CN106907381A - 一种大尺寸异形物料贴装装置及贴装控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大尺寸异形物料贴装装置，贴装装置由安装基座组件、贴装组件、视觉识别组件、异形物料取料组件四部分组成，贴装组件包括设置在花键安装座的驱动组件、Z轴贴装组件，设置在底部固定座上的R轴旋转组件，Z轴贴装组件使用三点一线的过定位式Z轴花键固定，使用基于单滑轨双滑块固定方式的多种Z向缓冲或压力控制的连接结构减小由于旋转偏差造成的贴装角度误差。本发明的有益效果是：通过使用本发明的大尺寸异形物料贴装头及配套的贴装控制方法能提高大尺寸异形物料贴装精度和贴装稳定性，降低抛料率、提高产品贴装良率；解决以自动化设备代替人工的工艺难点，节省人工、降低生产成本，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能离型供料器及供料控制方法。
背景技术
本发明涉及表面贴装使用的一种大尺寸异形物料贴装头和该贴装头贴装所用的控制方法，尤其针对尺寸介于(30×30)mm至(120×120)mm尺寸之间的异形物料的贴装。
目前公知的贴装机类型有贴片机类、贴标机类等，贴片机类的贴装以常规电阻电容物料为主，其尺寸大部分小于(10×10)mm；贴标机类的贴装则精度较低，市面常见贴标机工作精度一般在±0.1mm，而且物料尺寸越大其精度越低、贴装耗时越长，产品良率得不到保证。对于大尺寸异形物料而言，如异形屏蔽盖、屏蔽框、手机防水胶圈、门型防尘垫类的贴装，基本还处在手工作业阶段，生产成本高、产线效率低。
发明内容
为了解决现有自动化贴装技术难适用于大尺寸异形物料贴装的问题，本发明提出一种大尺寸异形物料贴装头和对应的大尺寸异形物料的贴装控制方法，以解决大尺寸异形物料难适用于自动化生产的功能问题和解决贴装精度不足以及产品良率低的工艺问题。本发明提供如下技术方案：
一种大尺寸异形物料贴装装置，其特征在于，贴装装置由安装基座组件、贴装组件、视觉识别组件、异形物料取料组件四部分组成，其中：
所述贴装组件包括设置在花键安装座的驱动组件、Z轴贴装组件，设置在底部固定座上的R轴旋转组件，Z轴贴装组件使用三点一线的过定位式Z轴花键固定，R轴旋转组件的从动轮和主动轮传动比为1:2；
Z轴贴装组件包括：主动滑块机构、从动滑块机构，连接主动滑块机构和从动滑块机构的缓冲弹簧、其中，Z轴贴装组件的升降由伺服电机通过同步带带动，驱动组件直连主动滑块机构，从动滑块机构连接贴装组件；当需要用作Z向缓冲时，使用限位片对弹簧伸缩做限制，当需要用作Z向压力控制时，使用压力调节螺杆对弹簧压缩量及压缩范围做调节。
Z轴贴装组件还包括压力控制弹簧和调节螺杆，通过压力控制弹簧配合调节螺杆调节所需压力和控制压缩范围。
基于上述装置的一种使用视觉识别组件识别大尺寸异形物料的方法，包括一种视觉识别的方法，所述方法利用点和角度做二维取像对位或者利用两点做二维取像对位，对出料后的大尺寸异形物料确定视觉识别位置，具体是：
视觉识别组件对物料的点和角度(x、y、r)与吸头的点和角度(X、Y、R)的相对偏移量(x-X、y-Y、r-R)进行算法补偿，用于减小异形吸头与异形物料的取料偏差，取料后，视觉识别组件对物料再次进行视觉识别位置确定，对吸头的点和角度(X、Y、R)与待贴装区的点和角度(x’、y’、r’)的相对偏移量(x’-X、y’-Y、r’-R)进行算法补偿，贴装组件进行贴装。
作为上述装置的另一种识别大尺寸异形物料的方法，视觉识别组件对物料的两点(x1、y1、x2、y2)与吸头的两点(X1、Y1、X2、Y2)的相对偏移量(x1-X1、y1-Y1、x2-X2、y2-Y2)进行算法补偿，取料后，视觉识别组件对物料再次进行视觉识别位置确定，对吸头的两点(X1、Y1、X2、Y2)与待贴装区的两点(x1’、y1’、x2’、y2’)的相对偏移量(x1’-X1、y1’-Y1、x2’-X2、y2’-Y2)进行算法补偿，贴装组件进行贴装。
