一种双对位翻板贴合机自动贴合转运机构及其控制方法 |
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| 申请号 | CN201510528033.8 | 申请日 | 2015-08-24 | 公开(公告)号 | CN105150658A | 公开(公告)日 | 2015-12-16 |
| 申请人 | 佛山市南海区广工大数控装备协同创新研究院; 广东工业大学; | 发明人 | 邹大鹏; 刘建群; 高伟强; 胡少兴; 李德敏; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种双对位翻板贴合机自动贴合转运机构，本机构包括UVW对位平台机构、搬运机构和放料平台机构，搬运机构为双 曲柄 机构， 吸附 平台与 连杆 固连，通过旋转曲柄带动吸附平台移动完成放料；放料平台机构作为搬运机构的辅助，方便堆放和供给贴合材料；本发明还提供了一种双对位翻板贴合机自动贴合转运机构控制方法，包括计算 电机 控制量、计算电机补偿值、计算对位平台之间的误差、贴合、产品转移等步骤。本发明提供的双对位翻板贴合机自动贴合转运机构能够实现贴合机自动上下料功能，同时提高贴合机工作过程中的贴合 精度 ，节约人 力 成本的同时，大幅提升贴合精度，保证 触摸屏 贴合 质量 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种双对位翻板贴合机自动贴合转运机构，包括UVW对位平台机构(1)、搬运机构(2)和放料平台机构(3)，其特征在于：所述UVW对位平台机构(1)包括第一UVW对位平台(11)、第一定位相机(12)、第二UVW对位平台(13)和第二定位相机(14)，所述第一定位相机(12)安装在第一UVW对位平台(11)上方，所述第二定位相机(14)安装在第二UVW对位平台(13)上方，所述第一UVW对位平台(11)固定不动，所述第二UVW对位平台(13)在第一UVW对位平台(11)下方移动；所述搬运机构(2)包括吸附平台(21)、双曲柄机构(22)、机座(23)、限位开关(24)、真空管连接口(25)、电机(26)和连杆(27)，所述双曲柄机构(22)安装在机座(23)上，所述吸附平台(21)通过安装在双曲柄机构(22)顶端的连杆(27)固定在双曲柄机构(22)上，真空管连接口(25)安装在所述吸附平台(21)的中心位置处，限位开关(24)安装在所述双曲柄机构(22)的两侧，电机(26)安装在机座(23)一端并且通过电机连杆与双曲柄机构(22)连接；所述放料平台机构(3)包括材料放置平台(31)、导向杆(32)、电动推杆(33)、铝合金支架(34)、材料限位块(35)和检测传感器安装支架(36)，所述铝合金支架(34)通过电动推杆(33)与材料放置平台(31)连接，所述材料放置平台(31)下方安装有四根导向杆(32)，压力传感器通过检测传感器安装支架(36)固定在电动推杆(33)与材料放置平台(31)连接处，材料限位块(35)安装在所述材料放置平台(31)一端。 |
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| 说明书全文 | 一种双对位翻板贴合机自动贴合转运机构及其控制方法技术领域[0001] 本发明属于翻板贴合机生产技术领域，具体涉及一种双对位翻板贴合机自动贴合转运机构及其控制方法。 背景技术[0002] 投射电容式触摸屏生产采用全贴合工艺。电容屏全贴合工艺路线又可以分为为OCA贴合和水胶贴合两种。其中OCA贴合工艺就是指使用名为OCA的光学透明胶或无基材光学胶完成触摸屏传感电路部分与保护玻璃之间的贴合的工艺技术。针对玻璃结构电容屏的OCA贴合要分为两步，第一步是将OCA膜贴在触摸屏传感电路部分上，俗称软贴硬，第二步是将贴过OCA膜的触摸屏传感电路部分与盖板玻璃贴合在一起，俗称硬贴硬。其贴合工艺要求无气泡，上下玻璃面板无偏差，贴合厚度均匀。