CN106379746B - 一种基于栈板的瓷砖转移码放方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种基于栈板的瓷砖转移码放方法及系统，属于瓷砖生产设备领域。其特征在于：包括由护栏（8）围成的码放作业区，在码放作业区内设置有栈板存放工位（4）和瓷砖码放工位（6），在码放作业区的后端设置有传送装置（1），在码放作业区的上方设置有机械手（3），在码放作业区外部设置有控制柜，控制柜内设置有控制单元。通过本栈板的瓷砖转移码放系统，实现了瓷砖码放工位中栈板的自动放置以及瓷砖由包装线末端的传送装置至瓷砖码放工位中栈板的自动夹取、移动以及放置，避免了人力物力的大量浪费，大大提高了劳动效率同时避免了人工搬运时对产品磕碰的可能，保证了产品的品相。

Description

一种基于栈板的瓷砖转移码放方法及系统

技术领域

一种基于栈板的瓷砖转移码放方法及系统，属于瓷砖生产设备领域。

背景技术

目前，对着社会对瓷砖需求量的日益增大，生产量也迅速增加。在现有技术中，瓷砖从窑炉烧结之后进入包装线，在包装线内多片瓷砖被装入包装盒内，在进行捆绑、打包等步骤之后从包装线的末端送出。包装好的瓷砖由包装线送出之后由人工将瓷砖进行搬运和码放。由于瓷砖本身的重量较重，因此人工在进行搬运和码放时会浪费大量的人力和物力，同时工人在搬运过程中会浪费大量的体力，效率极为低下。同时由于瓷砖为易碎产品，因此在搬运的过程中经常会出现磕碰的现象，造成产品损坏而无法售出，因此在一定程度上也增加了生产成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种对瓷砖进行自动夹取、转移和码放，避免了人力物力的大量浪费，提高了劳动效率同时保证了产品完好的基于栈板的瓷砖转移码放方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该基于栈板的瓷砖转移码放方法，其特征在于：包括如下步骤

步骤1001，初始化，并执行复位子程序，

系统进行初始化，初始化之后，准备进行瓷砖的抓取；

步骤1002，机械手行至工作位，

机械手由原始位置移动至工作位；

步骤1003，瓷砖翻转工位内是否存有瓷砖，

下位机判断瓷砖翻转工位内是否放置有瓷砖，如果放置有瓷砖，执行步骤1008，如果瓷砖翻转工位内没有瓷砖，执行步骤1004；

步骤1004，判断是否存在空置的瓷砖码放工位，

下位机根据设置在栈板检测模块判断是否存在未放置栈板的瓷砖码放工位，如果存在未放置栈板的瓷砖码放工位，执行步骤1005，如果不存在未放置栈板的瓷砖码放工位，返回执行步骤1003；

步骤1005，判断栈板存放工位内是否有栈板，

下位机判断栈板存放工位内是否存留有栈板，如果存留有栈板，执行步骤1006，如果栈板存放工位内没有栈板，执行步骤1007；

步骤1006，抓取栈板，

下位机控制机械手从栈板存放工位内抓取一个栈板并放入空置的瓷砖码放工位内；

步骤1007，报警；

下位机控制报警系统进行报警；

步骤1008，瓷砖码放工位内是否有栈板，

下位机根据设置在栈板检测模块判断在瓷砖码放工位内是否放置有可用的栈板，如果放置有可用的栈板，执行步骤1012，如果在瓷砖码放工位内没有可用的栈板，执行步骤1009；

步骤1009，判断是否存在空置的瓷砖码放工位，

下位机根据设置在栈板检测模块判断是否存在未放置栈板的瓷砖码放工位，如果存在未放置栈板的瓷砖码放工位，执行步骤1010，如果不存在未放置栈板的瓷砖码放工位，返回执行步骤1007；