基于上述设备的一种贴装装置的贴装控制方法，包括一种贴装压力控制方法，所述方法贴装组件控制Z轴驱动伺服电机的电流A来控制电机输出扭矩M来达到控制贴装压力F。
具体方案是：贴装装置设置贴装压力F，由贴装装置自动下压预设基准面确定贴装面，由贴装组件中的对射式行程感应器并记录下压行程L，贴装控制时，行程和电流同时被设定，执行串联逻辑，当实际行程l＝L、实际压力f＜F时，贴装下压完成，当实际行程l＜L、实际压力f＝F时，贴装下压完成。
基于上述设备的另一种贴装压力的控制方法，包括：贴装装置通过控制Z轴贴装升降高度来控制基于单滑轨双滑块固定方式的压力控制连接结构的弹簧压缩量来达到控制贴装压力。
上述方案具体是：贴装组件通过压力调节螺杆根据弹簧压缩量的压力从小到大对弹簧压缩量做调节至0至H，弹簧压缩量为0时即最小压力状态，压缩量为H时时即为最大压力状态，由贴装装置自动下压预设基准面确定贴装面，记录下压行程L’，此时压缩量为H，关闭电流A的限制控制，根据所选弹簧弹性系数Q确定贴装时所要减少的下压行程h，工作时下压行程为(L’-h)，通过控制电机脉冲来控制Z轴下压行程进而控制贴装压力。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过使用本发明的大尺寸异形物料贴装头及配套的贴装控制方法能提高大尺寸异形物料贴装精度和贴装稳定性，降低抛料率、提高产品贴装良率；解决以自动化设备代替人工的工艺难点，节省人工、降低生产成本，提高生产效率。
附图说明
图1是本发明一种大尺寸异形物料贴装头的结构立体图。
图2是本发明具体实施例中贴装组件的结构立体图。
图3是本发明具体实施例中视觉识别组件的结构立体图。
图4是本发明贴装控制方法另一种实施例贴装压力控制结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明一种大尺寸异形物料贴装头主要由安装基座组件1、贴装组件2、视觉识别组件3、异形物料取料组件4四部分组成，四个部分皆为模块化设计，能单独成一体进行装配、更换、维修；其中安装基座组件1主要用于安装贴装组件2，视觉识别组件3用于电气件和气路阀门等的安装；其中贴装组件主要用于大尺寸异形物料的取料、对位、贴装；视觉识别组件3主要用于大尺寸异形物料的取像及坐标信息输入；异形物料取料组件主要用于安装针对不同异形物料的负压吸头。
如图2所示，图2是贴装组件的结构立体图，贴装组件2主要包括安装在花键安装座的驱动结构、Z轴贴装结构，底部固定座上的R轴旋转组件；
继续参照图2，由伺服电机220、升降轴同步带221、上同步轮222、下同步轮224、下同步轮固定座225组成的驱动结构；由伺服电机220安装在花键安装座21的一端，伺服电机220的转轴穿过上花键安装座21安装上同步轮222，花键安装座21的下端设置下同步轮224，下同步轮224由下同步轮固定座225固定在花键安装座21上，上同步轮222和下同步轮224通过升降轴同步带221带动，提供动力。
Z轴贴装结构由感应片231、滑轨限位块242、对射式行程感应器23、主动滑块24及主动滑块安装座241、同步带夹板223、缓冲弹簧26、高速旋转气管接头271、锁紧接头272、花键末端轴承安装座273、线性导轨243、轴承安装盖板274、花键末端固定座212、母旋式花键轴27组成。其中，主动滑块机构由主动滑块24及主动滑块安装座241构成、从动滑块机构从动滑块25及从动滑块安装座251组成，连接主动滑块机构和从动滑块机构的缓冲弹簧26、其中，Z轴贴装组件的升降由伺服电机220通过同步带221带动，驱动组件直连主动滑块机构，从动滑块机构连接贴装组件；当需要用作Z向缓冲时，使用限位片对弹簧伸缩做限制，当需要用作Z向压力控制时，使用压力调节螺杆对弹簧压缩量及压缩范围做调节。高速旋转气管接头271与母旋式花键轴27旋转连接，锁紧接头272用于锁紧高速旋转气管接头271，花键末端轴承安装座273、轴承安装盖板274、花键末端固定座212组合用于固定母旋式花键轴27。
