够采集所述抓取装置上的所述显示屏产品的图像并获取其位置信息；

第二视觉装置，其可移动位于所述治具上方，所述第二视觉装置电连接于所述控制模块，所述第二视觉装置被配置为能够对所述治具采集图像并获取位置信息；

所述控制模块根据所述第一视觉装置和所述第二视觉装置获取的位置信息，控制所述抓取装置移动以将所述显示屏产品与所述治具进行对准并将所述显示屏产品对位放入所述治具中。

作为优选技术方案，还包括电连接于所述控制模块的移动模组，所述移动模组被配置为搭载所述第二视觉装置并能带动所述第二视觉装置移动。

作为优选技术方案，所述移动模组包括x轴移动模组，垂直安装在所述x轴移动模组上且由所述x轴移动模组驱动沿x方向移动的y轴移动模组，所述第二视觉装置安装在所述y轴移动模组上且由所述y轴移动模组驱动沿y方向移动。

作为优选技术方案，所述移动模组还包括导向线缆，所述导向线缆的一端安装在所述x轴移动模组上，另一端安装在所述y轴移动模组上，所述导向线缆能够带动所述y轴移动模组沿x方向移动。

作为优选技术方案，所述控制模块包括彼此电连接的抓取控制器和视觉控制器，所述第一视觉装置及所述第二视觉装置均电连接于所述视觉控制器，所述抓取装置电连接于所述抓取控制器。

作为优选技术方案，所述治具上设置有压接组件，所述压接组件包括压接凹槽和自动压接头，所述压接凹槽能够定位fpc母扣，所述自动压接头位于所述压接凹槽的正上方，所述自动压接头能够对所述fpc母扣与所述显示屏产品的fpc公扣进行自动压接。

作为优选技术方案，所述压接凹槽上设置有定位标记和所述fpc母扣，所述定位标记位于所述压接凹槽的一角，所述fpc母扣设置在所述压接凹槽中，所述第二视觉装置被配置为能够对所述定位标记采集图像并获取位置信息。

作为优选技术方案，所述抓取装置包括机械手和安装于所述机械手末端的吸爪，所述吸爪能够同时吸附所述显示屏产品的主体和fpc软线。

作为优选技术方案，所述吸爪包括fpc软线吸爪及主体吸爪，所述fpc软线吸爪与所述机械手的末端固定连接，所述主体吸爪与所述机械手的末端可转动连接，所述fpc软线吸爪能够吸附所述fpc软线，所述主体吸爪能够吸附所述显示屏产品的主体。

作为优选技术方案，所述fpc软线吸爪包括爪臂和至少两个吸盘，所述爪臂的一端与所述机械手的末端固定连接，另一端设有一个吸盘，所述爪臂上设置有滑孔，所述滑孔中设置有至少一个所述吸盘，所述吸盘能够吸附所述fpc软线。

作为优选技术方案，所述主体吸爪包括主爪臂和吸爪组件，所述主爪臂与所述机械手的末端可转动连接，所述主爪臂上设置有滑孔，所述吸爪组件能够沿所述滑孔滑动，所述吸爪组件能够吸附所述主体。

作为优选技术方案，所述吸爪组件包括主轴和交叉设置的两条分爪臂，所述主轴垂直设置于两条所述分爪臂交叉形成的平面，所述主轴可沿所述滑孔滑动，所述主轴与两条所述分爪臂可转动连接，每条所述分爪臂的两端分别设置有一个吸盘。

与现有技术相比，本发明的优点及有益效果在于：

1)本发明提供的自动上料系统通过设置第一视觉装置和第二视觉装置分别对显示屏产品和治具进行双重定位，能够将显示屏产品准确放置于治具上，保证上料精度；且第一视觉装置和第二视觉装置分别拍照采图，无需同步等待，一次性解决抓取装置抓取显示屏产品的补偿问题，单次采图缩短换型时间，提高生产节拍。

