技术领域
[0001] 本
发明属于手机装配设备领域，具体地说是指一种视觉定位手机辅料贴装系统。
背景技术
[0002] 传统的贴辅料设备通常一个机台贴一种辅料，剥料贴料动作串行，不带视觉系统或是带简单视觉系统（相机跟着
机械臂走，在剥料前照相定位本次待吸辅料），此类系统存在固有
缺陷，一台设备只能贴一种辅料，通常每款型号手机壳均需贴多个辅料，需要购置多台这种贴装机才能完成，性价比低。另外，由于此系统辅料剥离动作是辅料抓取机构直接吸住辅料后再进行剥离动作，即该
吸嘴即要完成吸取，又要做剥离，还要完成后续的贴装动作，因此效率较低；另外这种改良加装简单视觉系统的贴装机的相机位于吸嘴下方，在辅料抓取机构抓取辅料时对辅料进行纠正
位置，该贴装机的机械臂的动作是：照相-吸住辅料-剥料-贴料，因步骤较多，进一步降低了效率。
发明内容
[0003] 本发明为了克服
现有技术之不足，提出了一种视觉定位手机辅料贴装系统，该系统一个机台可以贴装多种辅料，并且辅料的剥料、定位与辅料的吸取、装贴并行进行，它在具有极高
精度和性价比的同时，还极大地提高了贴装效率。
[0004] 本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的。
[0005] 一种视觉定位手机辅料贴装系统，包括
硬件部分和
软件部分;
[0006] 硬件部分包括：主
机架、多个辅料剥离机构、进出料机构、贴装执行机构、视觉定位机构和
控制器，主机架为具有X轴、Y轴、Z轴方向的立体
框架；多个辅料剥离机构安装至主机架的前部，用于将辅料从料带上剥离并送至辅料剥离机构后部的辅料皮带以供贴装执行机构吸取辅料；进出料机构穿设主机架的中部且邻接辅料皮带，进出料机构在靠近辅料皮带处设有贴装执行区域，进出料机构用于将待贴装手机壳或承载手机壳的手机壳夹具从主机架以外移送至贴装执行区域，并将贴装好辅料的手机壳或承载手机壳的手机壳夹具送出主机架；贴装执行机构活动连接至主机架且位于辅料剥离机构与进出料机构的上方，贴装执行机构底部设有多个吸嘴，用于从辅料皮带吸取辅料并移送至贴装执行区域对手机壳进行贴装；视觉定位机构包括多个安装至主机架的对辅料和吸嘴进行成像的相机，为控制器提供定位和纠偏信息；控制器，包括计算机、运动控制卡和I/O模
块，计算机通过运动控制卡和I/O模块分别与上述各机构电连接并通过软件部分控制各机构的运行。软件部分包括硬件配置管理模块、手机辅料管理模块、手眼标定模块和工作驱动模块，其中，硬件配置管理模块用于管理上述硬件部分的各个机构，为不同的执行功能配置相应的机构及设置相应参数：手机辅料管理模块，为不同型号的手机壳建立辅料
数据库，包括不同辅料的轮廓、贴装位置、视觉参数；手眼标定模块，为机械物理
坐标系和相机图像坐标系之间建立转换矩阵，使得通过相机获取的辅料和吸嘴的图像定位信息可转换为贴装执行机构的取料、纠偏或贴料物理坐标信息；工作驱动模块，读取定位信息和其他感应器
信号，驱动辅料剥料机构、贴装执行机构和进出料机构完成工作。
[0007] 更具体的，辅料剥离机构包括第一机架、载料轮、导轮、拉料轮、锐
角剥刀板、压料板、辅料皮带和第一驱动装置，载料轮、导轮和拉料轮可旋转的连接至第一机架，锐角剥刀板固连至第一机架且具有一最大平面和位于最大平面边缘的锐角刀口，辅料原料带装载至载料轮上，并绕过一组导轮后，紧贴锐角剥刀板的最大平面在锐角刀口进行弯折后其端头由拉料轮固定，辅料皮带邻接锐角剥刀板的锐角刀口，压料板设置在辅料皮带与锐角剥刀板相接的上方且固连至第一机架，第一驱动装置驱动拉料轮和辅料皮带。