安装在底部固定座29上的母旋式花键轴承座275、旋转轴从动轮281、旋转轴同步带282、旋转轴主动轮280、旋转轴电机安装板283、感应盘284、对射式原点感应器285组成的R轴旋转结构，其中旋转轴从动轮281、旋转轴主动轮280通过旋转轴同步带282带动提供动力。
通过驱动结构带动Z轴贴装结构做竖直运动，由母旋式花键轴承座85上下双轴承的两点固定和94花间末端轴承安装座的单轴承一点固定相结合的三点一线式过定位来保证Z轴运行精度；通过增大R轴旋转从主动轴传动比来减小角度误差，保证单点与角度对位贴装控制方式和两点对位贴装控制方式的高精度运行。
如图3所示，视觉识别组件包括安装在相机安装板31的贴装装置CCD(32)、贴装装置CCD固定座33、光源连接板34、同轴光源35组成，其中，同轴光,35可配备多种色系以便配合不同材质和颜色的异形物料的取像识别。作为另一种实施例，视觉识别组件除上述配置外还可选配高分辨率CCD、远心镜头及环形光光源用以提高视觉识别精度。
基于上述装置的一种使用视觉识别组件识别大尺寸异形物料的方法，包括一种视觉识别的方法，所述方法利用点和角度做二维取像对位或者利用两点做二维取像对位，对出料后的大尺寸异形物料确定视觉识别位置，具体是：
视觉识别组件对物料的点和角度(x、y、r)与吸头的点和角度(X、Y、R)的相对偏移量(x-X、y-Y、r-R)进行算法补偿，用于减小异形吸头与异形物料的取料偏差，取料后，视觉识别组件对物料再次进行视觉识别位置确定，对吸头的点和角度(X、Y、R)与待贴装区的点和角度(x’、y’、r’)的相对偏移量(x’-X、y’-Y、r’-R)进行算法补偿，贴装组件进行贴装。
作为上述装置的另一种识别大尺寸异形物料的方法，视觉识别组件对物料的两点(x1、y1、x2、y2)与吸头的两点(X1、Y1、X2、Y2)的相对偏移量(x1-X1、y1-Y1、x2-X2、y2-Y2)进行算法补偿，取料后，视觉识别组件对物料再次进行视觉识别位置确定，对吸头的两点(X1、Y1、X2、Y2)与待贴装区的两点(x1’、y1’、x2’、y2’)的相对偏移量(x1’-X1、y1’-Y1、x2’-X2、y2’-Y2)进行算法补偿，贴装组件进行贴装。
如图4所示，为贴装压力控制的另一种实施例，即使用压力调节螺杆对弹簧压缩量及压缩范围做调节，包括安装在花键安装座21的滑轨限位块242、主动滑块安装座241、线性滑块24’、调节螺杆51、压力控制弹簧52、从动滑块安装座251、线性导轨243组成的压力控制结构和由高速旋转气管接头271、锁紧接头272、花键末端轴承安装座273、轴承安装盖板274、母旋式花键轴27组成的采用一点固定式花键末端结构。
通过选用压力控制弹簧52配合调节螺杆51调节所需压力和控制压缩范围来应对不同异形物料和不同压力要求的贴装场合，驱动电机连接主动滑块安装座241，贴装下压时由压力控制弹簧52对花键末端固定结构施压，通过控制电机脉冲来控制下压行程，此时传递到贴装面的力的大小为压力控制弹簧被压缩所产生的弹力大小。
基于上述设备的一种贴装装置的贴装控制方法，包括一种贴装压力控制方法，所述方法贴装组件控制Z轴驱动伺服电机的电流A来控制电机输出扭矩M来达到控制贴装压力F。
具体方案是：贴装装置设置贴装压力F，由贴装装置自动下压预设基准面确定贴装面，并记录下压行程L，贴装控制时，行程和电流同时被设定，执行串联逻辑，当实际行程l＝L、实际压力f＜F时，贴装下压完成，当实际行程l＜L、实际压力f＝F时，贴装下压完成。
作为本发明的另一种实施例，贴装压力的控制方法的原理是：贴装装置通过控制Z轴贴装升降高度来控制基于单滑轨双滑块固定方式的压力控制连接结构的弹簧压缩量来达到控制贴装压力。
