[发明专利]一种轴孔配合类零件自动压装控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种轴孔配合类零件自动压装控制系统的控制方法，其特征在于：控制系统包括上下料控制子系统、视觉检测子系统、压装控制子系统和控制中心；

所述上下料控制子系统用于实现物料传送带的控制、物料托盘的到位检测、托盘升降控制以及工业机器人控制；上下料控制子系统包括旋转电机驱动器、上料侧接近开关、下料检测接近开关、阀岛、机器人控制柜、上下料控制子系统通讯接口以及上下料控制子系统电接口；其中旋转电机驱动器根据控制中心下达的运动指令驱动旋转电机旋转，由驱动旋转电机带动物料传送带运转，由物料传送带实现物料托盘的运输；上料侧接近开关安装于物料拾取位置前侧，用于检测物料托盘是否传送至物料拾取位置；下料检测接近开关安装于物料传送带末端位置，用于检测下料时物料托盘是否经过物料传送带末端；阀岛为由多个电磁阀构成的控制元器件，其中各电磁阀分别用于控制托盘顶升气缸、三爪卡盘以及工业机器人末端气爪的气路通断，进而实现控制托盘顶升气缸将物料托盘顶升、控制三爪卡盘的张开与闭合以及工业机器人末端气爪的张开与闭合；机器人控制柜用于控制工业机器人沿示教的运动路径运动，并控制阀岛中对应工业机器人末端气爪的电磁阀的通断，进而控制工业机器人末端气爪张开、闭合；上下料控制子系统通讯接口用于连接控制中心，实现上下料控制子系统与控制中心通信；上下料控制子系统电接口用于连接外部电源，实现上下料控制子系统的供电；

所述视觉检测子系统用于实现压机转台转动控制以及获取零件轴 孔孔位偏差大小和孔位偏差角度；视觉检测控制系统包括相机控制器、图像处理系统、转台电机驱动器、视觉检测控制系统通讯接口以及视觉检测控制系统电接口；其中相机控制器用于实现工业相机的供电、工业相机拍照控制及工业相机拍摄图像保存；所述图像处理系统用于提取图像中轴孔位置和形状，与标定的圆孔位置和形状作比较，得到孔位偏差大小和孔位偏差角度；转台电机驱动器用于驱动转台电机，进而实现压机转台转动；视觉检测控制系统通讯接口与控制中心相连，实现视觉检测控制系统与控制中心间的通信；视觉检测控制系统电接口与外部电源相连，实现视觉检测子系统的供电；

所述压装控制子系统用于实现冲压电机控制、检测冲压电机旋转圈数得到冲压头运动距离以及检测零件压装过程中的零件冲压头所受压力变化；所述压装控制子系统包括冲压电机驱动器、冲压电机编码器、压力传感器、压装控制子系统通讯接口以及压装控制子系统电接口；其中，冲压电机驱动器用于驱动冲压电机动作，进而带动冲压头上下运动；冲压电机编码器用于检测冲压电机旋转圈数进而得到冲压头运动距离；压力传感器用于检测零件压装过程中的零件冲压头所受压力变化；压装控制子系统通讯接口与控制中心相连，实现压装控制子系统与控制中心间的通信；压装控制子系统电接口与外部电源相连，实现压装控制子系统的供电；

