一種單臂碼垛機(jī)器人控制方法

暫無(wú)

一種單臂碼垛機(jī)器人控制方法\n技術(shù)領(lǐng)域\n[0001] 本發(fā)明涉及碼垛機(jī)，尤其是對(duì)啤酒、飲料、食品包裝等行業(yè)的對(duì)箱子進(jìn)行編組的設(shè)備。\n背景技術(shù)\n[0002] 碼垛機(jī)是機(jī)、電一體化高新技術(shù)產(chǎn)品。中、低位碼垛機(jī)可以滿足中低產(chǎn)量的生產(chǎn)需要?？砂凑找蟮木幗M方式和層數(shù)，完成對(duì)料袋、膠塊、箱體等各種產(chǎn)品的碼垛。在使用碼垛機(jī)時(shí)，需要考慮的問(wèn)題是利用碼垛機(jī)自身的運(yùn)動(dòng)如何時(shí)碼垛的物品整齊、不容易倒，各物品的方向能夠滿足需求。目前的碼垛機(jī)控制系統(tǒng)一般只有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向：X軸運(yùn)動(dòng)方向和Y軸運(yùn)動(dòng)方向，操作人員分別通過(guò)控制X軸和Y軸電機(jī)的動(dòng)作使碼垛機(jī)能夠搬運(yùn)箱子并將箱子層疊起來(lái)?，F(xiàn)有的這種控制系統(tǒng)適應(yīng)性差，碼垛速度慢；而且在進(jìn)行碼垛時(shí)，每層箱子之間會(huì)出現(xiàn)不平整，這樣一來(lái)就需要人工進(jìn)行修整或者增加額外的機(jī)構(gòu)使每層箱子擺放整齊，這不僅使結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，而且工序多，生產(chǎn)效率低。\n發(fā)明內(nèi)容\n[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種單臂碼垛機(jī)器人控制方法，具有操作簡(jiǎn)便、控制速度快、成本低的優(yōu)勢(shì)。\n[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種單臂碼垛機(jī)器人控制方法，包括人機(jī)控制面板、調(diào)整系統(tǒng)、抓取系統(tǒng)；\n[0005] 所述人機(jī)控制面板通過(guò)PLC與調(diào)整系統(tǒng)連接，所述人機(jī)控制面板通過(guò)PLC與抓取系統(tǒng)連接；\n[0006] 所述調(diào)整系統(tǒng)包括X軸伺服控制器、X軸伺服電機(jī)、X軸編碼器、Y軸伺服控制器、Y軸伺服電機(jī)、Y軸編碼器、R軸伺服控制器、R軸伺服電機(jī)、R軸編碼器；所述抓取系統(tǒng)包括夾箱氣缸、夾箱磁性開(kāi)關(guān)、卷簾電機(jī)、卷簾接近開(kāi)關(guān)、與卷簾電機(jī)連接的卷簾；\n[0007] 控制方法如下：\n[0008] (101)通過(guò)人機(jī)控制面板初始化系統(tǒng)并等待；\n[0009] (102)監(jiān)測(cè)卷簾內(nèi)是否有箱子，有則進(jìn)入下一步，否則返回等待；\n[0010] (103)夾箱氣缸動(dòng)作夾緊箱子，同時(shí)X軸伺服電機(jī)前進(jìn)；\n[0011] (104)由夾箱磁性開(kāi)關(guān)判斷夾箱氣缸是否到位，是則進(jìn)入下一步，否則返回上一步；\n[0012] (105)R軸伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，Y軸伺服電機(jī)升到所碼層數(shù)的最高位，同時(shí)X軸伺服電機(jī)前進(jìn)；\n[0013] (106)判斷X、Y、R軸伺服電機(jī)是否都到位，是則進(jìn)入下一步，否則返回上一步；\n[0014] (107)卷簾電機(jī)動(dòng)作升起收回卷簾，卷簾內(nèi)的箱子下落；\n[0015] (108)由卷簾接近開(kāi)關(guān)判斷卷簾電機(jī)是否到位，是則進(jìn)入下一步，否則返回；\n[0016] (109)夾箱氣缸松開(kāi)；\n[0017] (110)由夾箱磁性開(kāi)關(guān)判斷夾箱氣缸是否松到位，是則進(jìn)入下一步，否則返回上一步；\n[0018] (111)X、Y、R軸伺服電機(jī)同時(shí)復(fù)位。