一種用於點膠機器的聯機示教處理系統的製作方法

2023-07-13 06:41:21

專利名稱：一種用於點膠機器的聯機示教處理系統的製作方法
一種用於點膠機器的聯機示教處理系統本發明涉及機械自動化技術領域，具體地說是採用一種用於點膠機器的聯機示教 處理系統。點膠機器人是工業機器人的一種，是一種擁有三到五個自由度的機械手臂，其基 本功能就是按照給定的指令控制機械手臂按照指定的路徑將膠水均勻塗布在指定的介質 上。三自由度的點膠機器人一般為直角坐標系，四自由度的點膠機器人分為雙手臂和帶旋 轉手臂兩種，五自由度的點膠機器人則可能由雙工位、旋轉手臂、自動送料、流水線等多種 組合。點膠機器人廣泛應用於電子加工、表面貼裝、晶片封裝、工藝品加工等領域，是電子加 工領域的必需設備之一。在生產實踐中，點膠機器人逐步劃分為兩大類一類是基於微機或工控機的，即聯機式，這一類型的點膠機器人一體式擁有大尺 寸的顯示器，擁有鍵盤、滑鼠等交互設備，甚至帶有和手臂同步移動的攝像頭，這種聯機式 的點膠機器人操作的主要數據是CAD/CAM模型，通過鍵盤、滑鼠在屏幕上進行操作，主要優 勢是對模型的整體控制性能好，在路徑規劃、參數調整方面非常方便；另一類是不依賴PC獨立工作的，這一類型的點膠機器人一般帶有專用的示教編 程器，專用控制卡，一般不支持鍵盤、滑鼠和攝像頭，它與點膠機器人通過通訊接口連接，它 的示教方式，直接面向待加工工件，通過編程器控制機器人手臂移動到指定位置，並記錄關 鍵點，設置參數，然後回放，這種方式的最大好處就是直觀，回放時機械手臂的位置就是示 教時記錄的位置，簡單方便，缺點是同一時間機械手臂只能位於某一點，無法對加工路徑進 行整體審查修改。點膠機器人主體，包括構成機械手臂的機械結構，電機，驅動器，傳動機構和控制卡。點膠機器人主體可以接收來自示教編程器或計算機的指令，並且根據指令運行到 指定位置或連續自動運行。本發明的目的是克服現有技術不足，通過整合原先兩種點膠機器人的優勢，即將 原先一體聯機式的點膠機器人改變為PC與點膠機器人通過通訊接口連接的方式，同時對 示教編程器內部原有的通訊結構也進行改變；使點膠機器人與PC和示教編程器自由組合 式的連接，既可全部連接，也可選擇性的單獨連接PC和示教編程器中的任一種，在微機、示 教編程器和點膠機器人之間建立聯動關係，在示教編程時微機屏幕可同步更新顯示CAD模 型，在修改CAD模型時點膠機器人的坐標可得到同步更新，實現所見即所得的效果，通過本 方法可以提高編程效率，特別是對於複雜的三維工件可同時提高效率和精度。為實現上述目的，設計一種用於點膠機器的聯機示教處理系統，主要由點膠機器人主體、示教編程器、內嵌有CAD/CAM模型處理軟體的微機構成的軟硬體結合，其特徵在 於點膠機器人主體內設命令解釋器和主體通訊接口，微機和示教編程器中的至少一個與 點膠機器人主體採用接口通訊連接形成聯機編程模式或編程模式或聯機模式，所述的點膠 機器人主體主要由機器人手臂依次通訊連接運動控制器、命令解釋器及至少兩個主體通訊 接口所構成；所述的示教編程器主要由人機互動界面的輸出端依次連接命令發生器、轉發 器的一端，轉發器的另一端分兩路分別連接第一通訊接口的一端和第二通訊口的一端所構 成；所述的微機內嵌有CAD/CAM模型處理軟體，並設有另一命令發生器和微機通訊接口，微 機的人機互動界面的輸出端輸出控制信號至CAD/CAM模型處理軟體，CAD/CAM模型處理軟 件再依次與另一命令發生器、微機通訊接口一端通訊連接；點膠機器人主體通過主體通訊 接口接收來自微機或示教編程器發出的示教指令或自動運行指令，經命令解釋器解析後發 送至運動控制器的存儲單元內，運動控制器的存儲單元再將命令發送給機器人手臂執行操 作，使點膠機器人主體完成示教任務或加工任務。所述的聯機編程模式為，示教編程器的第一通訊接口和第二通訊接口分別與微機 通訊接口、一個主體通訊接口連接所形成的聯機編程模式。