[0008] 更具体的，进出料机构包括安装在主机架中部的传送装置，传送装置可为流
水线循环式或者是滑轨往返式结构。
[0009] 更具体的，贴装执行机构包括第二机架，第二机架滑动连接至一横梁并由第二驱动装置驱动沿X轴方向滑动，横梁两端滑动连接至主机架两侧并由第三驱动装置驱动沿Y轴方向滑动，第二机架前侧设有多组吸嘴组件，吸嘴组件包括滑动连接至第二机架的呈Z轴方向设置的滚珠
花键轴，滚珠花键轴由第四驱动装置驱动沿Z轴方向上下滑动，滚珠花键轴的底端连接吸嘴，滚珠花键轴外侧套设有花键轴套，花键轴套由安装至第二机架的第五驱动装置驱动旋转。
[0010] 更具体的，视觉定位机构包括辅料相机和吸嘴相机，辅料相机设置在辅料皮带上方，用于对辅料成像，吸嘴相机设置在主机架后部的下方，用于对吸嘴成像。
[0011] 更具体的，硬件部分还包括设置在贴装执行区域的手机壳位置纠偏机构，手机壳位置纠偏机构包括一个设置在贴装执行区域的用于对待贴装手机壳或手机壳夹具进行成像的相机和设置在手机壳或手机壳夹具上
指定的至少两个标志点；软件部分还包括手机壳位置纠偏模块，根据标志点的位置偏移量来修正辅料的贴料位置。
[0012] 更具体的，硬件部分还包括连接在吸嘴的
负压检测仪，用于检测吸嘴在吸取辅料后或贴装辅料后的负压数据；软件部分还包括负压检测模块，根据负压数据判断吸嘴的吸料和贴装是否成功。
[0013] 更具体的，手机壳夹具为手机壳万能夹具。
[0014] 本发明的有益效果在于：1.本发明通过将多台辅料剥离机构与具有多个吸嘴的贴装执行机构集成于一个主机架的形式，可以单台机一次性完成多种辅料的贴装，并且由于辅料剥离与贴装动作并行执行，贴装执行机构的动作只有吸料-贴装循环，减少了吸嘴的动作，大大提高了贴装效率。
[0015] 2．本发明与传统没有视觉定位的或带有简单视觉定位系统（通常相机安装在机械臂上）的辅料装贴系统相比，在主机架上配置多个对辅料和吸嘴进行成像的相机，对辅料的位置和吸嘴的位置进行双重纠编，大大提高了贴装的精准度；减少了辅料浪费，对辅料制作工艺要求低，换线成本低。
[0016] 3．本发明还具有手机壳位置纠偏机构和负压检测仪的功能，大大提高了设备运行的可靠性，降低了故障率。
附图说明
[0018] 图2为实施例1的辅料剥离机构的结构示意图。
[0019] 图3为实施例1的循环流水线式进出料机构的结构示意图。
[0020] 图4为实施例1的贴装执行机构与主机架的连接结构示意图。
[0021] 图5为实施例1的贴装执行机构的结构示意图。
[0022] 图6为实施例1的吸嘴组件的结构示意图。
[0023] 图7为实施例2的结构示意图。
[0024] 图8为实施例3的结构示意图。
[0025] 图9为实施例3的手机壳万能夹具的
正面的结构示意图。
[0026] 图10为实施例3的手机壳万能夹具的背面的结构示意图。
[0027] 图11为实施例3的取放料机构的侧视图。
[0028] 图12为实施例3的取放料机构的立体结构示意图。
[0029] 图13为实施例3的开夹装置的结构示意图。
[0030] 图14为实施例3的翻转机构的结构示意图。
具体实施方式
[0032] 下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