2)本发明提供的移动模组采用电缸模组控制，能够带动第二视觉装置移动，显示屏产品换型时能够根据治具上压接凹槽位置的变化，自动调整位置，使得换型迅速方便。

3)本发明提供的自动上料系统结构紧凑，占地面积小，操作简便，降低现场操作要求，使用安全，成本低廉，维护简便，具有很强的实用性。

附图说明

图1是本发明提供的自动上料系统的结构示意图；

图2是图1中a处的局部放大视图；

图3是本发明提供的压接凹槽的结构示意图；

图4是本发明提供的吸爪的结构示意图；

图5是本发明提供的显示屏产品的结构示意图；

图6是本发明提供的视觉计算处理算法示意图；

图7是本发明提供的显示屏产品换型流程示意图；

图8是本发明提供的自动上料系统的控制关系框图。

图中：

1-治具；2-第一视觉装置；3-第二视觉装置；4-抓取装置；5-移动模组；6-显示屏产品；

11-压接凹槽；12-自动压接头；111-定位标记；112-fpc母扣；

41-机械手；42-吸爪；43-吸盘；421-fpc软线吸爪；422-主体吸爪；4211-爪臂；4221-主爪臂；4222-主轴；4223-分爪臂；

61-主体；62-fpc软线；63-fpc公扣。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

本实施例提供一种自动上料系统，如图1-图5所示，该自动上料系统包括控制模块、治具1、第一视觉装置2、第二视觉装置3和抓取装置4。其中，抓取装置4电连接于控制模块，抓取装置4被配置为能够抓取及移动显示屏产品6；第一视觉装置2位于治具1的一侧，第一视觉装置2电连接于控制模块，第一视觉装置2被配置为能够采集抓取装置4上的显示屏产品6的图像并获取其位置信息；第二视觉装置3可移动位于治具1上方，第二视觉装置3电连接于控制模块，第二视觉装置3被配置为能够对治具1采集图像并获取位置信息；控制模块根据第一视觉装置2和第二视觉装置3获取的位置信息，控制抓取装置4移动以将显示屏产品6与治具1进行对准并将显示屏产品6对位放入治具1中。

本实施例提供的自动上料系统通过设置第一视觉装置2和第二视觉装置3分别对显示屏产品6和治具1进行双重定位，能够将显示屏产品6准确放置于治具1上，保证上料精度；且第一视觉装置2和第二视觉装置3通过一次采图，无需同步等待，一次性解决抓取装置4抓取显示屏产品6的补偿问题，单次采图缩短换型时间，提高生产节拍。

更进一步地，本实施例提供的自动上料系统还包括电连接于控制模块的移动模组5，移动模组5被配置为搭载第二视觉装置3并能带动第二视觉装置3移动。移动模组5能够根据不同型号显示屏产品6的fpc公扣63的位置，调整第二视觉装置3的对应位置。

具体而言，本实施例提供的第一视觉装置2对显示屏产品6的fpc公扣63采集图像并获取其位置信息。显示屏产品6换型时，由于规格不同，其fpc公扣63的位置也不同，需要第二视觉装置3移动位置才能实现对fpc公扣63进行采集图像，因此需要设置移动模组5，并将第二视觉装置3安装在其上。移动模组5是一个两轴直角坐标模组，可以在x方向和y方向上水平移动。具体而言，移动模组5包括x轴移动模组，垂直安装在x轴移动模组上且由x轴移动模组驱动沿x方向移动的y轴移动模组，第二视觉装置3安装在y轴移动模组上且由y轴移动模组驱动沿y方向移动。更优地，移动模组5还包括导向线缆，导向线缆的一端安装在x轴移动模组上，另一端安装在y轴移动模组上，导向线缆能够带动y轴移动模组沿x方向移动。

在系统初始安装时，只要利用第二视觉装置3，做好抓取装置4和移动模组5之间的坐标系标定即可。在之后的换型操作时，只需输入新显示屏产品6的fpc公扣63坐标，控制模块会计算出偏移量补偿值，然后控制移动模组5进行坐标差值移动，无需人为手动调整，大大缩短了换型时间，提高生产节拍。

更进一步地，如图2和图3所示，治具1上设置有压接组件，压接组件包括压接凹槽11和自动压接头12，压接凹槽11能够定位fpc母扣112，自动压接头12位于压接凹槽11的正上方，自动压接头12能够对fpc母扣112与显示屏产品6的fpc公扣63进行自动压接。其中，压接凹槽11上设置有定位标记111和fpc母扣112，定位标记111位于压接凹槽11的一角，fpc母扣112设置在压接凹槽11中，第二视觉装置3被配置为能够对定位标记111采集图像并获取位置信息。上述移动模组5采用电缸模组控制驱动，能够带动第二视觉装置3移动，使得第二视觉装置3在显示屏产品6换型时能够根据治具1上压接凹槽11位置的变化，自动调整位置，换型迅速方便。优选地，压接凹槽11上设置有倒角，可在对位贴合放置fpc公扣63时起到导向作用，同时消除位置偏差。本实施例中的定位标记111为t字形的凹陷，可以理解的是，定位标记111还可以为十字形等其他形状的标记，只要是能够起到定位标识作用即可，在此不再一一赘述。