步骤1010，判断栈板存放工位内是否有栈板，

下位机判断栈板存放工位内是否存留有栈板，如果存留有栈板，执行步骤1011，如果栈板存放工位内没有栈板，执行步骤1007；

步骤1011，抓取栈板，

下位机控制机械手从栈板存放工位内抓取一个栈板并放入空置的瓷砖码放工位内；

步骤1012，抓取瓷砖，

下位机控制机械手按照瓷砖转移子程序和瓷砖放置子程序将瓷砖由瓷砖翻转工位放置到瓷砖码放工位内的栈板上，然后返回步骤1002。

优选的，步骤1012中所述的瓷砖转移子程序，包括如下步骤：

步骤2001，计算得到机械手的移动总距离a；

控制单元根据机械手的移动起点和移动终点计算得到确定机械手在X轴和Y轴所在平面上的移动总距离a；

步骤2002，将移动距离a分为若干移动区段：区段a₁……区段a_n；

控制单元按照距离分段原则自机械手的移动起点开始将机械手的移动总距离a分为若干移动区段：区段a₁……区段a_n；

步骤2003，以第一速度移动；

机械手自起点开始以第一速度在区段a₁内移动；

步骤2004，机械手是否进入区段a₂；

控制单元判断机械手是否已经进入区段a₂，如果进入区段a₂，执行步骤2005，否则返回执行步骤2003；

步骤2005，以第二速度运行；

控制单元控制机械手在区段a₂内以低于第一速度的第二速度移动；

步骤2006，判断机械手是否进入区段a_n；

控制单元判断机械手是否已经进入区段a_n，如果进入区段a_n，执行步骤2008，否则执行步骤2007；

步骤2007，以第N-1速度运行；

控制单元控制机械手第N-1速度移动；

步骤2008，以第N速度移动；

控制单元控制机械手在区段an内以低于第N-1速度的第N速度移动，当移动至移动终点后停止移动。

优选的，步骤2002中所述的距离分段原则为：在机械手的整个移动距离a中确定一个减速点作为区段a₂的起始点，减速点与机械手的移动起点之间为区段a₁，减速点与机械手的移动终点之间的距离平分后形成区段a₂~区段a_n。

优选的，步骤1012中所述的瓷砖转移子程序，包括如下步骤：

步骤3001，确定下落高度；

控制单元根据栈板表面的高度以及瓷砖底部的高度确定机械手的下落距离；

步骤3002，瓷砖是否需要旋转；

控制单元判断该包瓷砖在下落前是否需要旋转，如果需要旋转，执行步骤3003，如果不需要旋转，执行步骤3004；

步骤3003，机械手旋转；

控制单元根据该包瓷砖在栈板上的预设位置确定瓷砖需要旋转的角度，并驱动机械手转动相应角度；

步骤3004，机械手下落；

控制单元控制机械手下落，使瓷砖的底面紧贴栈板上表面，完成瓷砖的放置；

步骤3005，机械手回位；

机械手松开瓷砖，然后复位继续下一包瓷砖的抓取和转移。

一种基于栈板的瓷砖转移码放系统，其特征在于：包括由护栏围成的码放作业区，在码放作业区内设置有存放栈板的栈板存放工位和至少一个瓷砖码放工位，在码放作业区的后端设置有用于运送瓷砖的传送装置，在码放作业区的上方设置有机械手，用于将栈板存放工位内的栈板放入瓷砖码放工位，并将传送装置上的瓷砖转移到瓷砖码放工位内的栈板上，在码放作业区外部设置有控制柜，控制柜内设置有控制单元。

优选的，所述的控制单元包括上位机、与上位机双向连接的下位机，在下位机的输出端口上连接有驱动机械手动作的变频控制模块；

在下位机的输入端口上连接有用于判断所述的瓷砖码放工位内是否放置有栈板的栈板检测模块、用于判断所述的传送装置末端是否存在有瓷砖的瓷砖检测模块以及用于对机械手的移动进行限位的限位模块。

优选的，所述的栈板检测模块为设置在所述瓷砖码放工位底部的光电开关；所述的瓷砖检测模块为设置在所述传送装置末端的光电开关。

优选的，在所述的下位机的输入端口上还设置有安全光栅，安全光栅设置在码放作业区前端的开口处两侧。

优选的，所述的变频控制模块包括四台变频器以及与变频器一一对应的四台变频电机，四台变频电机分别用于实现机械手在X轴、Y轴、Z轴方向的直线运动以及机械手绕其自身旋转的W轴方向的旋转运动，四台变频电机上均安装有编码器与下位机连接的编码器。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

1、通过本栈板的瓷砖转移码放系统，实现了瓷砖码放工位中栈板的自动放置以及瓷砖由包装线末端的传送装置至瓷砖码放工位中栈板的自动夹取、移动以及放置，避免了人力物力的大量浪费，大大提高了劳动效率同时避免了人工搬运时对产品磕碰的可能，保证了产品的品质。

2、通过在瓷砖码放工位内放置对其内部是否有栈板进行检测的栈板检测模块，可以有效防止放置瓷砖时因瓷砖码放工位内未放置栈板而造成的瓷砖损坏。

3、通过在传送装置的末端设置瓷砖检测模块，当传送装置处运送瓷砖后，控制单元可以立刻检测到，因此避免了瓷砖在传送装置处的滞留。

4、在码放作业区的前端开口处的两端设置有一组安全光栅，安全光栅在码放作业区的前端开口处形成一道光栅线，在作业时如果工作人员误闯入码放作业区内之后，码放作业区内立即停止作业，有效避免了发生危险。

5、在本转移码放方法中，通过瓷砖转移子程序，将机械手的移动距离分为若干区段：区段a₁……区段a_n，并且从且从区段a₁开始以速度递减的形式使机械手以不同的速度运行，因此在机械手移动初期其移动的速度较快，因此在保证了机械手整体运行速度，提高了系统的运行效率，由于机械手本身以及其夹取的瓷砖的总重量较重，因此在机械手移动的末期以低速运行，降低了机械手以及瓷砖本身重量所带来的惯性，因此提高了定位的精准性和系统的运行稳定性。

