一种快速自动上下料的数控分拣系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及自动化控制领域，尤其涉及一种快速自动上下料的数控分拣系统。
【背景技术】
[0002] 随着人力成本的不断提高，生产中工件的快速自动上下料已经成为很多行业的一 个研宄课题。工件在加工制造及转配过程中，经常涉及多种工艺环节一一比如将工件从生 产线上下料到作业平台、品质检测、分拣良莠品、剔除废品等。面对这些繁杂的工艺作业流 程，传统人工拣选不仅效率慢，而且分拣效果一致性差，影响了工件的生产效率和产品质 量。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种快速自动上下料的数控分拣系统，以解决现有技术生 产效率慢等问题。
[0004] 为了实现上述的目的，采用如下的技术方案。一种快速自动上下料的数控分拣系 统，包括数控单元、主电路和外围IO单元，所述数控单元包括相连的上位机与多轴运动控 制器，所述多轴运动控制器设置有IO卡，所述主电路包括依次连接的总断路器、主接触器、 伺服驱动器、编码器和伺服电机，所述外围IO单元包括电磁阀及其连接的气缸或吸盘，所 述多轴运动控制器与伺服驱动器连接，所述IO卡与电磁阀连接。本发明采用了基于"独立 式多轴运动控制器+PC"的控制架构，其中的独立式多轴运动控制器，带直线插补、圆弧插补 功能，来对多轴伺服进行运动控制。
[0005] 所述多轴运动控制器包括手持操作模块、运动控制模块、伺服驱动模块、IO扩展模 块和智能图像拣选模块。
[0006] 所述运动控制模块用于运动控制，包括粗插补模块与精插补模，所述运动控制采 用了基于数据采样法的软硬结合粗精两级插补方法，粗插补模块与精插补模块间除了传递 位移量的统一接口外，粗插补算法与精插补算法之间相对独立。一方面粗插补可以采用不 同的算法，另一方面也为精插补今后采用更有效的算法留下了扩展的空间。
[0007] 所述电磁阀包括进料圆销电磁阀、推进电磁阀、挡边电磁阀、紧压电磁阀、出料推 块电磁阀、推出电磁阀、第一吸盘电磁阀、第二吸盘电磁阀、第三吸盘电磁阀和第四吸盘电 磁阀，分别连接进料圆销气缸、推进气缸、挡边气缸、紧压气缸、出料推块气缸、推出气缸、第 一吸盘气缸、第二吸盘气缸、第三吸盘气缸和第四吸盘气缸。
[0008] 所述上位机与多轴运动控制器通过以太网连接。
[0009] 所述上位机为电脑或工控机，设置有显示器。
[0010] 与现有技术相比，本发明采用自动化数控技术，实现了上下料、良莠品分拣、废品 剔除的全自动化，降低工人劳动强度，降低劳动成本支出。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明的架构示意图； 图2为本发明运动控制的插补方法示意图； 图3为本发明机械手运动轨迹示意图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合附图对本发明作进一步的描述。
[0013] 本发明的架构如图1所示，包括数控单元、主电路和外围IO单元。数控单元包括相 连的上位机与多轴运动控制器，多轴运动控制器设置有IO卡。主电路包括依次连接的总断 路器、主接触器、伺服驱动器、编码器和伺服电机。外围IO单元包括电磁阀及其连接的气缸 或吸盘。运动控制器与伺服驱动器连接，IO卡与电磁阀连接。上位机与多轴运动控制器通 过以太网连接，上位机为电脑或工控机，设置有显示器。采用独立式多轴运动控制器，带直 线插补、圆弧插补功能，来对多轴伺服进行运动控制。配置以太网通信，实现与上位机（PC/ IPC)之间的数据交互，操作界面配置在显示器上。PC/IPC、显示器同时可做为图像检测软件 的运行平台，操作集成度高。
[0014] 电磁阀包括进料圆销电磁阀、推进电磁阀、挡边电磁阀、紧压电磁阀、出料推块电 磁阀、推出电磁阀、第一吸盘电磁阀、第二吸盘电磁阀、第三吸盘电磁阀和第四吸盘电磁阀， 分别连接进料圆销气缸、推进气缸、挡边气缸、紧压气缸、出料推块气缸、推出气缸、第一吸 盘气缸、第二吸盘气缸、第三吸盘气缸和第四吸盘气缸。
[0015] 多轴运动控制器包括手持操作模块、运动控制模块、伺服驱动模块、IO扩展模块和 智能图像拣选模块。运动控制模块用于运动控制，包括粗插补模块与精插补模，运动控制采 用了基于数据采样法的软硬结合粗精两级插补方法，粗插补模块与精插补模块间除了传递 位移量的统一接口外，粗插补算法与精插补算法之间相对独立，这样一方面粗插补可以采 用不同的算法，另一方面也为精插补今后采用更有效的算法留下了扩展的空间。插补方法 如图2所示。