更进一步地，控制模块包括彼此电连接的抓取控制器和视觉控制器，第一视觉装置2及第二视觉装置3均电连接于视觉控制器，抓取装置4电连接于抓取控制器。第一视觉装置2将采集到的fpc公扣63图像信号发送至视觉控制器，第二视觉装置3对压接凹槽11上的定位标记111采集图像并将图像信号发送至视觉控制器，视觉控制器对接收到的图像信号进行处理，分析获取各图像的特征图形的坐标值，与标准坐标比较得出坐标差值，进而计算出坐标补偿值并发送给抓取控制器，抓取控制器根据补偿值修正抓取装置4上料轨迹的各点坐标，实现抓取装置4上料轨迹的自动修正，最终把fpc公扣63放入治具1的压接凹槽11处与fpc母扣112对位贴合，自动压接头12再进行压合，完成自动对位上料过程。

本实施例中，第一视觉装置2和第二视觉装置3均包括彼此正对设置的光源和照相机。更进一步地，光源选取为环形光源，照相机选取为工业照相机，当然，光源和照相机的种类并不局限于此，本实施例不做具体限制。

作为优选，本实施例中的第一视觉装置2设置为两个，这两个第一视觉装置2的区别在于拍照方向不同，这是为了适应不同的显示屏产品6设计而设置的，有些显示屏产品6的fpc公扣63朝上，对应的需要向下拍照的第一视觉装置2进行图像的采集，有些显示屏产品6的fpc公扣63朝下，对应的需要向上拍照的第一视觉装置2进行图像的采集。本实施例通过设置两个第一视觉装置2，很好的适应了不同的显示屏产品6设计，提高了通用性。

本实施例中，抓取装置4用于吸附抓取显示屏产品6，其根据视觉控制器给出的坐标将显示屏产品6放置于治具1上的压接凹槽11中，抓取装置4包括机械手41和安装于机械手41的末端的吸爪42，吸爪42由气动单元驱动控制，其形状可根据显示屏产品6的规格进行调整，吸爪42能够同时吸附显示屏产品6的主体61和fpc软线62。

具体而言，参见图4，吸爪42包括fpc软线吸爪421和主体吸爪422，fpc软线吸爪421与机械手41的末端固定连接，用于吸附fpc软线62，主体吸爪422与机械手41的末端可转动连接，用于吸附显示屏产品6的主体61。更进一步地，机械手41的末端为旋转轴r轴，fpc软线吸爪421包括爪臂4211和至少两个吸盘43，爪臂4211的一端与机械手41的末端固定连接，另一端设有一个吸盘43，在吸爪42工作时，上述吸盘43吸附在fpc软线62上靠近fpc公扣63的位置。由于不同规格显示屏产品6的fpc软线62的长度不同，为避免fpc软线62松弛下垂，在fpc软线吸爪421的爪臂4211上还可以设置滑孔，滑孔中滑动设置有至少一个上述吸盘43，该吸盘43可同时吸附fpc软线62。可以理解的还是，吸盘43的数量根据实际需要而定。

主体吸爪422包括主爪臂4221和滑动设置在主爪臂4221上的吸爪组件，吸爪组件可沿主爪臂4221上开设的滑孔滑动，即其与机械手41的相对位置可以调节，根据所要吸附的不同显示屏产品6的规格进行调节适应，以实现对显示屏产品6主体61的稳妥吸附。更具体地，吸爪组件包括主轴4222和交叉设置的两条分爪臂4223，主轴4222垂直设置在两条分爪臂4223交叉形成的平面上，主轴4222可沿主爪臂4221上开设的滑孔滑动，从而带动两条分爪臂4223接近或远离机械手41，两条分爪臂4223可相对于主轴4222旋转，每条分爪臂4223的两端分别设置有一个吸盘43，吸盘43在分爪臂4223上的位置可调，在实际使用时，根据不同显示屏产品6的规格调整主体吸爪422的形状，以适应不同规格的显示屏产品6。

本实施例提供的自动上料系统的上料过程为：抓取装置4抓取显示屏产品6移至第一视觉装置2处，第一视觉装置2对显示屏产品6进行fpc公扣63拍照采图，并将图像信号发送给视觉控制器，接着抓取装置4吸附着显示屏产品6移动到治具1上方的待命位置，即靠近目标位置(压接凹槽11)，且不影响治具1就位的位置。从抓取装置4开始抓取显示屏产品6，到抓取装置4移动到待命位置的过程中，只要治具1就位，第二视觉装置3就对治具1上压接凹槽11的定位标记111进行拍照采图，并将图像信号发送给视觉控制器。这一过程中第一视觉装置2与第二视觉装置3的采图分别进行，无需同步等待，极大缩短换型时间，提高生产节拍。