附图说明

图1为基于栈板的瓷砖转移码放系统俯视图。

图2为基于栈板的瓷砖转移码放系统控制单元原理方框图。

图3为机械手的主视示意图。

图4为机械手的俯视示意图。

图5为机械手驱动机构的立体示意图。

图6为基于栈板的瓷砖转移码放方法流程图。

图7为基于栈板的瓷砖转移码放方法瓷砖转移子程序流程图。

图8为基于栈板的瓷砖转移码放方法瓷砖放置子程序流程图。

图9为基于栈板的瓷砖转移码放方法瓷砖放置子程序流程图。

其中：1、传送装置 2、瓷砖翻转工位 3、机械手 301、栈板夹紧导向板 302、手指安装板 303、夹板限位光电开关 304、抓取机构主体 305、手指导向轴承 306、栈板抓取手指307、瓷砖夹板 308、夹板安装板 309、夹板开合气缸 310、栈板抓取气缸 311、夹板开合齿轮 312、夹板开合齿条 313、瓷砖感应器 314、栈板抓取齿轮 315、栈板抓取齿条 4、栈板存放工位 5、栈板 6、瓷砖码放工位 7、栈板检测开关 8、护栏 9、安全光栅。

具体实施方式

图1~9是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~9对本发明做进一步说明。

如图1所示，一种基于栈板的瓷砖转移码放系统（以下简称转移码放系统），包括由护栏8围成的一个矩形区域，在该矩形区域内部为瓷砖的码放作业区，矩形区域一端为开口端，并将该开口端设为码放作业区的前端，通过在码放作业区的前端设置开口，方便运输工具进入码放作业区的内部并将完成码放的瓷砖运出。

在码放作业区内部设置有一个存放有若干栈板5的栈板存放工位4和至少一个瓷砖码放工位6，在码放作业区的上方架设有一只机械手3，在码放作业区的后方为瓷砖包装线的传送装置1，机械手3将传送装置1送至的瓷砖由传送装置1转移至栈板存放工位4内进行码放，在本转移码放系统中，瓷砖码放工位6设置有两处，分别对称设置在栈板存放工位4的两侧。在传送装置1的末端为瓷砖翻转工位2，用于将在传送装置1上水平放置的瓷砖进行翻转变为竖直放置，以便于机械手3的夹取。在本转移码放系统内，将矩形的码放作业区的长边方向作为机械手3移动时的X轴方向，将码放作业区的短边方向作为机械手3移动时的Y轴方向，将机械手3在码放作业区内上下移动的方向作为机械手3移动的Z轴方向，机械手3同时可实现绕其自身进行旋转（W轴）的运动。

在码放作业区的前端开口处的两端设置有一组安全光栅9，安全光栅9在码放作业区的前端开口处形成一道光栅线，在作业时如果工作人员误闯入码放作业区内之后，码放作业区内立即停止作业，有效避免了发生危险。在瓷砖翻转工位2的底部设置有光电开关，用于检测在瓷砖翻转工位2内是否留有未转移的瓷砖，在瓷砖码放工位6的底部设置有栈板检测开关7，用于检测在瓷砖码放工位6内部是否放置有栈板5。在码放作业区的外部设置有本转移码放系统的控制柜（图中未画出），在控制柜内设置有用于对本转移码放系统工作状态进行控制的控制单元。

如图2所示，本转移码放系统的控制单元包括：上位机、下位机以及变频器，上位机由安装在控制柜柜门上的触摸屏实现，下位机由安装在控制柜内的PLC实现，上位机和下位机之间双向连接。下位机同时控制四台变频器，每一台变频器对应一台变频电机，四台变频电机分别对应机械手3的X轴、Y轴、Z轴以及W轴方向的动作，每一台变频电机上均对应安装有编码器，编码器的输出端连接到下位机的信号输入端。

在下位机的信号输入端上还分别连接有接近开关、限位开关、光栅模块、瓷砖检测开关以及栈板检测模块，其中瓷砖检测模块为上述的安装在瓷砖翻转工位2底部的光电开关，用于检测在瓷砖翻转工位2内是否留有未转移的瓷砖；栈板检测模块为上述的安装在瓷砖码放工位6底部的栈板检测开关7，用于检测在瓷砖码放工位6内部是否放置有栈板5；光栅模块为设置在码放作业区的前端开口处的安全光栅9，当安全光栅9被遮挡后，下位机控制机械手3停止动作。接近开关以及限位开关分别为对机械手3在X轴、Y轴方向上移动时进行位置检测的开关，用于防止机械手3在移动过程中移动失控。

如图3~4所示：机械手3包括栈板抓取机构以及瓷砖抓取机构。栈板抓取机构和瓷砖抓取机构均安装在抓取机构主体304上，抓取机构主体304为长方体壳体。w轴对应的变频电机的输出链轮与抓取机构主体304的中部固定连接，并带动机械手3同步转动。

