一种集成机械手的硬质合金刀片自动化装盘方法技术

本发明专利技术公开了一种集成机械手的硬质合金刀片自动化装盘系统,包括工业控制计算机主机、显示器、压机及压机控制器、机械手、机械手控制器、直排毛刷、废料桶、电子秤、延长臂、第一刀片托盘、第二刀片托盘、第一托盘检测传感器及第二托盘检测传感器，系统电气柜。本发明专利技术还公开了一种集成机械手的硬质合金刀片自动化装盘方法。本发明专利技术通过将各个部件装配成一个完整的系统，同时采用人工指令的方式，完成机械手在压机内吸取合金刀片、合金刀片毛刷处理、合金刀片交替称重检测、合金刀片放料入刀片托盘或废料桶的循环流程，解决合金刀片生产装盘过程中生产效率低、劳动量大、合金刀片合格率低、系统成本高、效率低、人机交互不够友好这些问题。

【技术实现步骤摘要】
一种集成机械手的硬质合金刀片自动化装盘系统与方法
本专利技术涉及自动化领域，尤其涉及一种集成机械手的硬质合金刀片自动化装盘系统与方法，主要应用于硬质合金刀片的自动化物流搬运与码放。
技术介绍
中国是一个制造大国，每年对合金刀片的需求量非常庞大。传统的硬质合金刀片生产流程是依靠压机循环压制刀片、人工取料、手工毛刷清理刀片表面毛刺、人工经验目检、称重检测、最后再将合格的刀片放到料盘。以上流程中，从取料到合金刀片码放都需要人工参与，不仅任务繁重、效率低下、产品合格率低，而且对操作工人存在很大的安全风险。虽然有一些企业对这种生产模式做了技术改良，为每台硬质合金刀片压机配备了独立机械手系统，完成了部分自动化任务。但其单盘换盘时间长、交互界面不够友好、检测费时、成本高、系统复杂，很难应用到实际的合金刀片检测、码放中去。而且，上述自动化系统的刀片称重环节，采用刀片放置、稳定、读数的模式，每称重一个刀片，就要多耗费等待电子秤数据稳定的时间。另一方面单盘换盘系统庞大、单盘换盘占用时间长。因此，这样的生产方式，降低了生产效率。而目前主流采用的人工刀片放盘方案，人工码放速度慢，摆放不整齐，甚至码放过程中对原本合格的刀片造成损伤，致使刀片作废。因而，需要提出一种采用改进的机械手高效的刀片自动拾取/码放的方法与系统，这种方法与系统能够有效应对降低人工劳动强度、提高生产效率、提高刀片生产质量和合格率的要求。
技术实现思路
本专利技术为了克服合金刀片生产过程中的工人劳动量大、生产效率低、产品合格率低、系统成本高和空间位置有限的缺点，提出一种集成机械手的硬质合金刀片自动化装盘系统与方法，该系统能用在合金刀片的自动化检测装盘上。本专利技术采用如下技术方案实现：一种集成机械手的硬质合金刀片自动化装盘系统,包括工业控制计算机主机、显示器、压机及压机控制器、机械手、机械手控制器、直排毛刷、废料桶、电子秤、延长臂、第一刀片托盘、第二刀片托盘、第一托盘检测传感器及第二托盘检测传感器，系统电气柜，其中：所述机械手安装在压机右侧的延展基座上，所述机械手前端装绕U轴28转动的延长臂，所述系统电气柜固定在压机的一侧，所述机械手控制器固定在机械手的一侧，所述安装板安装在压机前侧的延展基座上，所述直排毛刷安装在安装板上，其位置在电子秤和压机之间,电子秤安装在安装板上，其位置离机械手基座中心的X方向距离为345mm-355mm，Y方向距离为60-65mm处，所述废料桶安装在安装板上,其位置在电子秤的左边，所述第一刀片托盘、第二刀片托盘安装在压机延展基座上，距离机器手基座中心Y方向距离为340-360,X方向对称分布，所述第一托盘检测传感器及第二托盘检测传感器分别设置在第一刀片托盘、第二刀片托盘上，并通过传感器信号线连接系统电气柜；工业控制计算机主机内PCI插槽上装载一块光电隔离数字IO卡，通过系统IO信号总线和机械手IO信号总线对应IO信号相连接，和压机IO信号总线对应IO信号相连接，所述工业控制计算机主机通过调用数字IO卡的内部指令函数获取系统IO信号总线上对应的输入IO信号或者输出指定的IO信号到系统IO信号总线对应的IO信号，显示屏通过视频信号线连接工业控制计算机主机的,用于人机交互；所述工业控制计算机主机和机械手控制器之间由网线连接，通过TCP协议完成工业控制计算机主机和机械手控制器之间的数据交互；所述电子秤将重量信息数据由串口线，通过RS232协议发送给工业控制计算机主机。进一步地，所述电子秤的精度为0.01g。进一步地，所述电子秤与系统电气柜之间还连接有电子秤清零IO信号线。进一步地，所述延长臂长度为175mm，U轴坐标为0时，延长臂长度方向与机械手X正方向相同。进一步地，所述第一刀片托盘、第二刀片托盘形状为方形或圆形，由第一托盘检测传感器、第二托盘检测传感器分别检测是否到位。