视觉控制器对第一视觉装置2采集的图像信号进行图像匹配处理，获取前端特征图形坐标值a(x1,y1)，并与前端标准值比较得出坐标差值(δx1,δy1,δθ1)；视觉控制器对第二视觉装置3采集的图像信号进行图像匹配处理，获取后端特征图形的坐标值，并与后端标准值比较得出坐标差值(δx2,δy2,δθ2)。此时只需知道第一视觉装置2处，即前端拍照位置处的r轴旋转值，保证治具1上方的待命位置和目标位置的r轴旋转值相同即可，治具1上方待命位置的坐标补偿值可通过前端拍照位置坐标计算出来。下面结合图6给出视觉计算处理算法，图中旋转中心o(x0,y0)即前端拍照位置已知，抓取装置4旋转θ角度(θ＝δθ1+δθ2)，得到点b(x2,y2)。

(x1-x0)²+(y1-y0)²＝r²(1)

(x2-x0)²+(y2-y0)²＝r²(2)

联立公式(1)(2)(3)可求得b(x2,y2)，因此抓取装置4的坐标补偿值为：

x＝δx1+δx2-(x2-x1)

y＝δy1+δy2-(y2-y1)

θ＝δθ1+δθ2

此时，已计算出抓取装置4的x、y、r轴的补偿值，发送给抓取控制器。抓取控制器根据补偿值修正待命位置之后的轨迹坐标点，最终抓取装置4将显示屏产品6的fpc公扣63准确放入治具1上压接凹槽11处与其中的fpc母扣112对位贴合，自动压接头12再进行压合，完成自动对位上料过程。

下面结合图7对本实施例提供的自动上料系统的显示屏产品6换型流程进行说明：

步骤s1，输入换型显示屏产品6的规格尺寸，控制模块首先计算出抓取装置4抓取显示屏产品6时的fpc公扣63水平方向的偏移坐标，抓取装置4据此自动修正主体吸爪422的抓屏位置坐标；其次计算出移动模组5的水平坐标值，通过电缸模组控制移动模组5实现定位，同时将移动模组5的水平坐标值换算成抓取装置4坐标系值。抓取装置4根据此坐标值，修正前端拍照位置之后到目标位置之间的各点坐标，实现抓取装置4上料轨迹的自动修正，视觉控制器将此坐标作为第二视觉装置3的基准坐标。

步骤s2：换型后的压接凹槽11如图3所示，输入其上fpc母扣112相对于定位标记111的偏移量，第二视觉装置3对定位标记111标记进行拍照定位，加上fpc母扣112相对定位标记111的偏移量，便得到fpc母扣112的实际坐标。

步骤s3：调整吸爪42的形状，即调整主体吸爪422与fpc软线吸爪421的相对位置，使之能同时可靠吸附显示屏产品6的主体61和fpc软线62。

步骤s4：控制模块向抓取控制器发出指令，抓取控制器控制抓取装置4动作，自抓屏位置坐标开始，同时吸附显示屏产品6的主体61和fpc软线62，移动到前端拍照位置处，第一视觉装置2进行拍照采图并发给视觉控制器，在视觉控制器中记下此型号fpc公扣63的特征图形。

该系统显示屏产品6换型时，在硬件上只需根据不同显示屏产品6规格调整吸爪42的形状，使之能同时吸附显示屏产品6的主体61和fpc软线62；在软件上只需输入显示屏产品6的规格尺寸，通过第一视觉装置2在前端拍照位置处采集fpc公扣63的图像，视觉控制器记录其特征图形，操作简单快捷，大大提高换型效率。

本实施例提供的自动上料系统控制关系框图如图8所示，其中，控制模块、抓取控制器和视觉控制器为该系统的控制系统，用于传送信号及发送指令，抓取装置4、第一视觉装置2、第二视觉装置3和移动模组5为该系统的执行系统，用于执行控制系统的指令。

控制模块负责统筹调度显示屏产品6上料、抓取装置4的启停、治具1的移动等，是整个系统的核心。

抓取控制器根据控制模块给出的上料允许信号开始动作，一方面控制抓取装置4运动，到设定位置抓取显示屏产品6，按设定轨迹运动；另一方面接收视觉控制器反馈的结果，修正抓取装置4的坐标点位；再一方面根据抓取装置4完成上料动作，通知控制模块上料完成。抓取装置4则完全根据抓取控制器的指令进行动作。

视觉控制器控制第一视觉装置2和第二视觉装置3拍照采图，视觉控制器根据第一视觉装置2及第二视觉装置3采集的图像，与学习的特征图形匹配，定位特征图形的坐标，并与标准值进行比较，把比较结果反馈至抓取控制器。

本实施例提供的自动上料系统，在系统上料方面，可采用动态抓取显示屏产品6方式，也可采用静态抓取显示屏产品6方式，灵活方便；在视觉处理方面，可采用相对坐标方式，也可采用绝对坐标方式，可根据上料系统的环境、震动及对位精度灵活选择；在治具1上，通过压接凹槽11作为fpc公扣63与fpc母扣112贴合导向的方式，放宽了系统的定位精度要求，提高和稳定了点亮率。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。