所述的聯機編程模式為，點膠機器人主體的兩個主體通訊接口分別與微機通訊接 口、示教編程器的第一通訊接口或第二通訊接口連接所形成的聯機編程模式。所述的編程模式為，示教編程器的第一通訊接口另一端或第二通訊口的另一端連 接點膠機器人主體的一個主體通訊接口。所述的聯機模式為，微機通訊接口連接點膠機器人主體的一個主體通訊接口。在聯機編程模式時，點膠機器人主體接受微機發出的示教指令時，微機的CAD/CAM 模型處理軟體結合示教編程器進行如下處理步驟(1)微機向點膠機器人主體發送「開始 示教任務」的命令；(2)點膠機器人主體向微機反饋接收到「通訊確認」命令後；(3)微機 的另一命令發生器經微機通訊接口向點膠機器人主體發送示教指令；(4)點膠機器人主體 經一個主體通訊接口接收示教指令後，再將指令發送至命令解釋器；(5)命令解釋器解析 指令後，再將解析後指令發送至運動控制器，使機器人手臂執行指令，同時刷新機器人手臂 的位置坐標及點膠機器人主體相關狀態信息，並將刷新後的執行結果信息反饋至微機；(6) 微機根據執行結果更新CAD/CAM模型，並刷新微機的屏幕顯示；(7)示教編程器通過第一或 第二通訊接口來查詢獲取當前機器人手臂的位置坐標及點膠機器人主體的相關狀態信息， 並刷新示教編程器的屏幕顯示；(8)微機向點膠機器人主體發送停止示教任務，結束示教。在聯機編程模式時，點膠機器人主體接受示教編程器發出的示教指令時，用戶通 過示教編程器結合微機進行如下處理步驟(1)用戶從示教編程器的人機互動界面的鍵盤 輸入示教指令，並發送至命令發生器，命令發生器再將示教指令經轉發器發送至第一和第 二通訊接口，第一或第二通訊接口再將示教指令發送至點膠機器人主體；(2)點膠機器人 主體經一個主體通訊接口接收示教指令後，再將示教指令發送至命令解釋器；(3)命令解 釋器再將解析後的示教指令發送至運動控制器，使機器人手臂執行示教指令；(4)機器人 手臂執行指令後，刷新機器人手臂的位置坐標及點膠機器人主體的其它相關狀態信息，並 向示教編程器反饋執行結果；(5)示教編程器再主動查詢並獲取的執行結果中的機器人手 臂位置坐標及點膠機器人主體其它相關狀態信息，同時刷新示教編程器的屏幕顯示；(6) 微機再通過微機通訊接口查詢獲取當前機器人手臂的位置坐標及點膠機器人主體相關狀態信息後，更新CAD/CAM模型，並刷新屏幕顯示。在聯機編程模式時，點膠機器人主體接收示教編程器或微機中的任何一個發出的 自動運行指令時，示教編程器或微機獨立地周期性地查詢當前的機器人手臂坐標及點膠 機器人主體其它相關狀態信息，在微機檢測到點膠機器人開始自動運行之後，根據用戶對 CAD/CAM模型處理軟體的設置，在微機屏上顯示運行效果圖，即在微機的屏幕上模擬顯示 CAD/CAM模型的加工過程。本發明同現有技術相比，點膠機器人主體採用通訊接口自由的選擇性連接嵌有 CAD/CAM模型處理軟體的微機和示教編程器，在微機、示教編程器和點膠機器人之間建立聯 動關係，在示教編程時微機屏幕可同步更新顯示CAD/CAM模型，在修改CAD/CAM模型時點膠 機器人主體的機器人手臂坐標可得到同步更新，實現所見即所得的效果，提高編程效率，特 別是對於複雜的三維工件可同時提高效率和精度。

圖1為本發明聯機模式下的一種連接方式。圖2為本發明聯機模式下的另一種連接方式。圖3為本發明聯機模式下使用微機進行示教時工作流程示意圖。圖4為本發明聯機模式下使用示教編程器進行示教時工作流程示意圖。圖5為本發明聯機模式下接收自動運行加工命令時的工作流程示意圖。圖6為本發明中從機通訊流程示意圖。圖7為本發明中示教文件上傳流程示意圖。圖8為本發明中示教文件下載流程示意圖。下面結合附圖對本發明作進一步的說明，本發明對本技術領域的人來說還是比較 清楚的。—、點膠機器人主體，包括構成機器人手臂的機械結構、電機、驅動器、傳動機構、 運動控制器，本發明中點膠機器人主體還包含一個命令解釋器和至少兩個主體通訊接口， 其內部連接結構為點膠機器人主體的機器人手臂通訊連接運動控制器的一端，運動控制器 的另一端通訊連接一命令解釋器的一端，命令解釋器的另一端設至少兩個主體通訊接口。