\n[0019] 作為改進(jìn)，所述X、Y、R軸伺服電機(jī)上均設(shè)有限位開(kāi)關(guān)。當(dāng)伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)碰到限位開(kāi)關(guān)，伺服會(huì)自動(dòng)停止，并報(bào)警，防止撞壞設(shè)備。\n[0020] 作為改進(jìn)，所述夾箱氣缸包括左右?jiàn)A箱氣缸和前后夾箱氣缸；所述夾箱磁性開(kāi)關(guān)包括左右?jiàn)A箱磁性開(kāi)關(guān)、前后夾箱磁性開(kāi)關(guān)；PLC信號(hào)依次通過(guò)卷簾電機(jī)、卷簾接近開(kāi)關(guān)后返回PLC，PLC信號(hào)依次通過(guò)左右?jiàn)A箱氣缸、左右?jiàn)A箱磁性開(kāi)關(guān)后返回PLC，PLC信號(hào)依次通過(guò)前后夾箱氣缸、前后夾箱磁性開(kāi)關(guān)后返回PLC。這些夾箱氣缸包括左右?jiàn)A箱和前后夾箱氣缸，通過(guò)這些氣缸的夾緊動(dòng)作，可以把整層箱子夾住，防止在抓手運(yùn)動(dòng)中移動(dòng)位置，同時(shí)在放箱時(shí)，可以讓當(dāng)前一層箱與下面一層箱準(zhǔn)確重合，這樣，碼的箱子才美觀，不易倒。\n[0021] 作為改進(jìn)，所述人機(jī)控制面板包括觸摸屏、控制模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、監(jiān)控模塊、報(bào)警模塊、影像模塊，所述控制模塊與PLC連接，所述參數(shù)設(shè)置模塊與PLC連接，所述監(jiān)控模塊分別與所述X、Y、R軸伺服電機(jī)、夾箱氣缸、卷簾電機(jī)連接。通過(guò)人機(jī)控制面板手動(dòng)控制各個(gè)電機(jī)和氣缸；通過(guò)參數(shù)設(shè)置模塊設(shè)置伺服及箱型參數(shù)；通過(guò)監(jiān)測(cè)模塊查看輸入、輸出及設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)信息；通過(guò)報(bào)警模塊顯示報(bào)警信息；通過(guò)影像模塊顯示設(shè)備運(yùn)行動(dòng)畫場(chǎng)景。\n[0022] 作為改進(jìn)，設(shè)有遠(yuǎn)程控制中心，所述遠(yuǎn)程控制中心通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與PLC連接。遠(yuǎn)程控制中心通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)獲取PLC信息，可以對(duì)PLC進(jìn)行故障處理。\n[0023] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所帶來(lái)的有益效果是：\n[0024] 通過(guò)人機(jī)控制面板控制X、Y、R軸伺服電機(jī)同時(shí)協(xié)同工作，一次性的將箱子搬運(yùn)到位然后進(jìn)行碼垛且通過(guò)R軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，不同層數(shù)的箱子可以錯(cuò)開(kāi)擺放，箱子擺放更加穩(wěn)定，不易倒下，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且能夠提高生產(chǎn)效率；\n[0025] 各種編碼器和限位開(kāi)關(guān)的設(shè)置，可以有效的防止電機(jī)動(dòng)作過(guò)度而產(chǎn)生的爆瓶、位置偏差等不良影響；\n[0026] 設(shè)有遠(yuǎn)程控制中心，可以對(duì)PLC進(jìn)行故障處理。\n[0027] 附圖說(shuō)明\n[0028] 圖1為本發(fā)明控制系統(tǒng)框架圖；\n[0029] 圖2為電機(jī)狀態(tài)流程圖；\n[0030] 圖3為本發(fā)明控制方法流程圖；\n[0031] 圖4為本發(fā)明碼垛機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。