一种基于机器视觉的PCB板智能贴标机构器人以及贴标方法与流程

本发明涉及pcb板生产设备领域，具体是涉及一种基于机器视觉的pcb板智能贴标机构器人以及贴标方法。

背景技术：

目前的pcb板贴标机构多为半自动贴标，需要人工参与，效率低，并且贴标质量也低。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于机器视觉的pcb板智能贴标机构器人以及贴标方法，能够实现对pcb板的全自动贴标。

为达到以上目的，本发明提供了如下技术方案：

一种基于机器视觉的pcb板智能贴标机器人，其特征在于，包括：

机架；

输送机构，包括水平支撑在机架上的支撑板、位于支撑板的下方的两带式输送机，两带式输送机沿着垂直于所述带式输送机的输送方向的方向排列，每个带式输送机的输送带沿着输送方向布置并且两输送带相对于平行于输送方向和竖向平面的对称平面对称设置，在支撑板的对应每个输送带的位置处设置有第一避让口，所述第一避让口沿着所述输送方向延伸，在输送带的与支撑板配合的表面上等间距的设置有多个推料块，所述推料块能够从第一避让口伸出并且至少一部分高于支撑板的上表面，所述pcb板位于相邻的两所述推料块之间；

摄像头，用于获取pcb在支撑板上的图像进而获取pcb板上的贴标位置；

贴标机构，支撑在输送机构的正上方且可在水平面内来回移动，用于将标签粘贴到位于输送机构上的pcb板的所述贴标位置。

优选地，还包括定位机构，包括两相对于所述对称平面对称布置的定位板，每个定位板至少包括竖向部分，所述竖向部分的至少朝向对称平面的一侧具有平行于对称平面的表面，两定位板相对于支撑板能够相互靠近或者远离。

优选地，所述定位机构还包括：

活动板，分别设置在每个定位板的进料的一端上的活动板；

柔性板，一端连接对应的活动板，另一端连接对应的定位板。

优选地，所述活动板呈l型，所述活动板的水平部分上设置有沿着其长度方向延伸的条形孔，在所述支撑板上设置有与条形孔滑动配合的销轴，。

优选地，所述贴标机构包括：

安装板，平行于所述对称平面，能够相对于机架在一水平面的移动；

放料盘，可旋转地支撑在安装板的一侧上，用于卷绕贴有标签的标签卷膜；

剥离板，固定在所述安装板的所述一侧上，用于将标签卷膜上的标签剥离；

吸附板，可上下移动地支撑在所述安装板的所述一侧上，用于将剥离板剥离后的标签吸附并粘贴到pcb板的贴标位置处；

收料盘，可旋转地支撑在所述安装板的所述一侧上，用于将剥离标签后的标签卷膜回收。

优选地，所述剥离板为水平布置的薄板，所述标签卷膜绕在沿着输送方向观察时的剥离板4f的一侧上并且所述标签卷膜在经过剥离板的所绕位置处的前后的移动方向相差等于或者略小于180°。

优选地，在所述安装板的所述一侧上可旋转地设置有多个导向轮，所述标签卷膜依次绕过多个导向轮，并且多个导向轮至少包括第一导向轮和第二导向轮，在标签卷膜的移动路径中，所述第一导向轮的最低处的高度等于或者略高于剥离板的上表面的高度，第二导向轮的最高处的高度等于或者低于剥离板的下表面的高度，同时，第一导向轮和第二导向轮相对于剥离板位于与所述所绕位置相反的一侧，且在第一导向轮和第二导向轮之间的所述移动路径中没有其它导向轮。

优选地，所述吸附板配置成能够沿着平行于所述输送方向的方向来回移动，并且至少能够移动到剥离板的正上方，同时俯视观察时，在吸附板向下移动完成贴标动作时，所述吸附板与剥离板不重叠。

