自动送料、测试及分拣系统及其运行方法与流程

本发明属于通讯及电子产品制造领域，尤其涉及一种自动送料、测试及分拣系统及其运行方法。

背景技术：
目前我国通讯及电子产品制造企业，由于生产工艺的相对成熟稳定，并且通过将复杂的生产流程细化为多个简单的工序，并为各简单的工序配备专有设备，通过上述设备的有序组合，形成一条快速流转的生产线，这种过程装备的自动化普遍较高。但是我们发现在生产终端的测试环节，在绝大部分企业里面，却仍停留在人工或半自动阶段，原因如下：1，由于测试环节的复杂性以及多样性，使每件产品的测试时间远大于生产过程中的任何一个环节，这使企业不得不在测试环节增加并行的测试设备，由人工来观察那些测试设备处于空闲，并将待测的产品放入测试设备中，启动测试，同时将已测完的产品根据测试结果放置在“合格”或“不合格”区域；2，虽然工业机器人在生产过程中得到了广泛应用，但是尚没有一种有效的系统解决方法，能够将工业机器人，中央计算机，测试容器，测试电脑以及其他外设有机的合成为一个整体，以实现自动送料，自动启动测试，自动根据运行的状态选择最优作业方式，以及自动将已测试的产品分拣到相对应的区域，实现测试过程的无人化。而当前的人工作业方式存在如下缺陷：1、操作人员数量多；2、存在人为错误隐患：人工作业疲劳，以及注意力不集中，那么人为错误出现的概率将会上升；3、制约了工厂自动化建设：在产线自动化系统的整体构建上，不利于系统的整体协调与综合控制。

技术实现要素：
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种能克服人工作业方式的缺陷，实现测试过程的无人化的自动送料、测试及分拣系统及其运行方法。为实现上述目的，本发明提供一种自动送料、测试及分拣系统的运行方法， 包括以下几个步骤：S1，用户登录；S2，系统连接检查，包括检查PLC连接情况、检查测试容器连接情况和检查测试电脑连接情况，并根据检测的情况判断是否存在连接失败的设备，如果是则在主监控界面提醒用户处理，如果否则直接进入下一步；S3，机器人开机及初始化设置，包括点击工业机器人启动按钮，建立工业机器人与工业计算机的连接，读取工业机器人的状态信息，如果状态信息显示工业机器人存在异常则向用户报警，如果显示工业机器人不存在异常，则直接进入下一步；S4，系统运行参数设定，包括测试容器手动调试及设定和机器人运行参数设定；S5，系统自动化运行；S6，停机并关闭设备。其中，所述S5，系统自动化运行包括以下几个步骤：S51，主监控模块获取当前设备状态及来料区的来料感应状态，并运行策略运算；S52，主监控模块根据策略运算结果，向工业机器人发送策略命令，指挥工业机器人对目标测试单元进行取放物料作业；S53，工业机器人根据策略命令执行相关运动，并立即向主监控模块反馈信息；主监控模块根据反馈信息判断是否需要机器视觉校准环节，如果是则进行S55，如果否则进行S54；S54，工业机器人完成策略命令的全部动作；S55，启动机器视觉校准作业流程，流程结束后进行S54；S56，工业机器人将动作完成信息报告给主监控模块；S57，主监控模块激活测试单元工作流程，同时跳转回S51。其中，在所述S51中，该流程包含两步：第一步，统计出所有符合工业机器人取放物料作业的测试单元，第二步，根据统计出的结果，进一步计算出路径最优的测试单元，并完成剩余策略信息的计算，综合成一条策略命令。其中，在所述S52中，策略命令包括：“003”指令，当来料区已有待测物料到达，且系统内有空闲的测试容器时，则执行该指令，由工业机器人直接将待测物料放入空闲的测试容器，并返回等待下一指令；“004”指令：当来料区尚未有待测物料到达，而系统内已有测试完成的物料时，则执行该指令，工业机器人跳过取待测物料的操作，直接运行到目标测试容器，取出已测完的物料，并根据测试结果放入对应的区域，返回等待下一指令；“005”指令：当来料区已有待测物料到达，且系统内测试容器满载，并已有测试完成的物料时，则执行该指令。工业机器人完成待测物料抓取，并与容器内已测完物料进行交换，根据测试结果放入对应区域，返回等待下一指令。