具体是：贴装组件通过压力调节螺杆根据弹簧压缩量的压力从小到大对弹簧压缩量做调节至0至H，弹簧压缩量为0时即最小压力状态，压缩量为H时时即为最大压力状态，由贴装装置自动下压预设基准面确定贴装面，记录下压行程L’，此时压缩量为H，关闭电流A的限制控制，根据所选弹簧弹性系数Q确定贴装时所要减少的下压行程h，工作时下压行程为(L’-h)，通过控制电机脉冲来控制Z轴下压行程进而控制贴装压力。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种大尺寸异形物料贴装装置，其特征在于，贴装装置由安装基座组件、贴装组件、视觉识别组件、异形物料取料组件四部分组成，其中：
所述贴装组件包括设置在花键安装座的驱动组件、Z轴贴装组件，设置在底部固定座上的R轴旋转组件，Z轴贴装组件使用三点一线的过定位式Z轴花键固定，R轴旋转组件的从动轮和主动轮传动比为1:2；
Z轴贴装组件包括：主动滑块机构、从动滑块机构，连接主动滑块机构和从动滑块机构的缓冲弹簧、其中，Z轴贴装组件的升降由伺服电机通过同步带带动，驱动组件直连主动滑块机构，从动滑块机构连接贴装组件；当需要用作Z向缓冲时，使用限位片对弹簧伸缩做限制，当需要用作Z向压力控制时，使用压力调节螺杆对弹簧压缩量及压缩范围做调节。
2.根据权利要求1所述的一种大尺寸异形物料贴装装置，其特征在于，Z轴贴装组件还包括压力控制弹簧和调节螺杆，通过压力控制弹簧配合调节螺杆调节所需压力和控制压缩范围。
3.一种使用视觉识别组件识别大尺寸异形物料的方法，其特征在于，包括一种视觉识别的方法，所述方法利用点和角度做二维取像对位或者利用两点做二维取像对位，对出料后的大尺寸异形物料确定视觉识别位置，具体是：
视觉识别组件对物料的点和角度(x、y、r)与吸头的点和角度(X、Y、R)的相对偏移量(x-X、y-Y、r-R)进行算法补偿，用于减小异形吸头与异形物料的取料偏差，取料后，视觉识别组件对物料再次进行视觉识别位置确定，对吸头的点和角度(X、Y、R)与待贴装区的点和角度(x’、y’、r’)的相对偏移量(x’-X、y’-Y、r’-R)进行算法补偿，贴装组件进行贴装。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，视觉识别组件对物料的两点(x1、y1、x2、y2)与吸头的两点(X1、Y1、X2、Y2)的相对偏移量(x1-X1、y1-Y1、x2-X2、y2-Y2)进行算法补偿，取料后，视觉识别组件对物料再次进行视觉识别位置确定，对吸头的两点(X1、Y1、X2、Y2)与待贴装区的两点(x1’、y1’、x2’、y2’)的相对偏移量(x1’-X1、y1’-Y1、x2’-X2、y2’-Y2)进行算法补偿，贴装组件进行贴装。
5.一种贴装装置的贴装控制方法，其特征在于，包括一种贴装压力控制方法，所述方法贴装组件控制Z轴驱动伺服电机的电流A来控制电机输出扭矩M来达到控制贴装压力F。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，具体是：贴装装置设置贴装压力F，由贴装装置自动下压预设基准面确定贴装面，贴装组件中的对射式行程感应器并记录下压行程L，贴装控制时，行程和电流同时被设定，执行串联逻辑，当实际行程l＝L、实际压力f＜F时，贴装下压完成，当实际行程l＜L、实际压力f＝F时，贴装下压完成。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述贴装压力的控制方法是：贴装装置通过控制Z轴贴装升降高度来控制基于单滑轨双滑块固定方式的压力控制连接结构的弹簧压缩量来达到控制贴装压力。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，贴装组件通过压力调节螺杆根据弹簧压缩量的压力从小到大对弹簧压缩量做调节至0至H，弹簧压缩量为0时即最小压力状态，压缩量为H时时即为最大压力状态，由贴装装置自动下压预设基准面确定贴装面，记录下压行程L’，此时压缩量为H，关闭电流A的限制控制，根据所选弹簧弹性系数Q确定贴装时所要减少的下压行程h，工作时下压行程为(L’-h)，通过控制电机脉冲来控制Z轴下压行程进而控制贴装压力。
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