优选地，还包括设置在机架上且位于输送机构的进料端一侧的上料机构，所述上料机构包括：

储料架，可上下移动地支撑在机架上，用于放置待贴标的pcb板；

多个吸盘，可上下移动地支撑在机架上且位于储料架的正上方。

本发明还公开了一种pcb板的贴标方法，采用上述机器人，具体包括如下步骤：

步骤1：上料机构将待贴标的pcb板上料到所述输送机构的所述支撑板上；

步骤2：输送机构将支撑板上的pcb板移动指定位置；

步骤3：定位机构对pcb板进行夹紧定位；

步骤4：摄像头对定位后的pcb板进行拍摄并根据拍摄的图像获取pcb板上的贴标位置；

步骤5：贴标机构移动到所述贴标位置完成贴标；

步骤6：定位机构松开，将贴标完成的pcb板取出；

步骤7：继续执行步骤1，直到所有的待贴标的pcb板完成贴标。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

该机器人能够实现对pcb板的全自动贴标。

附图说明

图1-4为本发明的整体结构图；

图5为本发明去除贴标机构、移动机构的结构图；

图6为a处的放大图；

图7为图5的俯视图；

图8为b处的放大图；

图9-11为贴标机构的结构图；

图12为移动机构的结构图；

图13为上料机构的结构图；

图14为c处的放大图；

图15为d处的放大图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

如图1-15所示，一种基于机器视觉的pcb板智能贴标机构器人，包括机架10、设置在机架10上且用于对需要贴标的pcb板100进行支撑和输送的输送机构1、支撑在输送机构1的正上方且可在水平面内来回移动的贴标机构4，所述贴标机构4用于对位于输送机构1上的pcb板进行贴标。

所述输送机构1包括水平支撑在机架10上的支撑板1a、位于支撑板1a的下方的两带式输送机1b，两带式输送机1b沿着垂直于输送机构1的输送方向排列，每个带式输送机1b的输送带1b1沿着输送方向布置。在支撑板1a的对应每个输送带的位置处设置有第一避让口1a1，所述第一避让口1a1沿着所述输送方向延伸。在输送带1b1的与支撑板1a配合的表面上等间距的设置有多个推料块1b2，所述推料块1b2能够从第一避让口1a1伸出并且至少一部分高于支撑板1a的上表面，这样当pcb板100放在支撑板1a上时，推料块1b2能够推着pcb板100沿着输送方向移动，位于同一输送带1b1上的相邻的推料块1b2之间的距离大于pcb板100沿着输送方向的尺寸。所述输送带1b1的旋转可以采用现有技术中的电机带动皮带轮的形式，输送带与皮带轮传动连接。

为了能够检测pcb板100是否到位，在机架10上设置有传感器2a，在所述支撑板1a上对应传感器2a的位置处设置有第二避让口1a2，所述传感器2a的检测端低于支撑板1a的上表面，当pcb板100移动到传感器2a的位置处时能够检测到pcb板100到位。在pcb板100到位后，输送带1b1停止转动，直到完成贴标。所述传感器2a位于两输送带1b1的中间位置。

所述机器人还包括定位机构7，所述定位机构7包括两相互对称且支撑在支撑板1a上的定位板7a，两所述定位板7a的对称平面为平行于所述输送方向的竖向平面，并且两输送带1b1相对于所述对称平面对称设置。两所述定位板7a能够沿着相互靠近或者远离的方向相对于支撑板1a来回移动，当pcb板移动到位时，通过两定位板7a向着靠近pcb板100的方向移动并最终将pcb板100夹紧，在夹紧的过程中，对于一些发生倾斜的pcb板100也能起到矫正的作用。