點膠機器人主體可以接收來自示教編程器或微機發出的指令，並且根據指令運行 到指定位置或連續自動運行，點膠機器人主體的主體通訊接口可以與示教編程器或微機連 接並進行雙向通訊，命令解釋器負責解釋從主體通訊接口接收到的指令，並執行指令，並從 主體通訊接口返回執行結果的信息。二、示教編程器，設有至少一組按鍵，也可設一個屏幕形成人機互動界面，人機交 互界面的一通訊端連接命令發生器的一端，命令發生器的另一端分兩路連接第一通訊接口 的一端和第二通訊口的一端。通過示教編程器可以向點膠機器人主體發送命令，包括控制機器人手臂移動到指 定位置，記憶當前位置，和連續自動運行，示教編程器設兩個通訊接口，即第一通訊接口和 第二通訊接口，示教編程器中的任意一個通訊接口與微機通訊接口連接，該示教編程器的通訊接口可用於轉發微機的命令到點膠機器人主體。三、微機，採用普通PC或工控機，微機內嵌有CAD/CAM模型處理軟體，並設有另 一命令發生器和微機通訊接口，用戶通過微機的人機互動界面向CAD/CAM模型發送指令， CAD/CAM模型處理軟體再與另一命令發生器的一端進行通信，另一命令發生器的另一端連 接微機通訊接口的一端；該CAD/CAM模型處理軟體可以通過圖形方式處理點、直線、曲線等 CAD數據，包括修改CAD圖形坐標、參數，並且可以向點膠機器人主體發送指令，包括控制機 器人手臂移動到指定位置，記憶當前位置，和連續自動運行。四、連接方式1、點膠機器人主體與示教編程器和微機三者同時連接形成聯機編程模式，主要有 兩種連接方式第一種，示教編程器的第一通訊接口和第二通訊接口分別與微機的通訊接口、一 個主體通訊接口連接，形成一種聯機編程模式；第二種，主要由點膠機器人主體的兩個主體通訊接口分別與微機通訊接口、示教 編程器的第一通訊接口或第二通訊接口連接，所形成的另一種聯機編程模式。採用上述任意一種聯機編程模式時，如用戶從示教編程器發出的指令為示教指令 時，則為示教編程模式，此時點膠機器人接受示教編程器發出的示教指令，具體為用戶通過 示教編程器結合微機進行如下處理步驟(1)用戶從示教編程器的人機互動界面的鍵盤輸 入示教指令，並發送至命令發生器，命令發生器再將示教指令經轉發器發送至第一和第二 通訊接口，第一或第二通訊接口再將示教指令發送至點膠機器人主體；(2)點膠機器人主 體經一個主體通訊接口接收示教指令後，再將示教指令發送至命令解釋器；(3)命令解釋 器再將解析後的示教指令發送至運動控制器，使機器人手臂執行示教指令；(4)機器人手 臂執行指令後，刷新機器人手臂的位置坐標及點膠機器人主體的其它相關狀態信息，並向 示教編程器反饋執行結果；(5)示教編程器再主動查詢並獲取的執行結果中的機器人手臂 位置坐標及點膠機器人主體其它相關狀態信息，同時刷新示教編程器的屏幕顯示；(6)微 機再通過微機通訊接口查詢獲取當前機器人手臂的位置坐標及點膠機器人主體相關狀態 信息後，更新CAD/CAM模型，並刷新屏幕顯示，參見圖2和圖4。採用上述任意一種聯機編程模式時，如用戶從微機發出的指令為示教指令時，則 點膠機器人接受微機的示教，微機的CAD/CAM模型處理軟體結合示教編程器進行如下處理 步驟(1)微機向點膠機器人主體發送「開始示教任務」的命令；(2)點膠機器人主體向微機 反饋接收到「通訊確認」命令後；(3)微機的另一命令發生器經微機通訊接口向點膠機器人 主體發送示教指令；(4)點膠機器人主體經一個主體通訊接口接收示教指令後，再將指令 發送至命令解釋器；(5)命令解釋器解析指令後，再將解析後指令發送至運動控制器，使機 器人手臂執行指令，同時刷新機器人手臂的位置坐標及點膠機器人主體相關狀態信息，並 將刷新後的執行結果信息反饋至微機；(6)微機根據執行結果更新CAD/CAM模型，並刷新微 機的屏幕顯示；(7)示教編程器通過第一或第二通訊接口來查詢獲取當前機器人手臂的位 置坐標及點膠機器人主體的相關狀態信息，並刷新示教編程器的屏幕顯示；(8)微機向點 膠機器人主體發送停止示教任務，結束示教，參見圖1和圖3。