其中，所述S55包括以下几个步骤：S551，主监控模块向机器视觉模块发送启动视觉校准命令；S552，机器视觉模块命令图像采集模块的光源打开；S553，机器视觉模块命令工业相机拍照；S554，机器视觉模块获取工业相机拍摄的图像；S555，机器视觉模块将拍摄的图像与标准图像对比，并计算出需要进行补偿的坐标值；S556，机器视觉模块将计算出的坐标值反馈给主监控模块；S557，主监控模块根据此坐标值，命令工业机器人进行定位；S558；工业机器人完成定位后，向主监控模块反馈“已完成”信息；S559，工业机器人进行S54。其中，所述S57包括以下几个步骤：S571，主监控模块判断工业机器人是否在进行取料或者放料过程，如果是则结束，如果否则进入S572；S572，主监控模块命令待检测的测试单元的测试容器装关闭；S573，主监控模块命令该测试单元的测试电脑，启动测试作业；S574，扫描主监控模块的输入缓冲区；S575，判断产品测试是否完成，如果否则返回S574，如果是则进入S576；S576，将测试完成信息，以及测试结果信息写入数据存储文件；S577，主监控模块命令该测试单元的测试容器打开；S578，测试容器完成主监控模块的指令，并将当前状态信息反馈给主监控模块；S579，主监控模块根据测试容器反馈的状态信息，判断测试容器是否打开，如果是，则修改数据存储文件中的相关参数，容许该测试容器进入到下一次策略运算，如果否，则修改数据存储文件中的相关参数，禁止该测试容器进入下一次策略运算。其中，所述S2中的检查测试电脑连接情况包括以下几个步骤：S21，创建连接线程，即新建立服务器端；S22，启动服务器；S23，设定服务器监听频率；S24，创建对话线程；S25，启动对话线程；S26，判断是否有客户端接入，如果否，则经过延时后再次判断是否有客户端接入，如果是则进入到S27；S27，打开对话通道；S28，实现与客户端的对话，如果在此过程中出现异常中断则进入S29；S29，强制关闭对话通道和服务器，然后进入S21。本发明还提供一种自动送料、测试及分拣系统，包括多个用于产品检测的测试单元，用于智能搬运及分选的工业机器人，用于控制传送皮带运行、各指示灯开关和对工业机器人进行远程控制的PLC电气系统，用于为工业机器人准确抓取提供图像的图像采集模块，用于控制测试单元、工业机器人、PLC电气系统和图像采集模块协调工作的工业计算机；所述每个测试单元均独立的与工业计算机通讯连接。其中，所述测试单元包括用于为待测产品提供符合测试环境要求的测试容器、安装有多组探针的测试治具、用于测量待测产品的相关参数的测试仪表和用于按照设定的规则判别产品是否通过测试的测试电脑；所述测试治具置于测试容器内，测试仪表置于测试容器外，测试治具和测试仪表电连接，所述测试仪表电与测试电脑连接。其中，所述工业计算机包括主监控模块和机器视觉模块；所述主监控模块设有多个测试接口、PLC接口和第一机器人接口，所述每个测试接口与一个测试单元通讯连接，所述PLC接口与PLC电气系统通讯连接，所述第一机器人接口与工业机器人通讯连接；所述机器视觉模块与主监控模块电连接，机器视觉模块上设有图像采集接口和第二机器人接口，所述图像采集接口与图像采集模块通讯连接，所述第二机器人接口与工业机器人通讯连接。本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的自动送料、测试及分拣系统及其运行方法，其运行方法实现了控制测试单元、工业机器人、PLC电气系统和图像采集模块以及其他外设有机的结合起来，实现自动送料，自动启动测试，自动将已测试的产品分拣到相对应的区域，实现测试过程的无人化；且在S2和S3中，可以从存放有全局性质的线程程序公共模块中调用所需程序，在S2、S3、S4和S5中，可以调用或改写数据存储文件中存储的系统运行时的所需要的关键变量，这样的设计可以减少不必要的设备访问次数，大大提高了运算效率，并有效地解决了多并联支路数据汇总及上传的难题。附图说明图1为本发明的自动送料、测试及分拣系统的运行方法的流程图；图2为本发明的运行方法S5的具体步骤流程图；图3为本发明的运行方法S55的具体步骤流程图；图4为本发明的运行方法S57的具体步骤流程图；图5为本发明的运行方法S2的具体步骤流程图；图6为本发明的自动送料、测试及分拣系统的结构方框视图；图7为本发明的自动送料、测试及分拣系统实施例的结构示意图；图8为本发明的自动送料、测试及分拣系统实施例去掉保护罩后的结构示意图。主要元件符号说明如下：1、工业计算机；11、主监控模块；12、机器视觉模块；2、测试单元；21、测试容器；22、测试电脑；3、PLC电气系统；4、工业机器人；5、图像采集模块；6、保护罩；7、输送皮带。