专利名称：面向高速精密作业的混联机器人装置的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种能满足LED元器件分拣、插装要求的面向高速精密作业的混联机器人装置的控制方法。
背景技术：
目前，LED元器件的分拣、插装一般都使用机器人来执行，比较常见的是通用型五、六自由度多关节型或直角坐标机器人，如瑞典ABB、德国KUKA和日本FUNUC等的机器人，其由于自由度和关节多，所以结构复杂、成本高、作业效率也低，而其控制也复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种控制简单，能满足LED元器件分拣、插装要求的面向高速精密作业的混联机器人装置的控制方法。实现本发明目的的技术方案是:一种面向高速精密作业的混联机器人装置的控制方法，具有如下的步骤:第一步:驱动混联机器人装置，使贴片装置移动至料槽上方，然后贴片装置的吸嘴从料槽吸取待贴元件；第二步:贴片装置携带吸取的待贴元件被驱动至一侧的CXD摄像机的位置，由CXD摄像机监控待贴元件的角度，并对有角度误差的待贴元件进行校正；第三步:驱动贴片装置把待贴元件运送到基板的待贴位置，贴片装置的吸嘴将元件贴在基板的相应位置，即完成一个待贴元件的贴装过程。根据数据库中基板的待贴装位置的信息，贴片装置返回至料槽，开始下一循环的元件贴装，直至完成基板的贴装。其中，所述的贴片装置的吸嘴从料槽吸取待贴元件过程中，贴片装置的吸嘴在气缸的推动下，下降至待贴元件处吸取待贴元件，然后再回升至原来高度。在对有角度误差的待贴元件进行校正时，根据CXD摄像机测得的误差角度，由贴片装置的电机控制旋转角度，对待贴片元件进行校正。贴片装置的吸嘴将元件贴在基板的相应位置的过程中，贴片装置的吸嘴在气缸的推动下，下降至基板的相应位置，放开待贴元件并使待贴元件贴装在基板上，然后再回升至原来高度。完成一个待贴元件的贴装过程后，根据数据库中基板的待贴装位置的信息，贴片装置移动至料槽，开始下一循环的元件贴装，直至完成基板的贴装。本发明具有积极的效果:本发明的面向高速精密作业的混联机器人装置的控制方法和现有的通用型五、六自由度多关节型或直角坐标机器人相比，其采用串并联混合方式直接驱动，且只有四自由度运动，所以结构简单、控制容易，能满足LED元器件分拣、插装的要求，并且可靠耐用、作业效率高，具有明显的成本优势，能满足用户经济实用要求。
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中图1为本发明面向高速精密作业的混联机器人装置的控制方法的控制流程图。图2为本发明面向高速精密作业的混联机器人装置的结构示意图。图3为本发明面向高速精密作业的混联机器人装置的控制坐标示意图。
具体实施例方式见图2，本发明的面向高速精密作业的混联机器人装置，具有机架15，机架15上设置有一对滑轨12，滑轨12在竖直平面内为一上一下平行设置。滑轨12的相对面上分别可滑动地设置有相互对应的上滑块4和下滑块5，第一连杆6的一端可转动地连接在上滑块4上，下滑块5上可转动地连接有第二连杆7和第三连杆8，第一连杆6的另一端通过联接轴与第二连杆7的中部可转动地连接，第二连杆7和第三连杆8的另一端分别可转动地与第四连杆9的两端连接，第四连杆9上固定有贴片装置13，其中，贴片装置13包括吸嘴13-1，驱动吸嘴13-1在水平方向旋转的电机13-3以及推动吸嘴13-1上下移动的气缸13-2。贴片装置13的下方设有料槽I和LED基板3，料腔I的一侧设有CXD摄像机2。第四连杆9上还固定设置有用于拍摄LED基板3的工业高速相机14，用以监控LED基板3上的每个位置都插装上了 LED元件。上滑块4和下滑块5分别由两个伺服电机驱动。本发明的混联机器人装置采用串并联混合方式直接驱动，基于PMAC来实现对LED元件分拣和插装，达到高速精密化作业。PMAC,英文为 programmable mult1-axes controller,即开放式多轴运动控制器。本发明的上述四个连杆组成的混联机构作为工作平台，在混联机构工作台的贴装环境下作业。由驱动上、下滑块的两个伺服电机，推动吸嘴上下移动的气缸和校正LED元件的步进电机完成系统的四自由度运动。见图3，从机械机构上来说，混联机器人装置包括三方面运动，一是X、Y轴水平移动贴片装置；二是Z轴控制贴片装置竖直方向的贴装高度；三是T轴旋转贴片装置。其中，X轴、Y轴完成贴片装置的精确定位；2轴实现吸嘴的上下运动；τ轴连接吸嘴，通过旋转运动，调整LED元件水平方向角度。整个LED基板的贴装过程由多个循环组成，一个基本的循环主要包括取料、校正和贴放3个动作:第一步:驱动混联机器人装置，使贴片装置移动至料槽上方，然后贴片装置的吸嘴从料槽吸取待贴元件；第二步:贴片装置携带吸取的待贴元件被驱动至一侧的CXD摄像机的位置，由CXD摄像机监控待贴元件的角度，并对有角度误差的待贴元件进行校正；第三步:驱动贴片装置把待贴元件运送到基板的待贴位置，贴片装置的吸嘴将元件贴在基板的相应位置，即完成一个待贴元件的贴装过程。