栈板抓取机构包括栈板抓取手指306以及推动栈板抓取手指306伸开与夹紧的手指动力单元。栈板抓取手指306为V形，且栈板抓取手指306的一端与手指动力单元相连，另一端设有用于对抓取的栈板5进行阻挡的挡板，避免在抓取过程中栈板滑落，从而造成危险。栈板抓取手指306有四个，分别设置在抓取机构主体304的四个角上。栈板抓取手指306安装在手指安装板302上，手指安装板302与手指动力单元固定连接。

抓取机构主体304上设有栈板夹紧导向板301，栈板夹紧导向板301与栈板抓取手指306一一对应，栈板夹紧导向板301固定在抓取机构主体304的侧面上。栈板夹紧导向板301的自由端为由下至上逐渐内凹弧形。栈板抓取手指306铰接在手指安装板302上，且栈板抓取手指306与手指安装板302之间设有扭簧，从而使栈板抓取手指306在脱离栈板夹紧导向板301时处于张开状态。栈板抓取手指306上转动安装有手指导向轴承305，手指导向轴承305设置在铰接点与栈板夹紧导向板301之间。手指动力单元推动栈板抓取手指306分别向左右两侧运动，从而使栈板抓取手指306脱离栈板夹紧导向板301，栈板抓取手指306在扭簧和栈板抓取手指306重力的作用下处于张开状态；手指动力单元带动栈板抓取手指306由两侧向中间运动，使手指导向轴承305进入栈板夹紧导向板301的自由端，栈板夹紧导向板301对栈板抓取手指306进行导向，从而完成对栈板的抓取夹紧。

瓷砖抓取机构包括瓷砖夹板307以及推动瓷砖夹板307轴向移动的夹板动力单元。瓷砖夹板307的上端安装在夹板安装板308上，另一端为自由端。夹板动力单元与夹板安装板308相连，并推动夹板安装板308水平移动，从而实现瓷砖的夹紧和松开。瓷砖夹板307与瓷砖接触的一侧设有橡胶，一方面用于增大与瓷砖的摩擦，另一方面能够产生缓冲作用，避免与瓷砖发生碰撞，从而损坏瓷砖。瓷砖夹板307的下端向中部倾斜，从而能够更好的夹紧瓷砖。

当沿厚度方向抓取瓷砖时，瓷砖夹板307可以安装在夹板安装板308靠近抓取机构主体304中部的一端，当沿宽度或长度方向抓取瓷砖时，瓷砖夹板307安装在夹板安装板308靠近抓取机构主体304外侧的一端。用于相互配合夹紧瓷砖的两块瓷砖夹板307为一对，瓷砖夹板307有两对，夹板安装板308与瓷砖夹板307一一对应。

在抓取机构主体304的上方设有瓷砖抓取限位单元。瓷砖抓取限位单元为夹板限位光电开关303，每一对夹板限位光电开关303有两个，两个夹板限位光电开关303分别用于检测夹板动力单元的起始位置和终止位置，从而完成限位。夹板限位光电开关303有两对，分别对驱动两对瓷砖夹板307运动的夹板动力单元进行限位。

本机械手3既能够完成对栈板5的抓取，又能够实现对瓷砖的抓取，自动化程度高，而且栈板5放置的精度高，在码垛时不会使瓷砖倾斜，使用方便。

如图5所示：手指动力单元与手指安装板302之间设有栈板传动机构。手指动力单元为栈板抓取气缸310，栈板抓取气缸310有一个，且安装在抓取机构主体304的中部，栈板抓取气缸310的活塞杆与栈板传动机构相连，手指安装板302与栈板传动机构相连。

栈板传动机构包括栈板抓取齿轮314以及栈板抓取齿条315。栈板抓取齿轮314转动安装在抓取机构主体304内，且栈板抓取齿轮314的轴线竖直设置。栈板抓取齿条315有两个，对称设置在栈板抓取齿轮314的两侧，且两个栈板抓取齿条315的一端伸出抓取机构主体304并与手指安装板302固定连接。栈板抓取气缸310与一个栈板抓取齿条315固定连接，并推动该栈板抓取齿条315轴向移动，该栈板抓取齿条315通过栈板抓取齿轮314带动另一个栈板抓取齿条315向相反的方向运动，从而两侧栈板抓取手指306的同步开合。

栈板抓取齿条315的外侧设有将栈板抓取齿条315压紧在栈板抓取齿轮314上的轴承，轴承通过螺栓安装在抓取机构主体304上。

夹板动力单元有两个，两个夹板动力单元分别设置在栈板抓取气缸310的两侧，并分别驱动两对瓷砖夹板307的开合。每个夹板动力单元包括有两个夹板开合气缸309，且两个夹板开合气缸309的活塞杆固定连接，并同步运动。夹板限位光电开关303通过检测夹板开合气缸309的活塞杆的位置，来对瓷砖夹板307进行限位。