參見圖5，採用上述任意一種聯機編程模式時，如示教編程器或微機中的任何一個 發出的指令為自動運行指令時，點膠機器人主體接收示教編程器或微機中的任何一個發出的自動運行指令時，示教編程器或微機獨立的周期性地查詢點膠機器人主體當前的機器人 手臂坐標及相關狀態信息，在微機檢測到點膠機器人開始自動運行之後，根據用戶對CAD/ CAM模型處理軟體的設置，在微機屏上顯示運行效果圖，即在微機的屏幕上模擬顯示CAD/ CAM模型的加工過程。在本發明所述的聯機編程模式下，點膠機器人主體作為命令接收和執行器，示教 編程器和微機向點膠機器人主體發送命令並從與點膠機器人主體的通訊中獲得命令執行 的結果和機器人手臂的位置等信息。2、點膠機器人主體選擇性的與示教編程器或微機通過接口進行連接第一種為，點膠機器人主體與示教編程器通過接口連接，主要由示教編程器的第 一通訊接口另一端或第二通訊口的另一端連接點膠機器人主體的一個主體通訊接口所構 成，此時相當於原先的不依賴於微機獨立工作的帶有編程器的點膠機器人，也即編程模 式；另一種為，點膠機器人主體與微機通過接口進行連接，主要由微機通訊接口連接 點膠機器人主體的一個主體通訊接口所構成，此時相當於基於PC的聯機式點膠機器人，也 即聯機模式。本發明中所使用的通訊接口包括但不限於USB、RS485、RS232和乙太網，但所述的 通訊接口在不使用時不影響點膠機器人主體的工作，並且通訊接口支持熱插拔。在點膠機器人主體與示教編程器和微機三者之外，允許有其他可發送命令的組成 部分，包括但不限於點膠機器人主體的外殼或面板上的簡易控制按鍵，可發送命令的組成 部分所使用的命令與前述示教編程器和微機的命令相同。五、本發明中微機、示教編程器和點膠機器人主體之間的通訊所使用的協議。(一 )基礎通訊協議1、為加入通訊的每一個設備分配一個地址，返回0 127，規定點膠機器人主體的 設備地址為1，示教編程器的地址為2。2、把通訊中的雙方分為主機和從機，規定所有通訊由主機發起，從機只能響應，不 能發起通訊，本發明中主機為微機或示教編程器，從機為點膠機器人，每一次通訊由主機向 從機發一次請求和從機向主機發一次應答兩部分構成，無論請求還是應答，數據均以不超 過528位元組的二進位數據幀發送，規定每一幀的基本格式為
權利要求
1.一種用於點膠機器的聯機示教處理系統，主要由點膠機器人主體、示教編程器、內 嵌有CAD/CAM模型處理軟體的微機構成的軟硬體結合，其特徵在於點膠機器人主體內設 命令解釋器和主體通訊接口，微機和示教編程器中的至少一個與點膠機器人主體採用接口 通訊連接形成聯機編程模式或編程模式或聯機模式，所述的點膠機器人主體主要由機器人 手臂依次通訊連接運動控制器、命令解釋器及至少兩個主體通訊接口所構成；所述的示教 編程器主要由人機互動界面的輸出端依次連接命令發生器、轉發器的一端，轉發器的另一 端分兩路分別連接第一通訊接口的一端和第二通訊口的一端所構成；所述的微機內嵌有 CAD/CAM模型處理軟體，並設有另一命令發生器和微機通訊接口，微機的人機互動界面的輸 出端輸出控制信號至CAD/CAM模型處理軟體，CAD/CAM模型處理軟體再依次與另一命令發 生器、微機通訊接口一端通訊連接；點膠機器人主體通過主體通訊接口接收來自微機或示 教編程器發出的示教指令或自動運行指令，經命令解釋器解析後發送至運動控制器的存儲 單元內，運動控制器的存儲單元再將命令發送給機器人手臂執行操作，使點膠機器人主體 完成示教任務或加工任務。
2.如權利要求1所述的一種用於點膠機器的聯機示教處理系統，其特徵在於所述的 聯機編程模式為，示教編程器的第一通訊接口和第二通訊接口分別與微機通訊接口、一個 主體通訊接口連接所形成的聯機編程模式。
3.如權利要求1所述的一種用於點膠機器的聯機示教處理系統，其特徵在於所述的 聯機編程模式為，點膠機器人主體的兩個主體通訊接口分別與微機通訊接口、示教編程器 的第一通訊接口或第二通訊接口連接所形成的聯機編程模式。