\n[0032] 具體實(shí)施方式\n[0033] 下面結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。\n[0034] 如圖1、4所示，一種單臂碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括人機(jī)控制面板、調(diào)整系統(tǒng)、抓取系統(tǒng)。所述人機(jī)控制面板通過(guò)PLC與調(diào)整系統(tǒng)連接，所述人機(jī)控制面板通過(guò)PLC與抓取系統(tǒng)連接。\n[0035] 所述調(diào)整系統(tǒng)包括X軸伺服控制器、X軸伺服電機(jī)2、X軸編碼器，所述伺服控制器信號(hào)依次通過(guò)X軸伺服電機(jī)2、X軸編碼器后回饋到伺服控制器中，形成第一閉環(huán)控制系統(tǒng)；\n[0036] 所述調(diào)整系統(tǒng)包括Y軸伺服控制器、Y軸伺服電機(jī)1、Y軸編碼器，所述伺服控制器信號(hào)依次通過(guò)Y軸伺服電機(jī)1、Y軸編碼器后回饋到伺服控制器中，形成第二閉環(huán)控制系統(tǒng)；\n[0037] 所述調(diào)整系統(tǒng)包括R軸伺服控制器、R軸伺服電機(jī)3、R軸編碼器，所述伺服控制器信號(hào)依次通過(guò)R軸伺服電機(jī)3、R軸編碼器后回饋到伺服控制器中，形成第三閉環(huán)控制系統(tǒng)。\n[0038] 所述抓取系統(tǒng)包括夾箱氣缸、夾箱磁性開(kāi)關(guān)、卷簾電機(jī)4、卷簾接近開(kāi)關(guān)、與卷簾電機(jī)4連接的卷簾；所述夾箱氣缸包括左右?jiàn)A箱氣缸6和前后夾箱氣缸5；所述夾箱磁性開(kāi)關(guān)包括左右?jiàn)A箱磁性開(kāi)關(guān)、前后夾箱磁性開(kāi)關(guān)；所述PLC信號(hào)依次通過(guò)卷簾電機(jī)4、卷簾接近開(kāi)關(guān)后返回PLC，所述 PLC信號(hào)依次通過(guò)左右?jiàn)A箱氣缸6、左右?jiàn)A箱磁性開(kāi)關(guān)后返回PLC，所述 PLC信號(hào)依次通過(guò)前后夾箱氣缸5、前后夾箱磁性開(kāi)關(guān)后返回PLC。\n[0039] 所述伺服控制器接收PLC的控制信號(hào)后，控制伺服電機(jī)動(dòng)作，同時(shí)通過(guò)接收電機(jī)上編碼器反饋的信號(hào)進(jìn)行位置校正，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)的快速運(yùn)動(dòng)與精確定位，具體包括下面幾個(gè)伺服控制器：\n[0040] X軸伺服控制器：用來(lái)控制抓取系統(tǒng)的左右平移動(dòng)作的。\n[0041] Y軸伺服控制器：用來(lái)控制抓取系統(tǒng)升降動(dòng)作的，抓取系統(tǒng)的升降動(dòng)作是與X和R軸協(xié)同動(dòng)作的。\n[0042] R軸伺服控制器：用來(lái)控制卷簾抓手旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的，它有兩個(gè)停止位置，一個(gè)是原位位置，一個(gè)是旋轉(zhuǎn)90度后的位置，在接箱處是原位位置，在放箱處是否需要旋轉(zhuǎn)是由參數(shù)設(shè)置里的碼箱方式?jīng)Q定的。\n[0043] 所述X軸伺服電機(jī)用來(lái)控抓取系統(tǒng)左右平移方向動(dòng)作，所述Y軸伺服電機(jī)用來(lái)控制抓取系統(tǒng)上下運(yùn)動(dòng)方向動(dòng)作，所述R軸伺服電機(jī)用來(lái)控制抓取系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。\n[0044] PLC接收來(lái)自人機(jī)控制面板或遠(yuǎn)程控制中心的輸入信號(hào)，通過(guò)內(nèi)部CPU的運(yùn)算，產(chǎn)生輸出，控制夾箱氣缸5、6、卷簾電機(jī)4、各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的伺服電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。