一种基于所述系统的硬质合金刀片自动化装盘方法，包括步骤：1）系统启动后，首先等待系统就绪，系统就绪后，等待系统上电指令，系统完成上电后，检查Start信号是否有效，若Start信号无效，系统进入示教模式，直到Start信号有效后，系统进入到生产模式；2）进入生产模式后，系统首先检查是否有警报和错误产生，若有，则需要先解除警报和错误，解除后需要人工确认警报和错误解除，系统才继续运行，否则一直处在等待确认状态，且如果是错误，则系统Start信号无效，在确认解除后退出生产模式，此时需要重新输入开始生产指令，使Start信号有效，然后再次进入生产模式；3）当系统成功进入生产模式后，压机准备，机械手回标准位，电子秤清零，随后进入生产装盘任务，装盘过程中，系统首先检查压机压制刀片的条件是否满足，若满足，则控制适量的合金粉末进入压机内，压机压制、刀片成型，若不满足，则压机一直等待系统允许压制信号，压制成功后，压制OK信号有效，并等待机械手进入取走刀片和下一次允许压制信号；4）机械手进入压机吸取刀片过程中，至多进行三次吸取，若三次吸取不成功，机械手停在标准位，系统报警，若三次内吸取成功，则进行毛刷处理，随后系统输出取料成功信号、允许压制信号，压制OK信号无效，并开始新一轮的压制刀片，压制成功后继续输出压制OK信号有效并等待下一轮的压制信号；5）毛刺处理完成后，合金刀片被放到电子秤上称重，机械手先取料放到电子秤秤盘指定的位置一上，然后再去取料，这期间电子秤将重量信息数据发送给工业控制计算机主机，机械手将当前刀片放在电子秤秤盘指定的位置二上，同时到先前的位置一取走已经称重完成的刀片，根据工业控制计算机主机接收的数据判断合金刀片是否合格，若合格则放入料盘，否则，放入废料桶；6）当系统检查到距离上次电子秤清零已放刀片的数量等于周期数N=T-1时，系统WgtZero信号有效，机械手不再去压机处吸取压制的刀片，而是将电子秤上的剩余的一个称重刀片根据称重是否合格决定是否放入第一刀片托盘或第二刀片托盘，随后电子秤清零信号有效，电子秤数据清零，与此同时，压机、机械手继续生产装盘流程,随后机械手再去压机处取料，再放到电子秤秤盘指定的位置一上，再去先前的位置二上取走已经称重完成的刀片，如此反复；7）生产结束时，最后一步直接取走电子秤秤盘上最后一个料，根据称重合格情况选择放料位置后，然后机械手回标准位置位，压机空闲等待、电子秤称重清零，系统生产结束。进一步地，对合金刀片的拾取采用吸盘进行吸取。进一步地，吸取合金刀片之前、放置合金刀片之后都进行吹气去除表面杂质。本专利技术采用上述的技术方案，具有如下技术优点：1采用此系统能够大大缩减工人的劳动量、提高生产效率，提高产品合格率，并且使得一个工人可以操作多台设备。2整个系统相比于传统的人工生产装盘，多方面的IO信号检测和用机械手代替压机取料都极大地提高了工人的安全性。3采用一个电子秤在秤盘上设置两个称重点进行交替称重，而不采用放料一次，再等待称电子秤重数据稳定发送数据的形式，使得电子秤的数据稳定可靠，且不用花费时间等待电子秤数据稳定，大大提高了系统生产装盘效率。4毛刷处在电子秤和压机之间，废料桶处在电子秤旁边，缩短了机械手运动时间，提高了生产效率。5采用两个托盘的方式，使得单一满盘后仍可以继续生产装盘，同样提高了系统的生产效率。附图说明图1是本专利技术系统的结构示意图。图2是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成机械手的硬质合金刀片自动化装盘系统,其特征在于：包括工业控制计算机主机(1)、显示器(2)、压机(3)及压机控制器(4)、机械手(5)、机械手控制器(6)、直排毛刷(9)、废料桶(8)、电子秤(10)、延长臂(7)、第一刀片托盘(11)、第二刀片托盘(12)、第一托盘检测传感器(13)及第二托盘检测传感器(14)，系统电气柜(24)，其中：所述机械手(5)安装在压机(3)右侧的延展基座(25)上，所述机械手(5)前端装绕U轴(28)转动的延长臂(7)，所述系统电气柜(24)固定在压机(3)的一侧，所述机械手控制器(6)固定在机械手(3)的一侧，所述安装板(26)安装在压机(3)前侧的延展基座(25)上，所述直排毛刷(9)安装在安装板(26)上，其位置在电子秤(10)和压机(3)之间, 电子秤(10)安装在安装板(26)上，其位置离机械手基座中心(27)的X方向距离为345 mm ‑355mm，Y方向距离为60‑65mm处，所述废料桶(8)安装在安装板(26)上,其位置在电子秤(10)的左边，所述第一刀片托盘(11)、第二刀片托盘(12)安装在压机延展基座(25)上，距离机器手基座中心(27)Y方向距离为340‑360,X方向对称分布，所述第一托盘检测传感器(13)及第二托盘检测传感器(14)分别设置在第一刀片托盘(11)、第二刀片托盘(12)上，并通过传感器信号线21连接系统电气柜(24)；工业控制计算机主机(1)内PCI插槽上装载一块光电隔离数字IO卡，通过系统IO信号总线(19)和机械手IO信号总线(22)对应IO信号相连接，和压机IO信号总线(18)对应IO信号相连接，所述工业控制计算机主机(1)通过调用数字IO卡的内部指令函数获取系统IO信号总线(19)上对应的输入IO信号或者输出指定的IO信号到系统IO信号总线(19)对应的IO信号，所述工业控制计算机主机(1)和机械手控制器(6)之间由网线(17)连接，通过TCP协议完成工业控制计算机主机(1)和机械手控制器(6)之间的数据交互，所述电子秤(10)将重量信息数据由串口线(15)，通过RS232协议发送给工业控制计算机主机(1)，显示屏(2)通过视频信号线(16)连接工业控制计算机主机(1)。...

【技术特征摘要】
1.一种集成机械手的硬质合金刀片自动化装盘系统,其特征在于：包括工业控制计算机主机(1)、显示器(2)、压机(3)及压机控制器(4)、机械手(5)、机械手控制器(6)、直排毛刷(9)、废料桶(8)、电子秤(10)、延长臂(7)、第一刀片托盘(11)、第二刀片托盘(12)、第一托盘检测传感器(13)及第二托盘检测传感器(14)，系统电气柜(24)，其中：所述机械手(5)安装在压机(3)右侧的延展基座(25)上，所述机械手(5)前端装绕U轴(28)转动的延长臂(7)，所述系统电气柜(24)固定在压机(3)的一侧，所述机械手控制器(6)固定在机械手(3)的一侧，所述安装板(26)安装在压机(3)前侧的延展基座(25)上，所述直排毛刷(9)安装在安装板(26)上，其位置在电子秤(10)和压机(3)之间,电子秤(10)安装在安装板(26)上，其位置离机械手基座中心(27)的X方向距离为345mm-355mm，Y方向距离为60-65mm处，所述废料桶(8)安装在安装板(26)上,其位置在电子秤(10)的左边，所述第一刀片托盘(11)、第二刀片托盘(12)安装在压机延展基座(25)上，距离机器手基座中心(27)Y方向距离为340-360,X方向对称分布，所述第一托盘检测传感器(13)及第二托盘检测传感器(14)分别设置在第一刀片托盘(11)、第二刀片托盘(12)上，并通过传感器信号线21连接系统电气柜(24)；工业控制计算机主机(1)内PCI插槽上装载一块光电隔离数字IO卡，通过系统IO信号总线(19)和机械手IO信号总线(22)对应IO信号相连接，和压机IO信号总线(18)对应IO信号相连接，所述工业控制计算机主机(1)通过调用数字IO卡的内部指令函数获取系统IO信号总线(19)上对应的输入IO信号或者输出指定的IO信号到系统IO信号总线(19)对应的IO信号，所述工业控制计算机主机(1)和机械手控制器(6)之间由网线(17)连接，通过TCP协议完成工业控制计算机主机(1)和机械手控制器(6)之间的数据交互，所述电子秤(10)将重量信息数据由串口线(15)，通过RS232协议发送给工业控制计算机主机(1)，显示屏(2)通过视频信号线(16)连接工业控制计算机主机(1)。2.根据权利要求1所述的集成机械手的硬质合金刀片自动化装盘系统，其特征在于：所述电子秤(10)的精度为0.01g。3.根据权利要求1所述的集成机械手的硬质合金刀片自动化装盘系统，其特征在于：所述电子秤(10)与系统电气柜(24)之间还连接有电子秤清零IO信号线(20)。4.根据权利1所述的集成机械手的硬质合金刀片自动化装盘系统，其特征在于：所述延长臂(7)长度为175mm，U轴(28)坐标为0时，延长臂(7)长度方向与机械手X正方向相同。5.根据权利1所述的集成机械手的硬质合金刀片自动化装盘系统,其特征在于：所述第一刀片托盘(11)、第二刀片托盘(12)形状为方形或圆形，由第一托盘检测传感器(13)、第二托盘检测传感器(14)分别检测是否到位。6.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈忠，李小辉，张宪民，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44