4.如權利要求1所述的一種用於點膠機器的聯機示教處理系統，其特徵在於所述的 編程模式為，示教編程器的第一通訊接口另一端或第二通訊口的另一端連接點膠機器人主 體的一個主體通訊接口。
5.如權利要求1所述的一種用於點膠機器的聯機示教處理系統，其特徵在於所述的 聯機模式為，微機通訊接口連接點膠機器人主體的一個主體通訊接口。
6.如權利要求1所述的一種用於點膠機器的聯機示教處理系統，其特徵在於在聯機 編程模式時，點膠機器人主體接受微機發出的示教指令時，微機的CAD/CAM模型處理軟體 結合示教編程器進行如下處理步驟(1)微機向點膠機器人主體發送「開始示教任務」的命 令；(2)點膠機器人主體向微機反饋接收到「通訊確認」命令後；(3)微機的另一命令發生 器經微機通訊接口向點膠機器人主體發送示教指令；(4)點膠機器人主體經一個主體通訊 接口接收示教指令後，再將指令發送至命令解釋器；(5 )命令解釋器解析指令後，再將解析 後指令發送至運動控制器，使機器人手臂執行指令，同時刷新機器人手臂的位置坐標及點 膠機器人主體相關狀態信息，並將刷新後的執行結果信息反饋至微機；(6)微機根據執行 結果更新CAD/CAM模型，並刷新微機的屏幕顯示；(7)示教編程器通過第一或第二通訊接口 來查詢獲取當前機器人手臂的位置坐標及點膠機器人主體的相關狀態信息，並刷新示教編 程器的屏幕顯示；(8)微機向點膠機器人主體發送停止示教任務，結束示教。
7.如權利要求1所述的一種用於點膠機器的聯機示教處理系統，其特徵在於在聯機 編程模式時，點膠機器人主體接受示教編程器發出的示教指令時，用戶通過示教編程器結 合微機進行如下處理步驟(1)用戶從示教編程器的人機互動界面的鍵盤輸入示教指令， 並發送至命令發生器，命令發生器再將示教指令經轉發器發送至第一和第二通訊接口，第一或第二通訊接口再將示教指令發送至點膠機器人主體；(2)點膠機器人主體經一個主體 通訊接口接收示教指令後，再將示教指令發送至命令解釋器；(3)命令解釋器再將解析後 的示教指令發送至運動控制器，使機器人手臂執行示教指令；(4)機器人手臂執行指令後， 刷新機器人手臂的位置坐標及點膠機器人主體的其它相關狀態信息，並向示教編程器反饋 執行結果；(5)示教編程器再主動查詢並獲取的執行結果中的機器人手臂位置坐標及點膠 機器人主體其它相關狀態信息，同時刷新示教編程器的屏幕顯示；(6)微機再通過微機通 訊接口查詢獲取當前機器人手臂的位置坐標及點膠機器人主體相關狀態信息後，更新CAD/ CAM模型，並刷新屏幕顯示。
8.如權利要求1所述的一種用於點膠機器的聯機示教處理系統，其特徵在於在聯機 編程模式時，點膠機器人主體接收示教編程器或微機中的任何一個發出的自動運行指令 時，示教編程器或微機獨立地周期性地查詢當前的機器人手臂坐標及點膠機器人主體其它 相關狀態信息，在微機檢測到點膠機器人開始自動運行之後，根據用戶對CAD/CAM模型處 理軟體的設置，在微機屏上顯示運行效果圖，即在微機的屏幕上模擬顯示CAD/CAM模型的 加工過程。
全文摘要
本發明涉及機械自動化技術領域，具體地說是採用一種用於點膠機器的聯機示教處理系統,其特徵在於點膠機器人主體內設命令解釋器和主體通訊接口，微機和示教編程器中的至少一個與點膠機器人主體採用接口通訊連接形成聯機編程模式或編程模式或聯機模式；點膠機器人主體通過主體通訊接口接收來自微機或示教編程器發出的示教指令或自動運行指令，經命令解釋器解析後發送至運動控制器的存儲單元內，運動控制器的存儲單元再將命令發送給機器人手臂執行操作，使點膠機器人主體完成示教任務或加工任務。本發明同現有技術相比，在修改CAD/CAM模型時點膠機器人主體的機器人手臂坐標可得到同步更新，提高編程效率和精度。
文檔編號G09B25/02GK102117571SQ20111007992
公開日2011年7月6日 申請日期2011年3月31日 優先權日2011年3月31日
發明者代田田 申請人:上海柏楚電子科技有限公司