具体实施方式为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。本发明提供的自动送料、测试及分拣系统的运行方法，请参阅图1至图5，包括以下几个步骤：S1，用户登录；S2，系统连接检查，包括检查PLC连接情况、检查测试容器连接情况和检查测试电脑连接情况，并根据检测的情况判断是否存在连接失败的设备，如果是则在主监控界面提醒用户处理，如果否则直接进入下一步；在该步骤中，可以从存放有全局性质的线程程序公共模块中调用所需程序，也可以调用或改写数据存储文件中存储的系统运行时的所需要的关键变量；S3，机器人开机及初始化设置，包括点击工业机器人4启动按钮，建立工业机器人4与工业计算机1的连接，读取工业机器人4的状态信息，如果状态信息显示工业机器人4存在异常则向用户报警，如果显示工业机器人4不存在异常，则直接进入下一步；在该步骤中，可以从存放有全局性质的线程程序公共模块中调用所需程序，也可以调用或改写数据存储文件中存储的系统运行时的所需要的关键变量；S4，系统运行参数设定，包括测试容器手动调试及设定和机器人运行参数设定；在该步骤中，可以调用或改写数据存储文件中存储的系统运行时的所需要的关键变量；S5，系统自动化运行；在该步骤中，可以调用或改写数据存储文件中存储的系统运行时的所需要的关键变量；S6，停机并关闭设备。相较于现有技术，本发明提供的自动送料、测试及分拣系统的运行方法，实现了控制测试单元2、工业机器人4、PLC电气系统3和图像采集模块5以及其他外设有机的结合起来，实现自动送料，自动启动测试，自动将已测试的产品分拣到相对应的区域，实现测试过程的无人化。线程程序公共模块存放全局性质的线程程序，在其它模块运行中调用，一旦调用将全过程有效。数据存储文件：它是系统内各设备状态信息，以及运行过程信息的存放地址，是各条通讯通道的数据集散中心，每当设备状态有所变化，均会立即更新数据存储文件中对应设备参数的内容，主监控模块11要进行策略运算，必须要 获取当前相关设备状态信息，直接通过访问数据存储文件，即可实现，它的最大优点是，减少不必要的设备访问次数，大大提高了运算效率，并有效地解决了多并联支路数据汇总及上传的难题。由于系统内设备间有频繁的数据交换，且多线程的并行作业使这种情况更为复杂，所以引入数据存输文件的概念或共享内存的方式，可以让不同的线程都能访问到该文件，并根据流程需要而改写文件内的参量，既简化编程语言，同时也提供了统一的数据记录模块，便于主监控模块11进行分析决策，该文件的存在，是系统能够稳定运行的必要保障。本发明提供的自动送料、测试及分拣系统的运行方法，S5，系统自动化运行包括以下几个步骤：S51，主监控模块11获取当前设备状态及来料区的来料感应状态，并运行策略运算；S52，主监控模块11根据策略运算结果，向工业机器人4发送策略命令，指挥工业机器对目标测试单元2进行取放物料作业；S53，工业机器人4根据策略命令执行相关运动，并立即向主监控模块11反馈信息；主监控模块11根据反馈信息判断是否需要机器视觉校准环节，如果是则进行S55，如果否则进行S54；S54，工业机器人4完成策略命令的全部动作；S55，启动机器视觉校准作业流程，流程结束后进行S54；S56，工业机器人4将动作完成信息报告给主监控模块11；S57，主监控模块11激活测试单元工作流程，同时跳转回S51。S52到S56为主监控模块11与工业机器人4之间的交互，S57实现主监控模块11对测试单元2的交互，为保证测试系统的高效运转，所以当S56完成之后，在启动S56的同时，跳转回S51。其实现的效果就是，S51至S56形成一个独立的循环流程，与S57并列运行。举例来说：在对2#测试单元2进行“S51至S56”的流程时，在S56结束后，主监控模块11开始对2#测试单元2进行操控的同时，主监控模块11对下一个处于待测状态的测试单元2，假设为3#测试单元2，执行下一个“S51至S56”流程，那么在S56结束后，主监控模块11对3#测试单元2进行操控的同 时，按照此顺序对下一个待测的测试单元2执行“S51到S56”，如此循环下去。达到的效果是：机器人不停地对可操作的目标测试单元2进行供料或取料，而多个测试单元2则并行处理各自的任务，整个系统有条不紊的高速作业。