夹板动力单元与夹板安装板308之间设有夹板传动机构。夹板传动机构包括夹板开合齿轮311以及夹板开合齿条312。夹板开合齿轮311转动安装在抓取机构主体304上，且夹板开合齿轮311的轴线竖直设置。夹板开合齿条312有两个，对称设置在夹板开合齿轮311两侧，两个夹板开合齿条312分别与安装同一对瓷砖夹板307的夹板安装板308固定连接。两个夹板开合气缸309的活塞杆与一个夹板开合齿条312相连，并带动该夹板开合齿条312运动，该夹板开合齿条312通过夹板开合齿轮311带动另一个夹板开合齿条312向相反的方向运动。夹板开合齿条312的两侧分别设有推动夹板开合齿条312压紧夹板开合齿轮311的轴承。

栈板抓取齿轮314的下方设有瓷砖感应器313，瓷砖感应器313用于检测瓷砖夹板307是否抓取瓷砖以及检测栈板抓取手指306是否抓取有栈板5。

如图6所示，基于栈板的瓷砖转移码放方法（以下简称转移码放方法），包括如下步骤：

步骤1001，初始化，并执行复位子程序；

系统进行初始化，初始化之后，准备进行瓷砖的抓取。

在初始化之前，通过上位机选取机械手3需要执行的抓取程序，抓取程序选择完毕之后，机械手3按照预定的抓取程序执行抓取作业。

抓取程序是预先通过上位机软件写入上位机内的抓取流程方案，在本转移码放方法中，将码放作业区的区域内利用坐标进行标记，在对码放工作区完成坐标标记之后，确定了瓷砖码放工位6以及其两侧的栈板存放工位4的坐标，同时确定了机械手3原始位置以及工作位的坐标。在写入抓取流程方案时，同时对每一块栈板5上的瓷砖的码放规则进行设定，在完成了栈板5上瓷砖的码放规则之后，即确定了每一包瓷砖在码放工作区内的坐标，以及与X轴（或Y轴）的相对位置关系（平行或垂直）。在实际写入抓取流程方案时，可以根据需要设置多种瓷砖在栈板5上的摆放方式。

步骤1002，机械手3行至工作位；

机械手3由原始位置移动至工作位。

步骤1003，瓷砖翻转工位2内是否存有瓷砖；

下位机判断瓷砖翻转工位2内是否放置有瓷砖，如果放置有瓷砖，执行步骤1008，如果瓷砖翻转工位2内没有瓷砖，执行步骤1004；

步骤1004，判断是否存在空置的瓷砖码放工位6；

下位机根据设置在栈板检测模块判断是否存在未放置栈板5的瓷砖码放工位6，如果存在未放置栈板5的瓷砖码放工位6，执行步骤1005，如果不存在未放置栈板5的瓷砖码放工位6，返回执行步骤1003；

步骤1005，判断栈板存放工位4内是否有栈板5；

下位机判断栈板存放工位4内是否存留有栈板5，如果存留有栈板5，执行步骤1006，如果栈板存放工位4内没有栈板5，执行步骤1007。

步骤1006，抓取栈板5；

下位机控制机械手3从栈板存放工位4内抓取一个栈板5并放入空置的瓷砖码放工位6内。

步骤1007，报警；

下位机控制报警系统（如报警灯，报警器）进行报警，由人工进行处理。

步骤1008，瓷砖码放工位6内是否有栈板5；

下位机根据设置在栈板检测模块判断在瓷砖码放工位6内是否放置有可用的栈板5，如果放置有可用的栈板5，执行步骤1012，如果在瓷砖码放工位6内没有可用的栈板5，执行步骤1009。

可用的栈板5表示在瓷砖码放工位6内未放满瓷砖的栈板5。

步骤1009，判断是否存在空置的瓷砖码放工位6；

下位机根据设置在栈板检测模块判断是否存在未放置栈板5的瓷砖码放工位6，如果存在未放置栈板5的瓷砖码放工位6，执行步骤1010，如果不存在未放置栈板5的瓷砖码放工位6，返回执行步骤1007。

步骤1010，判断栈板存放工位4内是否有栈板5；

下位机判断栈板存放工位4内是否存留有栈板5，如果存留有栈板5，执行步骤1011，如果栈板存放工位4内没有栈板5，执行步骤1007。

步骤1011，抓取栈板5；

下位机控制机械手3从栈板存放工位4内抓取一个栈板5并放入空置的瓷砖码放工位6内。

步骤1012，抓取瓷砖；

下位机控制机械手3按照瓷砖转移子程序和瓷砖放置子程序将瓷砖由瓷砖翻转工位2放置到瓷砖码放工位6内的栈板5上，然后返回步骤1002。

在机械手3将瓷砖从瓷砖翻转工位2上不断转移到栈板5的过程中，下位机不断将瓷砖的码放状态送至上位机中，在上位机的显示屏对栈板5上的码放状态进行实时显示，对栈板5上的瓷砖的码放数量进行计数，同时不断将下一包瓷砖的码放位置送至下位机，由下位机控制机械手3执行下一包瓷砖的抓取控制。