进一步，在机架10上且在每个定位板7a的背侧设置有电动推杆7c1，所述电动推杆7c1的输出杆与对应的定位板7a固定连接且朝着垂直于定位板7a的延伸方向水平设置，通过控制电动推杆7c1的伸缩能够实现两定位板7a的运动。进一步，在所述电动推杆7c1的输出杆上还设置有第一气缸7c2，所述第一气缸7c2的缸体固定在电动推杆7c1的输出杆上，所述第一气缸7c2的气缸杆固定在对应的定位板7a上并且所述气缸杆平行于所述电动推杆7c1的输出杆。在使用时，根据pcb板100的大小来确定电动推杆7c1的输出杆的伸出长度，对于相同规格的pcb板100，电动推杆7c1在首次调整之后，不需要再进行调整，只有在进行不同规格的pcb板进行贴标时才进行调整。当pcb板100到位后，第一气缸7c2的气缸杆伸出，定位板7a将pcb板夹紧。电动推杆7c1的输出杆的伸出长度根据pcb板100的规格以及第一气缸7c2的气缸杆的伸出长度来确定，采用气缸，通过控制气缸的气缸杆的伸出速度并且利用气体的可压缩性能够避免在夹持pcb板100的过程中对pcb板造成损害。

进一步，在机架10上且位于每个电动推杆7c1的沿输送方向的两侧对称设置有导套7b2和可滑动地设置在导套7b2上的导杆7b1，所述导杆7b1平行于电动推杆7c1的输出杆且一端与对应的所述定位板7a固定连接。

所述定位板7a的横截面呈l型，竖直部分用于抵靠在pcb板100上，水平部分用于支撑在支撑板1a上，扩大与支撑板1a的接触面积，保证定位板7a在移动时的稳定性。进一步，为了减少支撑板1a对于pcb板100和定位板7a的摩擦，可以在支撑板1a的上表面设置一层毛毡。

进一步，所述定位机构7还包括分别设置在每个定位板7a的进料的一端上的活动板7a1、将活动板7a1与对应的定位板7a的进料的一端连接的柔性板7a2，两柔性板7a2沿着输送方向逐渐靠近且相对于所述对称平面对称，并且两柔性板7a2的最小距离等于或者大于两定位板7a的距离，通过活动板7a1能够引导pcb板100在输送过程中移动到两定位板7a之间。具体地，所述活动板7a1呈l型，所述活动板7a1的水平部分上设置有沿着其长度方向延伸的条形孔7a4，在所述支撑板1a上设置有与条形孔7a4滑动配合的销轴7d，通过销轴7d和条形孔7a4一方面能够限定活动板7a1的位置，另一方面也不会阻挡定位板7a的移动。

所述贴标机构4包括竖向布置的安装板4a、可旋转地支撑在安装板4a上的用于放置贴有标签的标签卷膜200的放料盘4b、固定在安装板4a上的用于对标签卷膜200上的标签进行剥离的剥离板4f、可上下移动地支撑在安装板4a上且用于对剥离后的标签进行吸附并粘贴到pcb板上的吸附板4g、用于对剥离标签后的标签薄膜200进行回收的收料盘4c，放料盘4b、剥离板4f、吸附板4g以及收料盘4c位于安装板4a的同一侧。所述安装板4a平行于所述对称平面地支撑在支撑板1a的上方且能够相对于机架10在水平面内来回移动进而能够根据pcb板100上的贴标位置来移动贴标机构4。所述剥离板4f为水平布置的薄板，所述标签卷膜200绕在沿着输送方向观察时的剥离板4f的一侧上并且所述标签卷膜200在经过剥离板4f的所绕位置处的前后的移动方向相差等于或者略小于180°，这样由于标签相比于标签卷膜200硬度稍微大一些，标签卷膜200在经过该所绕位置处时标签会从标签卷膜200脱落，此时吸附板4g将标签吸起。

为了能够使吸附板4g及时且准确地将标签吸起，可以将吸附板4g设置成能够沿着平行于所述输送方向的方向来回移动，当需要吸附标签时，首先将吸附板4g移动到剥离板4f的正上方并且在上下方向上尽可能地靠近剥离板4f，同时吸附板4g的沿平行于所述输送方向的方向的一侧与所述所绕位置在上下方向上对齐，这样当标签开始剥离时，吸附板4g就可以立即将剥离出的标签吸附，并且吸附板4g与标签做同步运动，此时标签一边被剥离，一边被吸附到吸附板4个上，直到标签完全剥离(此部分内容图中未示出)。剥离完成后，吸附板4g带着标签向下移动将标签贴到pcb板100的贴标位置。优选地，可以在安装板4a上对应所述所绕位置处设置传感器用以检测标签是否到位，当标签到位后吸附板4g开始吸附并同时与标签进行同步移动。