本发明提供的自动送料、测试及分拣系统的运行方法，S51包含两步：第一步，统计出所有符合工业机器人4取放物料作业的测试单元2，第二步，根据统计出的结果，进一步计算出路径最优的测试单元2，并完成剩余策略信息的计算，综合成一条策略命令。本发明提供的自动送料、测试及分拣系统的运行方法，在S52中，策略命令包括：“003”指令，当来料区已有待测物料到达，且系统内有空闲的测试容器时，则执行该指令，由工业机器人4直接将待测物料放入空闲的测试容器，并返回等待下一指令；该指令主要应用于测试刚开始供料阶段这种方式最大程度上提高测试单元2的负载效率，机器人无需进行已测物料放置作业，减少多余的作业。“004”指令：当来料区尚未有待测物料到达，而系统内已有测试完成的物料时，则执行该指令，工业机器人4跳过取待测物料的操作，直接运行到目标测试容器，取出已测完的物料，并根据测试结果放入对应的区域，返回等待下一指令；该指令主要应用于测试进行收尾，停止供料阶段，这种方式可以最大程度上为下一工位设备提供供料保证，机器人无需进行待测物料取料作业，减少多余动作。“005”指令：当来料区已有待测物料到达，且系统内测试容器满载，并已有测试完成的物料时，则执行该指令。工业机器人4完成待测物料抓取，并与容器内已测完物料进行交换，根据测试结果放入对应区域，返回等待下一指令；该指令主要应用于测试的正常供料阶段，本指令与上述两个指令最大的不同是一个动作周期完成两块物料的操作工作，虽然耗时略增加，但效率更高，是主流的运行指令。上述三种指令，囊括了机器人对测试产品作业的各种情况，最大程度上精简了机器人的动作序列，并提高了机器人的灵活性。本发明提供的自动送料、测试及分拣系统的运行方法，S55包括以下几个步骤：S551，主监控模块11向机器视觉模块12发送启动视觉校准命令；S552，机器视觉模块12命令图像采集模块5的光源打开；S553，机器视觉模块12命令工业相机拍照；S554，机器视觉模块12获取工业相机拍摄的图像；S555，机器视觉模块12将拍摄的图像与标准图像对比，并计算出需要进行补偿的坐标值；S556，机器视觉模块12将计算出的坐标值反馈给主监控模块11；S557，主监控模块11根据此坐标值，命令工业机器人4进行定位；S558；工业机器人4完成定位后，向主监控模块11反馈“已完成”信息；S559，工业机器人4进行S54。该步骤实现主监控模块11通过机器视觉模块12完成对待测产品抓取位置的坐标校准，由于从上一工位留下来的待测物料，位置都会有微小的变化，所以为保证工业机器人4总能够准确的抓取，该步骤至关重要，由于003指令与005指令都需要到取料处抓取待测产品，所以本步骤属于嵌入到003或005指令运作流程中的一个必要的步骤。本发明提供的自动送料、测试及分拣系统的运行方法，S57包括以下几个步骤：S571，主监控模块11判断工业机器人4是否在进行取料或者放料过程，如果是则结束，如果否则进入S572；S572，主监控模块11命令待检测的测试单元2的测试容器装关闭；S573，主监控模块11命令该测试单元2的测试电脑，启动测试作业；S574，扫描主监控模块11的输入缓冲区；S575，判断产品测试是否完成，如果否则返回S574，如果是则进入S576；S576，将测试完成信息，以及测试结果信息写入数据存储文件；S577，主监控模块11命令该测试单元2的测试容器打开；S578，测试容器完成主监控模块11的指令，并将当前状态信息反馈给主监控模块11；S579，主监控模块11根据测试容器反馈的状态信息，判断测试容器是否打开，如果是，则修改数据存储文件中的相关参数，容许该测试容器进入到下一次策略运算，如果否，则修改数据存储文件中的相关参数，禁止该测试容器进 入下一次策略运算。由于主监控模块中的软件部分采用高级语言编程，故直接引用串口控件，大大降低了编程语言的复杂程度，并为控件设定输入缓冲区激活事件，快速的响应和处理测试容器发过来的信息，并通过设置代理程序，直接将数据写入相关的窗体控件内，控件布局思路采用一个串口控件对应一个测试容器，各控件彼此分立，可并行运作，测试容器属于被动作业设备，只有在获取工业计算机的主控监控模块的命令之后，方进行运动，不允许主动变更自身状态，否则，被视为测试容器异常来处理。该步骤实现主控软件对含测试容器及测试电脑的测试单元2的操控，包括远程启动自动测试，在收到测试单元2的测试结果后自动打开测试单元2中的测试容器，以及及时的将测试单元2的状态写入数据存储文件中的对应参数内。