如图7所示，上述的瓷砖转移子程序包括如下步骤：

步骤2001，计算得到机械手3的移动距离a；

上位机根据机械手3的工作位的坐标以及码放的瓷砖的坐标确定机械手3在X轴和Y轴所在平面上的移动总距离a。

步骤2002，将移动距离a分为若干移动区段：区段a₁……区段a_n；

上位机将机械手3在X轴和Y轴所在平面上的移动总距离a分为若干移动区段，以机械手3的等到位置为起点以及瓷砖的坐标为终点，依次分为：区段a₁……区段a_n。

步骤2003，以第一速度移动；

用于驱动机械手3在X轴方向和Y轴方向的电机在下位机的驱动下同时动作，驱动机械手3在区段a₁内以第一速度进行移动；

步骤2004，机械手3是否进入区段a₂；

上位机判断机械手3是否已经进入区段a₂，如果进入区段a₂，执行步骤2005，否则返回执行步骤2003。

步骤2005，以第二速度运行；

机械手3在移动进入区段a₂之后，下位机通过相对应的变频器，对驱动机械手3在X轴方向和Y轴方向的电机减速，使机械手3以低于第一速度的第二速度在区段a2内移动；

随着机械手3在相对应的电机驱动下不断运行，机械手3依次进入区段3、区段4……区段a_（n-1），并在相应的区段内依次以速度递减的第三速度、第四速度……第N-1速度移动，因此该过程不再赘述。

步骤2006，以第N-1速度运行；

机械手3在移动进入区段a_（n-1）之后，下位机控制驱动机械手3在X轴方向和Y轴方向的电机使机械手3以第N-1速度区段a_（n-1）内移动；

步骤2007，机械手3是否进入区段a_n；

上位机判断机械手3是否已经进入区段a_n，如果进入区段a_n，执行步骤2008，否则返回执行步骤2006。

步骤2008，以第N速度移动；

机械手3在移动进入区段a_n之后，下位机控制驱动机械手3在X轴方向和Y轴方向的电机使机械手3以第N速度区段a_n内移动；

步骤2009，停止；

当机械手3运行至瓷砖目标位置时，下位机通过相对应的电机使机械手3停止移动。

在本转移码放方法中，通过瓷砖转移子程序，将机械手3的移动距离分为若干区段：区段a₁……区段a_n，并且从区段a₁开始以速度递减的形式使机械手3以不同的速度运行，因此在机械手3移动初期其移动的速度较快，因此保证了机械手3整体运行速度，提高了系统的运行效率，由于机械手3本身以及其夹取的瓷砖的总重量较重，因此在机械手3移动的末期以低速运行，降低了机械手3以及瓷砖本身重量所带来的惯性，因此提高了定位的精准性和系统的运行稳定性。

区段a₁……区段a_n的设置原则为：在机械手3的整个移动距离a中，以机械手3的移动终点为起点反向确定一个点（记为点A）作为区段a₂的起始点，因此机械手3起点与点A之间的距离即为区段a₁，点A与机械手3的移动终点（即瓷砖目标位置）之间的距离平分后形成区段a₂~区段a_n。由于每包瓷砖的起始位置相同而目标位置不同，因此机械手3在移动每包瓷砖时移动的总距离a为变量，根据上述的区段划分原则进行区段划分后，由于点A是以机械手3的终点为参照反向确定的，因此区段a₂~区段a_n的总距离以及每个区段的距离均为定值，而区段a₁的距离随总距离a的变化而变化。

如图8所示，上述的瓷砖放置子程序，包括如下步骤：

步骤3001，确定下落高度；

在夹取有瓷砖的机械手3移动至栈板5上方之后，上位机根据栈板5表面的高度以及瓷砖底部的高度确定机械手3需要下落的距离，即机械手3在Z轴上的移动距离。

步骤3002，瓷砖是否需要旋转；

上位机根据预设定的瓷砖在栈板5上的码放规则判断该包瓷砖在下落前是否需要旋转，即是否需要机械手3在W轴上进行动作，如果需要旋转，执行步骤3003，如果不需要旋转，执行步骤3004；

步骤3003，机械手3旋转；

上位机根据该包瓷砖在栈板5上的预设位置确定瓷砖需要旋转的角度，并将控制信号送至下位机，由下位机驱动相对应的电机动作，驱动机械手3转动，使瓷砖旋转相应的角度；

步骤3004，机械手3下落；

下位机驱动相应的电机动作，使机械手3下落预定距离，使瓷砖的底面紧贴栈板5上表面，完成瓷砖的放置。

步骤3005，机械手3回位；

机械手3松开瓷砖，然后上升相应的距离后，回到工作位继续下一包瓷砖的抓取和转移。

如图9所示，上述的复位子程序，包括如下步骤：

步骤4001，设备无报警，复位启动；

下位机确定系统无报警状态，然后机械手3复位启动。

步骤4002，Z轴是否完成复位；

下位机判断机械手3的Z轴是否完成复位，如果Z轴未完成复位，执行步骤4003，如果Z轴已完成复位，执行步骤4004。

步骤4003，Z轴完成复位；

机械手的Z轴完成复位，上升至原点。

步骤4004，其他轴复位；

下位机控制X轴、Y轴以及W轴复位；

步骤4005，复位结束；

复位子程序结束。

具体工作过程及工作原理如下：

在需要对打包完成的瓷砖由包装线末端的瓷砖翻转工位2上转移到瓷砖码放工位6处时，操作人员通过上位机选定需要执行的抓取程序，机械手3移动至等待位置开始工作，执行瓷砖的抓取、转移以及放置操作。