为了能够准确地获取pcb板100上的贴标位置，在机架10上或者安装板4a上可以设置摄像头6c，摄像头6c能够朝着支撑板1a拍摄，通过摄像头6c拍摄的图像能够获取pcb板100的位置以及pcb板100上的贴标位置，进而控制贴标机构4移动到贴标位置进行贴标。

进一步，在所述安装板4a上且对应剥离板4f的一侧设置有多个导向轮4d，所述多个导向轮4d至少包括第一导向轮4d1和第二导向轮4d2，所述第一导向轮4d1的最低位置处与剥离板4f的上表面对齐，所述第二导向轮4d2的最高位置处与剥离板4f的下表面对齐，同时所述第一导向轮4d1和第二导向轮4d2位于剥离板4f的与所述所绕位置相反的一侧，这样能够使标签薄膜200在所述所绕位置前后的移动方向相差等于或者略小于180°。

进一步，在所述安装板4a上与剥离板4f的同一侧还设置有第一电机4e，所述电机4e的输出轴伸入到安装板4a的另一侧，在所述另一侧，所述第一电机4c通过皮带传动与收料盘4c以及其中一个导向轮4d传动连接。

在所述安装板4a上对应吸附板4g的位置处设置有第二气缸4h，所述第二气缸4h设置在安装板4a上，所述吸附板4g固定在第二气缸4h的气缸杆上，并且第二气缸4h的气缸杆朝下延伸，所述吸附板4g的吸附表面朝下布置，通过第二气缸4h的伸缩能够实现吸附板4g的上下移动。进一步，为了能够使吸附板4g能够沿着平行于所述输送方向的方向来回移动，所述第二气缸4h与吸附板4g设置成能够一起沿着所述平行于所述输送方向的方向移动。具体地，吸附板4g的吸附原理采用现有技术。

进一步，所述贴标机构4悬挂在移动机构5上。所述移动机构5包括支撑架5a、沿着垂直于所述输送方向的水平方向可移动地支撑在支撑架5a上且位于支撑板1a的上方的横梁5a、悬挂在横梁5a上的吊架5b、可旋转地设置在吊架5b的下端的丝杆5e2以及与丝杆5e2螺纹配合的滑块5d，所述安装板4a固定在所述滑块5d上，并且所述丝杆5e2的轴线平行于所述输送方向。优选地，在所述吊架5b上且位于丝杆5e2的周围设置有多个导杆5c，所述导杆5c的轴线平行于所述丝杆5e2，所述导杆5c穿过所述滑块5d和安装板4a，并且所述滑块5d和安装板4a相对于导杆5c可滑动。同时，在所述吊架5b上还设置有第二电机5e4，所述第二电机5e4通过减速器5e3与所述丝杆5e2传动连接。

所述机器人还包括设置在机架10上且位于输送机构1的进料端一侧的上料机构8。所述上料机构8包括可上下移动地支撑在机架10上的储料架8a、可上下移动地支撑在机架10上且位于储料架8a的正上方的多个吸盘8b2，所述储料架8a1用于放置待贴标的pcb板100，所述多个吸盘8b2用于两储料架8a1上的pcb板100逐个吸起并移动到支撑板1a上以实现上料。

具体地，所述储料架8a的两侧通过滑块与设置在机架10上的滑轨配合，所述滑轨上下延伸，在每个导轨的一侧设置有上下布置的直线模组，每次储料架8a向上移动的距离等于pcb板的厚度，这样能够使得每次吸盘8b2向下移动的距离是不变的。