需要特别注意的一点是主控软件是通过多个独立的通讯接口对各测试单元2进行操控，所以它们的运行关系是并行运作，互不干扰，互不制约，S57仅代表对某一个测试单元2的操控全流程，系统自动运行下，将会存在多个S57各自独立运行的情况，这是保证系统高效运行，并具备极强的安全特性的必要保证。本发明提供的自动送料、测试及分拣系统的运行方法，S2中的检查测试电脑连接情况包括以下几个步骤：S21，创建连接线程，即新建立服务器端；S22，启动服务器；S23，设定服务器监听频率；S24，创建对话线程；S25，启动对话线程；S26，判断是否有客户端接入，如果否，则经过延时后再次判断是否有客户端接入，如果是则进入到S27；S27，打开对话通道；S28，实现与客户端的对话，如果在此过程中出现异常中断则进入S29；S29，强制关闭对话通道和服务器，然后进入S21。主控软件一旦启动，即开始对客户端进行全程实时监视，并通过自动刷新 服务器，重建监听的方式解决对话连接中出现的异常和错误，操作人员无需对主控软件进行任何操作，只需要对客户端电脑进行修正，并重新连接服务器即可。由于主控软对其它设备的的这种实时监视功能，所以既可以实时地将客户端设备的状态显示在界面中，又能够分别处理各种异常情况这大大提高了软件的安全性，稳定性，智能型。请参阅图6至图8，作为本发明提供的自动送料、测试及分拣系统的实施例，包括多个用于产品检测的测试单元2，用于智能搬运及分选的工业机器人4，用于控制传送皮带7运行、各指示灯开关和对工业机器人4进行远程控制的PLC电气系统3，用于为工业机器人4准确抓取提供图像的图像采集模块5，用于控制测试单元2、工业机器人4、PLC电气系统3和图像采集模块5协调工作的工业计算机1；每个测试单元2均独立的与工业计算机1通讯连接，所述系统还包括保护罩6。相较于现有技术，本发明提供的自动送料、测试及分拣系统将控制测试单元2、工业机器人4、PLC电气系统3和图像采集模块5以及其他外设有机的合成为一个整体，以实现自动送料，自动启动测试，自动将已测试的产品分拣到相对应的区域，实现测试过程的无人化。本发明设有多个测试单元2，多个测试单元2同时工作，能同时检测多个产品，工作效率高；而且每个测试单元2均独立的与工业计算机1通讯连接，一旦某个测试单元2出现异常或连接通道遇到故障，不会影响到其他测试单元2的运行及部署，工业计算机1可以安全的将失效的设备旁路，很大程度上提升了系统抗崩溃的能力。本发明提供的自动送料、测试及分拣系统，测试单元2包括用于为待测产品提供符合测试环境要求的测试容器21、安装有多组探针或其他测试信号传送装置的测试治具、用于测量待测产品的相关参数的测试仪表和用于按照设定的规则判别产品是否通过测试的测试电脑22；所述测试治具置于测试容器21内，测试仪表置于测试容器21外，测试治具和测试仪表电连接，测试电脑22与测试仪表电连接。当然这仅是本发明的一个具体实施例，本发明的测试单元的结构并不仅限于此，也能为其他能实现产品检测和与工业算计通讯连接的其他结构。本发明提供的自动送料、测试及分拣系统，工业计算机1包括主监控模块 11和机器视觉模块12；主监控模块11设有多个测试接口、PLC接口和第一机器人接口，每个测试接口与一个测试单元2通讯连接，PLC接口与PLC电气系统3通讯连接，第一机器人接口与工业机器人4通讯连接；机器视觉模块12与主监控模块11电连接，机器视觉模块12上设有图像采集接口和第二机器人接口，图像采集接口与图像采集模块5通讯连接，第二机器人接口与工业机器人4通讯连接。本发明提供的自动送料、测试及分拣系统的优点主要有三个：第一，所有的设备及装置均直接或间接的与工业计算机1的主监控模块11相连接，这有利于主监控模块11对各台智能设备的协同运作进行快速部署及监控。第二，系统内各设备，尤其是各台并行的测试单元2，均与主监控模块11通过独立的接口进行连接，一旦某个测试单元2出现异常或连接通道遇到故障，不会影响到其他测试单元2的运行及部署，主监控模块11可以安全的将失效的设备旁路，很大程度上提升了系统抗崩溃的能力。第三，主监控模块11通过多线程操作的方法，为各通讯接口设计独立的对话线程，有效地分配系统资源，提高软件的抗干扰性以及运算速度。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。