[0033] 图1为视觉定位手机辅料贴装系统的实施例1，包括主机架1、辅料剥离机构2、进出料机构3、贴装执行机构4、视觉定位机构5，控制器（图中未示出），主机架1为具有X轴、Y轴、Z轴方向的立体框架；六个辅料剥离机构2安装至主机架1的前部，进出料机构3穿设主机架1中部且邻接辅料剥离机构2后部的辅料皮带，进出料机构3在靠近辅料皮带处设有贴装执行区域；贴装执行机构4活动连接至主机架1且位于辅料剥离机构2与进出料机构3的上方，贴装执行机构4底部设有对应吸取六个辅料剥离机构2的剥离后辅料的六个吸嘴；视觉定位机构5包括三个安装至主机架1的对辅料、吸嘴和手机壳进行成像的相机；控制器，包括计算机和运动控制卡，计算机通过运动控制卡分别与上述各机构电连接并通过软件部分控制各机构的运行。
[0034] 如图2，辅料剥离机构2包括第一机架21、载料轮22、导轮23、拉料轮24、锐角剥刀板25、压料板26、辅料皮带27和第一驱动装置29，载料轮22、导轮23和拉料轮24可旋转的连接至第一机架21，锐角剥刀板25固连至第一机架21且具有一最大平面和位于最大平面边缘的锐角刀口，辅料原料卷带装载至载料轮22上，并绕过一组导轮23后，紧贴锐角剥刀板25的最大平面在锐角刀口进行弯折后原料端头由拉料轮24固定，辅料皮带27一端邻接锐角剥刀板
25的锐角刀口设置，压料板26设置在辅料皮带27与锐角剥刀板25相接的上方且固连至第一机架21，第一驱动装置29驱动辅料皮带27和拉料轮24运动，当辅料原料带在拉料轮24的牵引下经过锐角剥刀板25的锐角刀口时，辅料与基带脱离，辅料继续向前运动，并被送至辅料皮带27上，多个辅料剥离机构2并列设置，可以同时剥离并移送多种辅料至各自的辅料皮带
27。
[0035] 如图3，实施例1中的进出料机构3为选用循环式流水线，该流水线包括呈上下平行设置的上输送轨道31和下输送轨道32，上输送轨道31沿X轴方向输送待贴装的手机壳，下输送轨道32送回贴装完毕的手机壳，还包括一个承载手机壳的手机壳夹具（图中未示出），上、下输送轨道（31、32）之间设有固连至主机架1的定位装置，定位装置包括一升降板34以及从升降板34上凸起的定位导柱36，升降板34两侧设有两个可升降挡块37，用于对手机壳夹具的定位。
[0036] 如图4至图6，贴装执行机构4包括第二机架41，第二机架41后侧通过滑轨滑块连接至横梁42，第二机架41由安装至横梁42的带
电机的
丝杆丝母42’驱动沿X轴方向滑动，横梁42两端分别安装有一对沿滑轨43运动的滑块，一对滑轨43呈Y轴方向安装至主机架1两侧，横梁42由另一个带电机的丝杆丝母43’驱动沿Y轴方向滑动，第二机架41前侧设有多个吸嘴组件44，吸嘴组件44包括滑动连接至第二机架41的呈Z轴方向设置的滚珠花键轴45，滚珠花键轴45由安装至第二机架41的第四驱动装置46驱动沿Z轴方向上下滑动，滚珠花键轴45的底端连接吸嘴45’，滚珠花键轴45外侧套设有花键轴套48，花键轴套48由安装至第二机架41的第五驱动装置47驱动旋转，系统工作时，首先视觉定位机构5对辅料、手机壳进行成像并反馈信息给控制器，控制器对信息处理后控制贴装执行机构4沿X轴和Y轴方向移动，吸取辅料时先移动至辅料皮带27的区域，第四驱动装置46驱动滚珠花键轴45沿Z轴向下运动，使吸嘴45’吸取辅料，当需要对辅料进行角度调整时，第五驱动装置47驱动花键轴套48旋转，从而带动吸嘴45’和辅料旋转，取料完成后，吸嘴45’上升，并随第二机架41移动至待贴装手机壳的上方，再向下进行贴装作业。
[0037] 如图7为视觉定位手机辅料贴装系统的单机版的实施例2，实施例2的进出料机构3’选用滑轨往返式结构，两条并列设置的滑轨安装至主机架1的中部，两条滑轨上滑动连接两个承载手机壳的滑块，并通过与电机相连的丝杆驱动，操作人员在滑轨一端进行取放料作业，在其中一个滑块上放料（手机壳）的同时，另一滑块运动至吸嘴下方进行贴装作业，两者同时进行，循环作业，效率较高。