[0016] 本发明的控制软件包括建立坐标系、用户制定运动轨迹、用户制定外围IO动作、 示教、保存、调用工艺文件、操作方便、界面友好等特点。
[0017] (1)建立坐标系的功能 根据机构形式、连杆参数、电机额定转速、传动比等参数，进行后台坐标叠加计算，建立 坐标系。
[0018] (2)用户制定运动轨迹的功能 控制软件具有提供给用户制定运动轨迹的功能，以解决工件型号多样化、料盘规格多 样化的问题，从而能够兼容更多种类的工件的作业需求，如图3所示。
[0019] (3)用户制定外围IO动作的功能 数控分拣系统的外围10,用户监控检测平台里面的按钮、指示灯、气缸、吸盘、真空泵、 光源、相机触发等动作，与运动轨迹是有先后关联的。当工件发生改变时，也又可以需要适 当改变这些外围IO点的动作时间或顺序，因此，控制软件应该具有提供给用户制定运动轨 迹的功能。
[0020] (4)示教功能 示教是指机器人的作业路径、运动参数需要操作人员手把手示教或通过编程设定，机 器人重复再现示教的内容，在生产中已得到广泛的应用。本数控系统的示教再现功能，能使 机械手可以按照示教程序重复工作，使用户自己也能够开发出更多自定义的功能，提升本 电容式工件检测装备更多高级应用。
[0021] (5)保存、调用工艺文件的功能 用户根据不同检测对象、料盘，制定了多种工艺文件之后，为了重复使用及能够移植 使用，机械手控制软件应该具有保存、调用这些工艺文件的功能。保存格式可以采用基于 ascii码(便于转化处理）的文本格式。为了将工艺文件移植到同类检测平台，或者一直到 办公电脑，PC (电脑）/IPC (工控机）需要配置USB 口。
[0022] (6)操作方便、界面友好 调查生产流程，设计用户界面时，尽量便于操作员、工程师等用户的操作，并注意界面 的友好性。
[0023] 本发明平均3s完成检测1个工件的自动上下料及分拣，10个工件的进料至出料 全过程时间则为30s。
【主权项】
1. 一种快速自动上下料的数控分拣系统，其特征在于，包括数控单元、主电路和外围 IO单元，所述数控单元包括相连的上位机与多轴运动控制器，所述多轴运动控制器设置有 IO卡，所述主电路包括依次连接的总断路器、主接触器、伺服驱动器、编码器和伺服电机，所 述外围IO单元包括电磁阀及其连接的气缸或吸盘，所述多轴运动控制器与伺服驱动器连 接，所述IO卡与电磁阀连接。
2. 根据权利要求1所述的数控分拣系统，其特征在于，所述多轴运动控制器包括手持 操作模块、运动控制模块、伺服驱动模块、IO扩展模块和智能图像拣选模块。
3. 根据权利要求2所述的数控分拣系统，其特征在于，所述运动控制模块用于运动控 制，包括粗插补模块与精插补模，所述运动控制采用了基于数据采样法的软硬结合粗精两 级插补方法，粗插补模块与精插补模块间除了传递位移量的统一接口外，粗插补算法与精 插补算法之间相对独立。
4. 根据权利要求1所述的数控分拣系统，其特征在于，所述电磁阀包括进料圆销电磁 阀、推进电磁阀、挡边电磁阀、紧压电磁阀、出料推块电磁阀、推出电磁阀、第一吸盘电磁阀、 第二吸盘电磁阀、第三吸盘电磁阀和第四吸盘电磁阀，分别连接进料圆销气缸、推进气缸、 挡边气缸、紧压气缸、出料推块气缸、推出气缸、第一吸盘气缸、第二吸盘气缸、第三吸盘气 缸和第四吸盘气缸。
5. 根据权利要求1所述的数控分拣系统，其特征在于，所述上位机与多轴运动控制器 通过以太网通讯进行数据连接。
6. 根据权利要求1所述的数控分拣系统，其特征在于，所述上位机为电脑或工控机，设 置有显示器。
【专利摘要】本发明涉及自动化控制领域，尤其涉及一种快速自动上下料的数控分拣系统，包括数控单元、主电路和外围IO单元，所述数控单元包括相连的上位机与多轴运动控制器，所述多轴运动控制器设置有IO卡，所述主电路包括依次连接的总断路器、主接触器、伺服驱动器、编码器和伺服电机，所述外围IO单元包括电磁阀及其连接的气缸或吸盘，所述多轴运动控制器与伺服驱动器连接，所述IO卡与电磁阀连接。本发明采用自动化数控技术，实现了上下料、良莠品分拣、废品剔除的全自动化，降低工人劳动强度，降低劳动成本支出。
【IPC分类】B07C5-36, B07C5-02
【公开号】CN104741321
【申请号】CN201510116130
【发明人】范衠, 翁锡营, 王双喜
【申请人】汕头轻工装备研究院, 汕头大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月17日