所述X、Y、R軸伺服電機(jī)2、1、3上均設(shè)有限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)碰到限位開(kāi)關(guān)，伺服會(huì)自動(dòng)停止，并報(bào)警，防止撞壞設(shè)備。所述人機(jī)控制面板包括觸摸屏、控制模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、監(jiān)控模塊、報(bào)警模塊、影像模塊，所述控制模塊與PLC連接，所述參數(shù)設(shè)置模塊與PLC連接，所述監(jiān)控模塊分別與所述X、Y、R軸伺服電機(jī)2、1、3、夾箱氣缸、卷簾連接；通過(guò)人機(jī)控制面板手動(dòng)控制各個(gè)電機(jī)和氣缸；通過(guò)參數(shù)設(shè)置模塊設(shè)置伺服及箱型參數(shù)；通過(guò)監(jiān)測(cè)模塊查看輸入、輸出及設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)信息；通過(guò)報(bào)警模塊顯示報(bào)警信息；通過(guò)影像模塊顯示設(shè)備運(yùn)行動(dòng)畫場(chǎng)景。夾箱磁性開(kāi)關(guān)是安裝在夾箱氣缸上的，用來(lái)檢測(cè)夾箱氣缸的動(dòng)作有沒(méi)有到位，每一組夾箱氣缸都有兩個(gè)磁性開(kāi)關(guān)，分別檢測(cè)是否夾到位和是否松到位。卷簾電機(jī)4是把接收箱子和釋放箱子的裝置，當(dāng)兩排卷簾都放下來(lái)后，就構(gòu)成了一個(gè)平臺(tái)，可以接收整層箱子，當(dāng)兩排卷簾都抽上去后，箱子在重力作用下就落下來(lái)。由于卷簾電機(jī)4是非伺服的，沒(méi)有編碼器反饋位置信息，所以就用接近開(kāi)關(guān)來(lái)反饋推箱的幾個(gè)特定位置，共有4個(gè)接近開(kāi)關(guān)，分別檢測(cè)前進(jìn)到位、前進(jìn)減速、后退減速和后退到位。\n[0045] 如圖2、3所示，本發(fā)明單臂碼垛機(jī)機(jī)器人控制系統(tǒng)的具體控制方法如下：\n[0046] (101)通過(guò)人機(jī)控制面板初始化系統(tǒng)并等待；\n[0047] (102)監(jiān)測(cè)卷簾內(nèi)是否有箱子，有則進(jìn)入下一步，否則返回等待；\n[0048] (103)夾箱氣缸動(dòng)作夾緊箱子，同時(shí)X軸伺服電機(jī)2前進(jìn)；\n[0049] (104)由夾箱磁性開(kāi)關(guān)判斷夾箱氣缸是否到位，是則進(jìn)入下一步，否則返回上一步；\n[0050] (105)R軸伺服電機(jī)3旋轉(zhuǎn)，Y軸伺服電機(jī)1升到所碼層數(shù)的最高位，同時(shí)X軸伺服電機(jī)2前進(jìn)；\n[0051] (106)判斷X、Y、R軸伺服電機(jī)2、1、3是否都到位，是則進(jìn)入下一步，否則返回上一步；\n[0052] (107)卷簾電機(jī)4動(dòng)作升起收回卷簾，卷簾內(nèi)的箱子下落；\n[0053] (108)由卷簾接近開(kāi)關(guān)判斷卷簾電機(jī)4是否到位，是則進(jìn)入下一步，否則返回；\n[0054] (109)夾箱氣缸松開(kāi)；\n[0055] (110)由夾箱磁性開(kāi)關(guān)判斷夾箱氣缸是否松到位，是則進(jìn)入下一步，否則返回上一步；\n[0056] (111)X、Y、R軸伺服電機(jī)2、1、3同時(shí)復(fù)位。\n[0057] 通過(guò)人機(jī)控制面板控制X、Y、R軸伺服電機(jī)2、1、3同時(shí)協(xié)同工作，一次性的將箱子搬運(yùn)到位然后進(jìn)行碼垛。單臂碼垛機(jī)器人是應(yīng)用于啤酒、飲料、食品包裝等行業(yè)的對(duì)成層的箱子進(jìn)行碼垛的設(shè)備，相比傳統(tǒng)的碼垛機(jī)，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、速度快、成本低的優(yōu)勢(shì)。