进一步，所述吸盘8b2设置在吸盘架8b1上，所述吸盘架8b1可上下移动地设置在移动架8b4上。具体地，在所述移动架8b4上设置有第三气缸8b3，所述第三气缸8b3的缸体固定在移动架8b4上，所述第三气缸8b3的气缸杆朝下延伸且下端与所述吸盘架8b1连接，通过第三气缸8b3的伸缩能够实现吸盘架8b1的上下移动。所述移动架8b4能够沿着平行于所述输送方向的方向在机架10上来回移动。具体地，在所述机架10上设置有第四气缸8b3，所述第四气缸8b3的气缸杆沿着平行于所述输送方向的方向延伸并且其自由端与所述移动架8b4连接。

进一步，所述上料机构8还包括引导滚轴8c和滚轮8d2，俯视观察时，所述引导滚轴8c位于所述吸盘8b1与支撑板1a之间，并且所述引导滚轴8c的轴线垂直于所述输送方向且水平，所述滚轮8d2具有两个，两滚轮8d2相对于所述对称平面对称设置，所述滚轮8d2的轴线平行于所述引导滚轴8c，所述所述滚轮8d2位于引导滚轴8c的上方且能够上下摆动，并且当所述滚轮8d2抵靠在所述引导滚轴8c上时，所述滚轮8d2的轴线与所述引导滚轴8c的轴线位于同一竖直面上。所述引导滚轴8c由第三电机8c1驱动，所述引导滚轴8c的旋转方向配置为将引导滚轴8c与滚轮8d2之间的pcb板向着支撑板1a的方向移动。在正常的生产中，吸盘8b1将pcb板100吸起后并提升到与所述引导滚轴8c的最高处的相同高度处，然后带动pcb板100向着引导滚轴8c运动并把pcb板100插入到引导滚轴8c与滚轮8d2之间，引导滚轴8c旋转带动pcb板100向着支撑板1a的方向并落入到支撑板1a上。为了能够使吸盘100向着引导滚轴8c的方向的运动更好控制，可以将第四气缸8b3采用电机和丝杆的组合代替。

所述滚轮8d2可旋转地支撑在摆杆8d3上，所述摆杆8d3的一端可旋转地设置在安装杆8d1上，所述安装杆8d1固定在机架1上，在所述摆杆8d3与安装杆8d1之间还设置有复位弹簧(未示出)，所述复位弹簧始终处于被压缩的状态以使滚轮8d2始终具有向着引导滚轴8c运动的趋势，并且所述摆杆8d3的摆动幅度是有限的以避免摆动幅度过大而使pcb板100掉落。

进一步，当pcb板100落到支撑板1a上时，有时不会准确地落入到两推料块1b2之间，为此，可以将传感器2a设置成两个，两个传感器2a沿着所述输送方向排列，并且两传感器2a之间的距离小于pcb板100在输送方向之间的尺寸，所述传感器2a采用距离传感器。当两所述传感器2a检测到的距离值不同，说明pcb板没有放平，即没有放入到两相邻的推料块1b2之间。为了便于描述，将两传感器2a沿着输送方向依次称作第一传感器和第二传感器。在机架1上且相对于第二传感器位于与第一传感器相反的一侧设置有挡块2b，在支撑板1a上对应挡块2b的位置处设置有第三避让口1a3，所述挡块2b能够从第三避让口1a3伸出或者缩回，并且当挡块2b从第三避让口1a3伸出时，所述挡块2b的最高处的高度配置为能够将所有放置在支撑板1a上的pcb板100阻挡。当两传感器2a检测到pcb板未放好时，挡块2b从支撑板1a伸出，输送带1b1继续向前移动，而pcb板不动直到pcb板100落入到两相邻的推料块1b2之间，此时两传感器2a检测的距离值是相同的，此时控制输送带1b1停止工作，等待贴标。所述挡块2b可以采用气缸驱动，并且挡块2b可以设置成两个，两个挡块2b相对于所述对称平面对称，这种能够保证pcb板的两侧都能准确且及时的放好。

贴标完成的pcb板100可以采用现有技术中的机械手进行下料。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。