根据数据库中基板的待贴装位置的信息，贴片装置返回至料槽，开始下一循环的元件贴装，直至完成基板的贴装。其中，所述的贴片装置的吸嘴从料槽吸取待贴元件过程中，贴片装置的吸嘴在气缸的推动下，下降至待贴元件处吸取待贴元件，然后再回升至原来高度。在对有角度误差的待贴元件进行校正时，根据CXD摄像机测得的误差角度，由贴片装置的电机控制旋转角度，对待贴片元件进行校正。贴片装置的吸嘴将元件贴在基板的相应位置的过程中，贴片装置的吸嘴在气缸的推动下，下降至基板的相应位置，放开待贴元件并使待贴元件贴装在基板上，然后再回升至原来高度。根据数据库中基板的待贴装位置的信息，一次循环完成之后贴片装置再次运动到取料区处，进入下一轮循环，不断往复就可最终完成整块LED基板的贴装。见图1，LED元件贴装的具体流程具体如下:①进行系统初始化及归零。②贴片装置在X-Y主轴平面插补运动到料槽(Xf，Yf)；③其到位信号触发电平使能Z轴带动吸嘴下降高度h1;Z轴运动到位后，触发电平使能贴片装置的电磁阀打开；④电磁阀打开形成负压进而完成取料动作，延时h后Z轴执行归零动作，吸嘴回升高度h ；⑤到位信号触发电平使能T轴旋转角度θ ρ，Θ P值根据(XD相机获取的图像信息确认；⑥T轴旋转到位后，触发电平使能贴片装置沿X-Y主轴平面插补运动到元件目标位置(Xp，Yp)；⑦到位信号触发电平使能Z轴带动吸嘴下降高度h2，运动到位后，触发电平使能电磁阀关闭，此时真空被破坏，元件在重力作用下下落，完成放片，延时h后Z轴执行归零动作，吸嘴回升高度h2 ；⑧到位信号使能T轴执行归零动作，反转角度θ ρ ；⑨T轴归零到位信号触发电平，使能贴片装置根据数据库中信息沿X-Y主轴平面插补运动至下一目标料槽，开始下一循环的元件贴装。本发明的基于PMAC的混联机器人控制，以混联机构为工作平台，避免了封装设备存在惯量大、机械响应时间也较长等不足，控制方法简单，作业效率高，能广泛应用于LED元器件分拣、插装等领域。显然，本发明的上述具体实施方式
仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以容易的做出其它形式上的变化或者替代，而这些改变或者替代也将包含在本发明确定的保护范围之内。
权利要求
1.一种面向高速精密作业的混联机器人装置的控制方法，其特征在于:具有如下的步骤: 第一步:驱动混联机器人装置，使贴片装置移动至料槽上方，然后贴片装置的吸嘴从料槽吸取待贴元件； 第二步:贴片装置携带吸取的待贴元件被驱动至一侧的CXD摄像机的位置，由C⑶摄像机监控待贴元件的角度，并对有角度误差的待贴元件进行校正； 第三步:驱动贴片装置把待贴元件运送到基板的待贴位置，贴片装置的吸嘴将元件贴在基板的相应位置，即完成一个待贴元件的贴装过程。
根据数据库中基板的待贴装位置的信息，贴片装置返回至料槽，开始下一循环的元件贴装，直至完成基板的贴装。
2.根据权利要求1所述的面向高速精密作业的混联机器人装置的控制方法，其特征在于所述的贴片装置的吸嘴从料槽吸取待贴元件过程中，贴片装置的吸嘴在气缸的推动下，下降至待贴元件处吸取待贴元件，然后再回升至原来高度。
3.根据权利要求1至2中任一面向高速精密作业的混联机器人装置的控制方法，其特征在于在对有角度误差的待贴元件进行校正时，根据CCD摄像机测得的误差角度，由贴片装置的电机控制旋转角度，对待贴片元件进行校正。
4.根据权利要求1至3中任一面向高速精密作业的混联机器人装置的控制方法，其特征在于贴片装置的吸嘴将元件贴在基板的相应位置的过程中，贴片装置的吸嘴在气缸的推动下，下降至基板的相应位置，放开待贴元件并使待贴元件贴装在基板上，然后再回升至原来高度。
5.根据权利要求1至4中任一面向高速精密作业的混联机器人装置的控制方法，其特征在于完成一个待贴元件的贴装过程后，根据数据库中基板的待贴装位置的信息，贴片装置移动至料槽，开始下一循环的元件贴装，直至完成基板的贴装。
全文摘要
本发明涉及一种面向高速精密作业的混联机器人装置的控制方法，本发明面向高速精密作业的混联机器人装置采用串并联混合方式直接驱动，只有四自由度运动，所以结构简单、因而其控制也相对容易，能满足LED元器件分拣、插装的要求，并且可靠耐用、作业效率高，具有明显的成本优势，能满足用户经济实用要求。
文档编号H05K3/30GK103188881SQ20111045723
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者陈丹惠, 骆敏舟, 梅涛, 赵江海, 徐林森, 章小建, 方世辉 申请人:中国科学院合肥物质科学研究院