机械手3在开始工作之后，下位机首先判断两个瓷砖码放工位6内是否均未放置栈板5，如果两个瓷砖码放工位6内均未放置栈板5，机械手3首先从栈板存放工位4内夹取一个栈板5放到其中一个瓷砖码放工位6内，由于每块栈板5的高度为定值，因此在将栈板5放入瓷砖码放工位6内之后，上位机自动记录瓷砖码放工位6中的栈板5表面的高度，作为放置瓷砖时的参考。

在机械手3每完成一次将栈板5放入瓷砖码放工位6的操作之后，下位机首先判断在瓷砖翻转工位2内是否已存在有未抓取的瓷砖，如果已存在有尚未抓取的瓷砖，机械手3首先下降至瓷砖翻转工位2处对瓷砖进行抓取，如果瓷砖翻转工位2内尚不存在未抓取的瓷砖，机械手3继续从栈板存放工位4内夹取栈板5放入尚未放置栈板5的瓷砖码放工位6内。反复进行上述判断和栈板5的抓取，直到每个瓷砖码放工位6内均放置有栈板5。

在机械手3从瓷砖翻转工位2中抓取瓷砖之后，机械手3首先上升至等待工位，然后由下位机驱动相应的电机运行，使机械手3同时在X轴和Y轴方向移动，移动至需要放置的栈板5的上方。机械手3在X轴和Y轴方向移动之前，上位机已经计算得出机械手3在X轴和Y轴方向移动的总距离，并将总距离分为若干区段，机械手3在X轴和Y轴方向移动的过程中，当移动至第二区段之前，下位机驱动机械手3以最高速度运行，当进入第二区段、第三区段、……、第N区段时，依次降低机械手3的移动速度，当机械手3移动至瓷砖的放置位置上方后，完成机械手3在X轴和Y轴方向的移动。

在机械手3移动至瓷砖的放置位置上方之后，上位机将计算得到的机械手3的下落高度以及是否需要对瓷砖进行旋转的控制指令送至下位机，如果瓷砖进行旋转，则下位机首先控制相应的电机动作，使机械手3在W轴上动作，旋转相应角度，如果不需要瓷砖进行旋转，则由下位机控制相应的电机动作，驱动机械手3在Z轴上动作，将瓷砖放置到栈板5的上表面。机械手3完成瓷砖的放置之后，松开瓷砖并回到工作位，继续下一包瓷砖的抓取。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于栈板的瓷砖转移码放方法，其特征在于：包括如下步骤

步骤1001，系统进行初始化，初始化之后，准备进行瓷砖的抓取；

步骤1002，机械手（3）由原始位置移动至工作位；

步骤1003，下位机判断瓷砖翻转工位（2）内是否放置有瓷砖，如果放置有瓷砖，执行步骤1008，如果瓷砖翻转工位（2）内没有瓷砖，执行步骤1004；

步骤1004，下位机判断是否存在未放置栈板（5）的瓷砖码放工位（6），如果存在未放置栈板（5）的瓷砖码放工位（6），执行步骤1005，如果不存在未放置栈板（5）的瓷砖码放工位（6），返回执行步骤1003；

步骤1005，下位机判断栈板存放工位（4）内是否存留有栈板（5），如果存留有栈板（5），执行步骤1006，如果栈板存放工位（4）内没有栈板（5），执行步骤1007；

步骤1006，下位机控制机械手（3）从栈板存放工位（4）内抓取一个栈板（5）并放入空置的瓷砖码放工位（6）内；

步骤1007，下位机控制报警系统进行报警；

步骤1008，下位机根据设置在栈板检测模块判断在瓷砖码放工位（6）内是否放置有可用的栈板（5），如果放置有可用的栈板（5），执行步骤1012，如果在瓷砖码放工位（6）内没有可用的栈板（5），执行步骤1009；

步骤1009，下位机判断是否存在未放置栈板（5）的瓷砖码放工位（6），如果存在未放置栈板（5）的瓷砖码放工位（6），执行步骤1010，如果不存在未放置栈板（5）的瓷砖码放工位（6），返回执行步骤1007；

步骤1010，下位机判断栈板存放工位（4）内是否存留有栈板（5），如果存留有栈板（5），执行步骤1011，如果栈板存放工位（4）内没有栈板（5），执行步骤1007；