要实现较高效和高质量贴合通常需要使用专门的触摸屏贴合设备。 [0003] 本发明所涉及的双对位翻板贴合机为各类触摸屏贴合设备中的一种，其采用双对位工作台，扩大可矫正偏移量的最大范围，在贴合过程中应用机器视觉进行边缘检测实现触摸屏组件在贴合过程中的自动对位。双对位贴合机的工作原理如附图1所示，通过将贴合材料放置到两个UVW对位平台上，用定位相机检测贴合材料的位置，调整两个UVW对位平台的位置然后完成贴合。然而该设备在生产过程中仍需要人工完成放料和控制启动，同时两对位平台与对位用相机的位置精度依靠人工进行校准，人工校准不仅费时费力，而且产品质量得不到有效保证，稍有不慎，极易出现不合格产品。 发明内容[0004] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种双对位翻板贴合机自动贴合转运机构及其控制方法，该双对位翻板贴合机自动贴合转运机构能够实现贴合机自动上下料功能，同时提高贴合机工作过程中的贴合精度，节约人力成本的同时，大幅提升贴合精度，保证触摸屏贴合质量。 [0005] 为实现上述方案，本发明提供了一种双对位翻板贴合机自动贴合转运机构，包括UVW对位平台机构、搬运机构和放料平台机构，所述UVW对位平台机构包括第一UVW对位平台、第一定位相机、第二UVW对位平台和第二定位相机，所述第一定位相机安装在第一UVW对位平台上方，所述第二定位相机安装在第二UVW对位平台上方，所述第一UVW对位平台固定不动，所述第二UVW对位平台在第一UVW对位平台下方移动；所述搬运机构包括吸附平台、双曲柄机构、机座、限位开关、真空管连接口、电机和连杆，所述双曲柄机构安装在机座上，所述吸附平台通过安装在双曲柄机构顶端的连杆固定在双曲柄机构上，真空管连接口安装在所述吸附平台的中心位置处，限位开关安装在所述双曲柄机构的两侧，电机安装在机座一端并且通过电机连杆与双曲柄机构连接；所述放料平台机构包括材料放置平台、导向杆、电动推杆、铝合金支架、材料限位块和检测传感器安装支架，所述铝合金支架通过电动推杆与材料放置平台连接，所述材料放置平台下方安装有四根导向杆，压力传感器通过检测传感器安装支架固定在电动推杆与材料放置平台连接处，材料限位块安装在所述材料放置平台一端。 [0006] 在上述技术方案中，搬运机构由吸附平台，双曲柄机构以及机座构成，吸附平台与双曲柄机构的连杆固连，双曲柄长度相等保证吸附平台在运动过程中水平运动，双曲柄机构连接到机座，可通过机座安装到指定位置，搬运机构通过安装于机座上的电机驱动曲柄旋转，与连杆固连的吸附平台从放料平台处取料在移动到对位平台上放料，整个吸附平台在运动过程，如附图2所示。在吸附材料的过程中，通过检测管道内的压差判断平台的吸附情况，同时利用位置传感器避免机构运动到死点位置。 [0007] 在上述技术方案中，所述吸附平台与双曲柄机构通过连杆固连，两曲柄等长，双曲柄机构连接到机座，通过机座安装到指定位置，整个机构通过安装于机座上的电机驱动曲柄旋转工作，吸附平台通过真空管接口连接外部真空泵产生吸力，通过检测管道内的压差判断平台是否有吸附材料，双曲柄机构通过位置传感器限制运动极限位置。 [0008] 在上述技术方案中，所述放料平台机构中的铝合金支架中心安装电动推杆，电动推杆连接材料放置平台处安装压力传感器，检测压力变化，判断搬运机构是否压紧材料。平台下方由四根导向杆固定，在检测传感器安装支架上安装光电开关，检测薄膜堆的的消耗情况，控制电动推杆工作。 [0009] 在上述技术方案中，所述双曲柄机构包括两个等长的曲柄，限位开关安装在远离电机侧的曲柄两侧，通过限位开关可以控制双曲柄机构运动的范围。 [0010] 在上述技术方案中，所述电机驱动双曲柄机构旋转，进而驱动吸附平台和材料放置平台贴合以及转移贴合完成的材料。 [0011] 在上述技术方案中，所述材料放置平台为自动升降平台，平台由材料放置平台，电动推杆，四根导向杆以及一个铝合金框架组成，材料放置平台由安装在铝合金支架中心的电动推杆推动实现升降，平台下方装有四根导向杆以保证推杆垂直于平台，通过光电开关传感器检测材料的距离判断消耗情况，从而实现自动调节高度。 [0012] 本发明还提供了一种双对位翻板贴合机自动贴合转运机构控制方法，包括以下步骤：S1：计算电机控制量；通过第二定位相机标定获得相机在第二UVW对位平台上的X，Y方向上的图像分辨率fX，fY，相机运行以后，取一帧图像，通过hough算法变换图像检测两个Mark点，确定圆心的图像坐标，计算Mark点圆心的图像坐标连线斜率，求图像坐标与第二UVW对位平台的工作坐标所成的夹角θ0，通过计算Mark点连线在图像坐标系中的夹角确定θ0，记图像坐标为(x,y)，第二UVW对位平台的工作坐标为(X,Y)，根据两坐标系下的映射关系确定图像处理中的像素与实际距离的关系，两坐标映射关系如下： 其中，ΔX为第二UVW对位平台坐标中X轴方向的移动量；ΔY为第二UVW对位平台坐标中Y轴方向的移动量；fX为相机在第二UVW对位平台X轴方向的分辨率；fY为相机在第二UVW对位平台Y轴方向的分辨率；θ0为图像坐标与第二UVW对位平台的工作坐标所成的夹角；Δx为图像坐标中x轴方向的移动量；Δy为图像坐标中y轴方向的移动量； 设定第二UVW对位平台中心点P的坐标为(XP,YP)，平台旋转量θ与电机旋转点W(WX,WY)，U(UX,UY)，V(VX,VY)的映射关系： 其中L为W轴旋转点到U轴、V轴旋转点连线之间的垂直距离，l为U轴和V轴旋转点之间的距离； 记移动前的位置点为P1(XP1,YP1)，θ1(通常取θ1为0)，移动后的位置点为P2(XP2,YP2)，θ2，通过两组位置变化求差，反解电机控制量如下式： 其中ΔXP＝XP2-XP1，ΔYP＝YP2-YP1； S2：计算电机补偿值；取三组以上第二UVW对位平台移动量，根据S1中的映射关系反算电机控制量，控制电机运动，其中包括X方向的往复平移，计算Mark点在X方向的位置变化值与理论值之间的误差，求出W轴的正向运动误差补偿值δW，反向误差补偿值ξW；在Y方向控制U轴和V轴同时往复平移，通过测量得的Mark点组的旋转角度和移动距离，求得U轴和V轴的正向运动误差补偿值δW，反向误差补偿值ξW，第一UVW对位平台(11)中计算电机补偿值的计算方法和第二UVW对位平台(13)一致； S3：计算第一UVW对位平台和第二UVW对位平台之间的误差；通过S2计算得到电机补偿值后，取两块不同颜色的薄膜进行对位贴合，通过检测贴合后的薄膜边缘的重合程度，计算第一UVW对位平台和第二UVW对位平台之间的位置误差； S4：贴合；计算出电机控制量、电机补偿值以及第一UVW对位平台和第二UVW对位平台之间的误差以后，控制电机进行预贴合，如果两个UVW对位平台贴合时位置偏差在误差范围之内，继续贴合，如果贴合位置偏差超出误差范围，将误差信息反馈回电机，继续调整电机旋转位置，直至贴合位置偏差在误差范围之内，贴合完成； S5：产品转移；贴合完成后，电机驱动双曲柄机构旋转，进而驱动吸附平台将贴合完成的产品转移到后道工序； S6：搬运机构的控制；通过第一定位相机作为检测装置，检测是否有贴合材料放置在UVW对位平台机构上，如果没有，将信息反馈至控制搬运机构的电机，驱动吸附平台移动至放料平台机构上取料，在搬运机构完成上料之后，再判断贴合材料是否放置成功，决定是否需要重新取料或发出警告。 [0013] 本发明的有益效果在于：1)实现贴合机自动上下料功能，减少人力成本；2)大幅提升贴合精度，实现自动控制、自动纠错；3)大幅提升贴合效率，提高产品合格率。 附图说明[0014] 图1是本发明中UVW对位平台机构的工作原理示意图。 [0015] 图2是本发明中搬运机构工作示意图。 [0016] 图3本发明中搬运机构的结构示意图。 [0017] 图4是本发明中放料平台机构的结构示意图。 [0018] 图5是本发明中放料平台机构的局部剖视图。 [0019] 图6是本发明中放料平台机构的俯视图。 [0020] 图7是本发明中双对位翻板贴合机图像坐标系与UVW对位平台工作坐标系的关系示意图。 [0021] 图8是本发明两个UVW对位平台以及相机之间的坐标位置关系示意图。 [0022] 图9是本发明中UVW对位平台机构运动示意。 [0023] 图10是本发明中预贴合的图像检测示意图。 [0024] 图中：1-UVW对位平台机构，2-搬运机构，3-放料平台机构，11-第一UVW对位平台，12-第一定位相机，13-第二UVW对位平台，14-第二定位相机，15-贴合材料，21-吸附平台，22-双曲柄机构，23-机座，24-限位开关，25-真空管连接口，26-电机，27-连杆，31-材料放置平台，32-导向杆，33-电动推杆，34-铝合金支架，35-材料限位块，36-检测传感器安装支架。 具体实施方式[0025] 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、完整的描述，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。本领域普通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，均属于本发明的保护范围。 [0026] 实施例1：一种双对位翻板贴合机自动贴合转运机构。 [0027] 参照图1至图6所示，一种双对位翻板贴合机自动贴合转运机构，包括UVW对位平台机构1、搬运机构2和放料平台机构3，所述UVW对位平台机构包括第一UVW对位平台11、第一定位相机12、第二UVW对位平台13和第二定位相机14，所述第一定位相机12安装在第一UVW对位平台11上方，所述第二定位相机14安装在第二UVW对位平台13上方，所述第一UVW对位平台11固定不动，所述第二UVW对位平台13在第一UVW对位平台11下方移动；所述搬运机构2包括吸附平台21、双曲柄机构22、机座23、限位开关24、真空管连接口25、电机26和连杆27，所述双曲柄机构22安装在机座23上，所述吸附平台21通过安装在双曲柄机构22顶端的连杆27固定在双曲柄机构22上，真空管连接口25安装在所述吸附平台21的中心位置处，限位开关24安装在所述双曲柄机构22的两侧，电机26安装在机座 23一端并且通过电机连杆与双曲柄机构22连接；所述放料平台机构3包括材料放置平台 31、导向杆32、电动推杆33、铝合金支架34、材料限位块35和检测传感器安装支架36，所述铝合金支架34通过电动推杆33与材料放置平台31连接，所述材料放置平台31下方安装有四根导向杆32，压力传感器通过检测传感器安装支架36固定在电动推杆33与材料放置平台31连接处，材料限位块35安装在所述材料放置平台31一端。 [0028] 在上述技术方案中，搬运机构2中的电机26安装在机座23上，在实际工作中，PLC终端发出搬运的指令控制电机26旋转驱动双曲柄机构22，双曲柄机构22中的连杆27部分与吸附平台21固连，在连杆27的带动下，吸附平台21保持水平运动至材料放置平台31进行下压操作，在盛放平台下方与电动推杆33的连接处加装压力传感器测量前后压力变化，控制电机26停止工作，确定吸附平21到达工作位置后，打开真空管25，检测真空管25的压差，判定吸附情况，确定吸附后PLC控制电机26反转将材料运至UVW对位平台机构1，如附图2所示，加装位置传感器以保证搬运机构2不会运动至死点位置。 [0029] 在上述技术方案中，在搬运材料的同时，安装在检测传感器安装支架36上的光电开关通过检测材料堆到传感器的距离，判断材料薄膜消耗情况，当材料下降到预定值，控制电动推杆33推动材料放置平台31上升预定的距离，保持材料堆放的高度在一定范围之内。 [0030] 实施例2：一种双对位翻板贴合机自动贴合转运机构控制方法。 [0031] 参照图6至图9所示，一种双对位翻板贴合机自动贴合转运机构控制方法，本控制方法是在利用机器视觉进行对位的基础上，增加一个提高贴合机对位精度和控制精度的检测功能，该功能的具体操作方法在控制软件上体现，校准的方法需要在对位平台上设置两个大小不一的Mark点，两Mark点的连线与对位平台的X轴平行，两Mark点在对为坐标方法中的圆心位置是固定或者已知的，现将其分别记为M1(XM1,YM1)，M2(XM2,YM2)。功能分五步执行，如下：第一步，通过第二定位相机14标定获得相机在第二UVW对位平台13上的X，Y方向上的图像分辨率fX，fY，在按设计布置好相机之后，取一帧图像，通过hough算法变换图像检测两个Mark点，确定圆心的图像坐标。计算Mark点圆心的图像坐标连线斜率，求图像坐标与第二UVW对位平台13的工作坐标所成的夹角θ0(结构上两Mark点的连线与对位平台的X轴平行)，记图像坐标为(x,y),吸附平台1中的UVW对位平台的工作坐标为(X,Y)，根据两坐标系的映射变换后续计算中的图像位移量和平台位移量，两坐标映射关系如下： 第二UVW对位平台13为PPR型，其平台中心点P的坐标为(XP,YP)，平台旋转量θ与电机旋转点W(WX,WY)，U(UX,UY)，V(VX,VY)的映射关系： 如附图8所示，L为W轴旋转点到U轴，V轴旋转点连线之间的垂直距离，l为U轴，V轴旋转点之间的距离。记移动前P1(XP1,YP1)，θ1(通常取θ1为0)，移动后P2(XP2,YP2)，θ2，通过两组位置变化求差，反解电机控制量如下式： 取三组以上的平台移动量计算电机相应运动量，计算Mark点在X方向的位置变化值与理论值之间的误差，取误差的平均值作为补偿量； 预定的运动包括X方向的往复平移，通过M1的位置变化,反解W轴位移量，求W轴的正向运动误差补偿值δW，反向误差补偿值ξW；在Y方向的往复运动，需要同时控制U轴和V轴电机运动，由于误差关系，通常运动之后会出现一定的误差旋转角，该角度可以通过求两Mark点在图像坐标的运动前后位置的斜率，进而得到运动前后的平台旋转角度θ1，θ2； 通过差值(θ2-θ1)，求解Mark点M1在两电机在同步下的坐标(XM1new,YM1new)，映射如下： 通过对比运动前的M1点坐标与(XM1new,YM1new)即可求得U轴和V轴中运动距离相对较短的一轴的移动量，另一轴的移动量由(VY-UY)＝sin(θ)·l可求，求得两轴移动量后，则正向运动误差补偿值δU,δV，反向误差补偿值ξU,ξV。 [0032] 第二步，确定第一UVW对位平台11和第二UVW对位平台13的位置精度，通过预贴合确定对位平台之间误差，预贴合是在加入第一步取得的误差补偿量之后，取两块不同颜色的薄膜在机器上进行一次对位贴合，针对彩色相机而言，两块薄膜的颜色在RGB三色中选出；贴合后利用机器视觉检获取图像，如附图9所示，通过人为选定兴趣区域，进行标准图像预处理，根据所选的薄膜颜色，选择不同像素层作边缘检测，对比值化之后的图片，通过hough变换检测直线，进而计算(Δx,Δy,θ)，求出贴合薄膜边缘的重合程度。 [0033] 第三步，计算出电机控制量、电机补偿值以及第一UVW对位平台11和第二UVW对位平台13之间的误差以后，控制电机进行预贴合，如果两个UVW对位平台贴合时位置偏差在误差范围之内，继续贴合，如果贴合位置偏差超出误差范围，将误差信息反馈回电机，继续调整电机旋转位置，直至贴合位置偏差在误差范围之内，贴合完成。 [0034] 第四步，贴合完成后，电机26驱动双曲柄机构22旋转，进而驱动吸附平台21将贴合完成的产品转移到后道工序。 [0035] 第五步，通过第一定位相机12作为检测装置，检测是否有贴合材料15放置在UVW对位平台机构1上，如果没有，将信息反馈至控制搬运机构2的电机26，驱动吸附平台21移动至放料平台机构3上取料，在搬运机构2完成上料之后，再判断贴合材料15是否放置成功，决定是否需要重新取料或发出警告。 |
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