[0038] 图8为一条全自动贴装流水线系统的实施例3，包括：两台取放料机构6，三台视觉定位手机壳辅料贴装系统10（选用实施例1），一台翻转机构7和手机壳夹具，手机壳夹具优选为一种手机壳万能夹具33，其中取放料机构6安装至流水线的两端，用于对手机壳夹具33进行升降和开夹；三台视觉定位手机壳辅料贴装系统10和一台翻转机构7安装至两端取放料机构6之间，形成一条连续沿X轴方向的上传输带和下传输带，上传输带用于传送待贴装辅料的手机壳，下传输带用于返回已贴装辅料的手机壳。
[0039] 如图9和图10，手机壳万能夹具33包括
底板331和设置于底板331上的两个固定手机壳的夹具组件，夹具组件包括固连至底板331的一个呈L型的直角定位座332、可沿X轴方向滑动的弹性夹条333，沿Y轴方向滑动的倒L型的弹性直角夹座334，弹性夹条333、弹性直角夹座334和直角定位座332一起配合夹紧手机壳，弹性夹条333和弹性直角夹座334分别与位于底板331背面的第六连接件333’和第七连接件334’连接，底板331背面还设有与定位柱36配合的定位导孔36’，当手机壳万能夹具33随输送皮带运动至定位装置上方时，两个可升降挡块37上升挡住底板331，随后升降板34上升使定位柱36插入定位导孔36’，即完成对手机壳万能夹具33的准确定位。
[0040] 如图11和图12，取放料机构6包括第三机架、安装至第三机架的升降台62、邻接升降台62且安装至第三机架的开夹装置63以及上、下传输轨道（64、65），初始状态下，需要一操作人员在流水线设备最右端的取放料机构6上，对手机壳万能夹具33进行放料作业，放料完毕后，手机壳万能夹具33沿上传输带依次流经三个贴装机10和一个翻转机构7，进行贴装和翻转作业，贴装完毕后，流至最左端的取放料机构6，经左端升降台62的升降作业，使手机壳万能夹具33从上传输带切换到下传输带，并向右返回至右端的取放料机构6，再次经过右端的升降台62的升降作业，托盘33返回到初始位置，此时开夹装置63上升定位并进行开夹作业，操作人员开始取料后又进行下一个放料-贴装循环。
[0041] 如图14，翻转机构7包括第四机架，安装至第四机架的开夹装置73(图14中未示出，其结构和开夹装置63相同，如图13)以及设置在开夹装置73上方的翻转装置71，翻转装置71包括滑动连接至第四机架的具有Y轴长度方向的第一横板711，由第六驱动装置712驱动第一横板711沿X轴运动， 第一横板711上安装有
气缸713，气缸713的伸缩头沿Z轴向下连接有与第一横板711平行的第二横板714，第二横板714底部滑动连接有一对爪板715，一对爪板715具有多个向下凸起且位置相对的爪端715’，爪端715’上安装有横向设置的旋转夹头
716，第二横板714的两端安装有两个第七驱动装置717，分别驱动一对爪板715沿Y轴方向相对滑动，第二横板714的一端还安装有第八驱动装置718，第八驱动装置718驱动一对旋转夹头716旋转。
[0042] 如图13，开夹装置（63，73）包括一升降板631以及滑动连接至升降板631的第一开夹头632和第二开夹头632’，第一开夹头632和第二开夹头632’分别由安装至升降板631的第九驱动装置633和第十驱动装置633’驱动，使第一开夹头632和第二开夹头632’分别传动或脱离第六连接件333’和第七连接件334’，升降板631设有向上凸起的与定位导孔36’相配的定位导柱634，升降板631两侧设有两个可升降挡块635。