步骤1011，下位机控制机械手（3）从栈板存放工位（4）内抓取一个栈板（5）并放入空置的瓷砖码放工位（6）内；

步骤1012，下位机控制机械手（3）按照瓷砖转移子程序和瓷砖放置子程序将瓷砖由瓷砖翻转工位（2）放置到瓷砖码放工位（6）内的栈板（5）上，然后返回步骤1002。

2.根据权利要求1所述的基于栈板的瓷砖转移码放方法，其特征在于：步骤1012中所述的瓷砖转移子程序，包括如下步骤：

步骤2001，计算得到机械手（3）的移动总距离a；

控制单元根据机械手（3）的移动起点和移动终点计算得到确定机械手（3）在X轴和Y轴所在平面上的移动总距离a；

步骤2002，将移动距离a分为若干移动区段：区段a₁……区段a_n；

控制单元按照距离分段原则自机械手（3）的移动起点开始将机械手（3）的移动总距离a分为若干移动区段：区段a₁……区段a_n；

步骤2003，以第一速度移动；

机械手（3）自起点开始以第一速度在区段a₁内移动；

步骤2004，机械手（3）是否进入区段a₂；

控制单元判断机械手（3）是否已经进入区段a₂，如果进入区段a₂，执行步骤2005，否则返回执行步骤2003；

步骤2005，以第二速度运行；

控制单元控制机械手（3）在区段a₂内以低于第一速度的第二速度移动；

步骤2006，判断机械手（3）是否进入区段a_n；

控制单元判断机械手（3）是否已经进入区段a_n，如果进入区段a_n，执行步骤2008，否则执行步骤2007；

步骤2007，以第N-1速度运行；

控制单元控制机械手（3）第N-1速度移动；

步骤2008，以第N速度移动；

控制单元控制机械手（3）在区段a_n 内以低于第N-1速度的第N速度移动，当移动至移动终点后停止移动。

3.根据权利要求2所述的基于栈板的瓷砖转移码放方法，其特征在于：步骤2002中所述的距离分段原则为：在机械手（3）的整个移动距离a中确定一个减速点作为区段a₂的起始点，减速点与机械手（3）的移动起点之间为区段a₁，减速点与机械手（3）的移动终点之间的距离平分后形成区段a₂~区段a_n。

4.根据权利要求1所述的基于栈板的瓷砖转移码放方法，其特征在于：步骤1012中所述的瓷砖转移子程序，包括如下步骤：

步骤3001，确定下落高度；

控制单元根据栈板（5）表面的高度以及瓷砖底部的高度确定机械手（3）的下落距离；

步骤3002，瓷砖是否需要旋转；

控制单元判断该包瓷砖在下落前是否需要旋转，如果需要旋转，执行步骤3003，如果不需要旋转，执行步骤3004；

步骤3003，机械手（3）旋转；

控制单元根据该包瓷砖在栈板（5）上的预设位置确定瓷砖需要旋转的角度，并驱动机械手（3）转动相应角度；

步骤3004，机械手（3）下落；

控制单元控制机械手（3）下落，使瓷砖的底面紧贴栈板（5）上表面，完成瓷砖的放置；

步骤3005，机械手（3）回位；

机械手（3）松开瓷砖，然后复位继续下一包瓷砖的抓取和转移。

5.一种用于实现权利要求1~4任一项所述的基于栈板的瓷砖转移码放方法的基于栈板的瓷砖转移码放系统，其特征在于：包括由护栏（8）围成的码放作业区，在码放作业区内设置有存放栈板（5）的栈板存放工位（4）和至少一个瓷砖码放工位（6），在码放作业区的后端设置有用于运送瓷砖的传送装置（1），在码放作业区的上方设置有机械手（3），用于将栈板存放工位（4）内的栈板（5）放入瓷砖码放工位（6），并将传送装置（1）上的瓷砖转移到瓷砖码放工位（6）内的栈板（5）上，在码放作业区外部设置有控制柜，控制柜内设置有控制单元。

6.根据权利要求5所述的基于栈板的瓷砖转移码放系统，其特征在于：所述的控制单元包括上位机、与上位机双向连接的下位机，在下位机的输出端口上连接有驱动机械手（3）动作的变频控制模块；

在下位机的输入端口上连接有用于判断所述的瓷砖码放工位（6）内是否放置有栈板（5）的栈板检测模块、用于判断所述的传送装置（1）末端是否存在有瓷砖的瓷砖检测模块以及用于对机械手（3）的移动进行限位的限位模块。

7.根据权利要求6所述的基于栈板的瓷砖转移码放系统，其特征在于：所述的栈板检测模块为设置在所述瓷砖码放工位（6）底部的光电开关；所述的瓷砖检测模块为设置在所述传送装置（1）末端的光电开关。

8.根据权利要求6所述的基于栈板的瓷砖转移码放系统，其特征在于：在所述的下位机的输入端口上还设置有安全光栅（9），安全光栅（9）设置在码放作业区前端的开口处两侧。

9.根据权利要求6所述的基于栈板的瓷砖转移码放系统，其特征在于：所述的变频控制模块包括四台变频器以及与变频器一一对应的四台变频电机，四台变频电机分别用于实现机械手（3）在X轴、Y轴、Z轴方向的直线运动以及机械手（3）绕其自身旋转的W轴方向的旋转运动，四台变频电机上均安装有编码器与下位机连接的编码器。

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