上述各子系统通过各自的通信端口与控制中心通信；

所述控制中心用于与工厂MES系统进行作业任务交互、控制各子系统工作以及将故障报警信息上传给工厂MES系统；

在轴孔配合类零件压装工作过程中，所述的控制方法具体如下：

步骤1：工厂MES系统向控制中心下达作业任务，随后由控制中心向上下料子系统发送上料信号；

步骤2：上下料子系统执行上料任务，上料完成后向控制中心发送上料完成信号；上下料控制子系统自动上料控制方法为：

步骤a：控制旋转电机驱动器驱动传送带旋转电机工作，带动物料传送带运转，使物料托盘随物料传送带运动，由上料侧接近开关检测物料托盘是否运动至指定位置；

步骤b：当检测到物料托盘时，控制旋转电机驱动器停止驱动旋转电机，同时控制托盘顶升气缸的电磁阀接通，此时托盘顶升气缸顶出，将物料托盘顶起；

步骤c：向工业机器人下达运动指令，控制工业机器人运动至物料托盘上方，同时控制工业机器人末端气爪闭合拾取工件，并由气爪磁性传感器检测是否拾取成功；

步骤d：工件拾取成功后，控制托盘顶升气缸的电磁阀断开，此时托盘顶升气缸落下；

步骤e：向工业机器人下达运动指令，控制工业机器人运动至压机上料位，同时控制机器人末端气爪松开将工件安放在压机转台上，并由气爪磁性传感器检测气爪是否松开；

步骤f：气爪松开后，向工业机器人下达运动指令，控制工业机器人离开压机上料位运动至等待位；

步骤g：控制三爪卡盘的电磁阀接通，此时三爪卡盘闭合，将工件卡紧；

步骤h：上下料控制子系统向控制中心发送上料完成信号，上料过程结束；

步骤3：控制中心接收到上料完成信号时，向视觉检测子系统发送检测信号；

步骤4：视觉检测子系统接收到检测信号时，开始执行检测任务，实现视觉检测；若视觉检测不通过，视觉检测子系统向控制中心发送报警信息，控制中心将报警信息上传至工厂MES系统，等待人工干预；若视觉检测通过，视觉检测子系统向控制中心发送视觉检测通过信号，控制中心给压装控制子系统发送压装信号；视觉检测系统视觉检测过程控制方法为：

步骤A：通过控制工业相机对工件进行拍照；图像处理系统对拍照所得图像进行处理分析，通过边缘检测提取图像中轴孔的位置信息，将提取到的轴孔的位置和形状与标定的轴孔孔位置和形状作比较，判断孔位是否出现偏差；若孔位没有偏差，执行步骤B；由图像处理系统计算孔位偏差角度，若孔位偏差角度在调节范围内，执行步骤C；若孔位偏差超出设定的偏差补偿上限，执行步骤D；

步骤B：视觉检测系统向控制中心发送检测通过信号，视觉检测过程结束；

步骤C：视觉检测系统将偏差角度给到转台电机驱动器，驱动转台电机转动一个补偿偏差角度，重复执行步骤A；

步骤D：视觉检测系统给控制中心发检测不通过信号，视觉检测过程结束；

步骤5：压装控制子系统接收到压装信号时，开始执行压装任务，实现工件自动压装；压装完成后压装控制子系统向控制中心发送压装完成信号；压装控制子系统自动压装控制方法为：

步骤1）：控制冲压电机转动，在此过程中由压力传感器实时检测压力是否到达阈值；压力未到达阈值时，且检测冲压电机未转够设定圈数，执行步骤2）；若压力未到达阈值，且检测冲压电机转够设定圈数，执行步骤3）；

步骤2）：控制冲压电机继续转动，压力到达阈值时，执行步骤4）；

步骤3）：控制冲压电机停止动作并反向旋转至零位，压装控制子系统向控制中心发送压装完成信号，压装过程结束；

步骤4）：控制冲压电机立即停止动作，并检测冲压电机是否转够设定圈数；若冲压电机转够设定圈数，冲压电机反向旋转至零位，压装子系统向控制中心发送压装完成信号，压装过程结束；若冲压电机未转够设定圈数，压装控制子系统向控制中心发送压装报警信号，压装过程结束；

上述压装任务执行过程中，若出现故障，由压装控制子系统向控制中心发送压装报警信号，控制中心将压装报警信号上传至工厂MES系统，等待人工干预；

步骤6：控制中心收到压装完成信号后，向上下料子系统发送下料信号，上下料子系统执行下料任务，实现自动下料；上下料控制子系统自动下料控制方法为：

步骤①：控制三爪卡盘的电磁阀接通，三爪卡盘打开，松开工件；

步骤②：向工业机器人下达运动指令，使机器人运动至压机上料位，机器人末端气爪闭合拾取工件；

步骤③：气爪磁性传感器检测产品是否拾取成功，产品拾取成功后，控制托盘顶升气缸的电磁阀接通，托盘顶升气缸伸出将物料托盘顶起；

步骤④：机器人控制柜向机器人下达运动指令，机器人运动至物料托盘上方，机器人末端气爪松开安放物料；

步骤⑤：气爪磁性传感器检测气爪是否松开，气爪松开后，控制托盘顶升气缸的电磁阀断开，托盘顶升气缸落下；

步骤⑥：控制驱动传送带旋转电机工作，下料侧接近开关检测托盘是否到达本工位出料口；

步骤⑦：下料侧接近开关检测到物料托盘时，传送带旋转电机停止；

步骤⑧：上下料控制子系统向控制中心发送下料完成信号，下料过程结束；

步骤7：下料任务完成后，上下料子系统向控制中心发送下料完成信号，至此完成一个产品的压装。