[0043] 翻转机构7针对某些手机壳的正反两面都要贴装辅料的情况，当手机壳万能夹具33经过翻转机构7时，开夹装置73会进行定位和开夹操作，具体为：两个可升降挡块635挡住手机壳万能夹具33，升降板631上升使定位导柱634插入定位导孔36’，进行精确的定位，随后第九驱动装置633和第十驱动装置驱动633’分别驱动第一开夹头632和第二开夹头632’运动，从而传动第六连接件333’和第七连接件334’运动，进而打开弹性夹条333和弹性直角夹座334，使手机壳由夹紧状态变成松开状态，随后手机壳万能夹具33上方的翻转装置71进行翻转作业，第六驱动装置712驱动第一横板711沿X轴运动，当运动至手机壳的上方时停止，随后气缸713驱动第二横板714沿Z轴向下运动，使一对爪板715的旋转夹头716位于手机壳的两侧边，随后第七驱动装置717驱动一对爪板715沿Y轴方向相对滑动，使一对旋转夹头
716夹紧手机壳两侧边后停止，随后第八驱动装置718驱动一对旋转夹头716旋转180度，完成了对手机壳的翻转作业，翻转完成后翻转机构7脱离手机壳回到初如状态，第九驱动装置
633和第十驱动装置633’驱动第一开夹头632和第二开夹头632’脱离第六连接件333’和第七连接件334’，在弹性夹条333、弹性直角夹座334本身的弹
力作用下，又恢复了对手机壳的夹紧作业。
[0044] 如图15为系统工作流程图，在配置调试好系统，准备好
基础数据后，系统如下工作：
[0045] 辅料剥离机构上方的相机照相，生成辅料定位和角度信息。如没有辅料则驱动辅料剥离机构，再次照相更新辅料信息。3次剥料后还没辅料则提示操作员换料。
[0046] 操作员放置好待贴装手机壳，按下就绪按钮，手机壳进入贴装执行区域。当有贴装好退出的手机壳则取料。贴装执行机构吸取辅料，粘贴辅料，将已贴装好的手机壳退出贴装执行区域。如缺辅料或待贴手机壳未到位则等待。
[0047] 系统周期性执行复位等动作消除累积误差。
[0048] 系统如此往复工作，直至操作员按下暂停或停止按钮，或系统检测到错误。
[0049] 该系统与传统没有
机器视觉的或带有简单视觉定位系统的辅料装贴系统相比，具有精度高，辅料浪费小，对辅料制作工艺要求低，换线成本低，剥料贴料并行工作，效率高等显著优势。
[0050] 本系统还具有如下功能，贴装执行区域的手机壳位置纠偏功能和漏贴检测及补贴功能，具体工作原理如下：
[0051] 在装贴精度要求特别高，而进出料机构送入贴装执行区域的的手机壳位置不足够稳定的情况下，加入机壳位置纠正功能，该功能由设置在贴装执行区域的手机壳位置纠偏机构完成，手机壳位置纠偏机构包括一个设置在贴装执行区域的用于对待贴装的手机壳或手机壳夹具进行成像的相机和设置在手机壳或手机壳夹具的至少指定的两个标志点；还包括手机壳位置纠偏模块，根据标志点的位置偏移量来修正辅料的贴料位置。
[0052] 吸嘴有时不能成功吸取辅料，或者贴料动作后，辅料还粘在吸嘴上，为解决此问题，加入了漏贴检测及补贴功能，该功能由连接在吸嘴的负压检测仪以及相应的负压检测模块完成，负压检测仪用于检测吸嘴在吸取辅料后或贴装辅料后的负压数据；负压检测模块根据负压数据判断吸嘴的吸料和贴装是否成功。如果失败，则执行相应的补救措施：补贴或人工干预确认后继续。
[0053] 虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附
权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或
修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
