[發明專利]一種面板安裝桁架機械手及安裝方法

有效

• 申請號: 201610395343.1
• 申請日: 2016-06-06
• 公開（公告）號: CN105835045B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 彭晉民;高穎;李濟澤
• 申請（專利權）人: 福建工程學院
• 主分類號: B25J9/02
• 分類號: B25J9/02;B32B38/10;B32B37/00
• 代理公司: 福州智理專利代理有限公司35208
• 代理人: 林捷華

技術領域：

本發明屬于自動化安裝設備領域，特別涉及一種面板安裝桁架機械手及安裝方法，尤其適合液晶面板的無接觸式高精度安裝。

背景技術：

多軸安裝桁架或稱之多軸桁架機器人，廣泛運用于制造業領域代替人工，高效率完成重復性動作。桁架顧名思義，就是一種矩形框架，至少具有X軸Y軸和Z軸導軌，以實現在框架內的三維運動；而針對不同產業需求，即需在機械手設計更靈活的軸關節，并配合必要的測量裝置，以確保將零件輸送到位。諸如液晶顯示器裝配工藝，要求裝配精確度控制在0.05mm以下。傳統裝配都是通過人工做的卡槽卡住背板，再由人工直接安裝，這樣的缺點有三：(1)人的手指會有部分接觸到液晶屏幕的安裝面，造成屏幕的污損；(2)安裝精度達不到要求，廢品率高；(3)需要熟練的操作工人，人工成本大，且人工安裝效率低。對于液晶制造業存在的缺陷，即成為本發明研究的方向。

發明內容：

本發明的目的是發明一種借助機器視覺系統在線檢測面板中心，適時通過機械手調整至精確安裝位置的面板安裝桁架機械手及安裝方法。

本發明技術方案是這樣實現的：

一種面板安裝桁架機械手及安裝方法，桁架主體包括由立柱支撐的矩形框架，該矩形框架對應邊設置有一對X導軌，一Y導軌滑動設置在所述一對X導軌上，Z導軌經滑塊定位在該Y導軌上；其特征是：處于一條X導軌的一端設置有撕膜機構、另一端設置有檢測機構，另一條X導軌內側設置有背板輸送帶；所述背板輸送帶在安裝位設置有定位背板的安裝卡槽；所述撕膜機構包括有旋轉臺和撕膜臂，旋轉臺具有一能讓機械手伸入至底部的開放式擱置框，該擱置框表面設有定位吸盤和傳感器，中部通過橫軸定位在支架上；所述擱置框在轉臺電機驅動下，能做往復擺動；撕膜臂包括夾桿、夾嘴、滑塊和撕膜電機；所述夾嘴固定在在夾桿上，夾桿與所述橫軸平行、端部旋轉定位在滑塊上，該滑塊滑動定位在水平導軌上，并由撕膜電機驅動夾桿水平往復運動，與擱置架協調動作；所述夾桿與滑塊間設置一旋轉電機，該旋轉電機驅動夾桿自轉，調節夾嘴夾取方向；所述夾嘴由氣動或電動驅動吸合動作；所述Z導軌下端通過縱向軸定位有機械手，該機械手具有水平抓取軸和抓取盤，在抓取盤盤面設置有抓取吸盤，所述水平抓取軸兩端對稱位置各設置一距離傳感器；所述檢測機構包括固定在所述矩形框架下側的線陣相機和標定板，標定板處于下位布置，且與矩形框架邊線平行，線陣相機拍攝圖像信息通過圖像采集卡轉換傳送給控制系統；上述涉及的動作均由控制系統統一按程序協調控制；基于上述安裝桁架，對于液晶屏面板與背板的安裝步驟如下：

撕膜過程：人工將液晶面板放置旋轉臺的擱置框上，傳感器檢測到面板到位，擱置框上的定位吸盤吸住面板，并旋轉至45度位置；撕膜臂動作，夾桿移動至面板上方，旋轉夾嘴方向，對準面板邊沿的薄膜邊沿，而后夾住；由控制系統控制夾桿移動速度和擱置框旋轉速度，保持薄膜與面板處于130-145度之間，直至薄膜撕下為止；夾桿和擱置框復位，定位吸盤釋放對面板控制；機械手動作，抓取盤從旋轉臺上方下降，一對距離傳感器對面板一條邊沿側面進行測距，借助縱向軸調節使得水平抓取軸與面板一條邊沿平行；抓取盤繼續下降并伸至擱置框下，借助抓取盤上的抓取吸盤吸住面板，翻轉180度正置面板，并經過測量區域，進行測量找中心；

測量過程：機械手將面板移動至標定板上方，設置在標定板上方的光耦傳感器產生一觸發信號給線陣相機，線陣相機采集正置面板勻速通過標定板的邊界數據，并擬合出面板的三條直邊，確認面板中心點a；當面板中心點a與抓取盤中心點b不重疊，存在誤差通過兩點坐標確定，機械手上面板沿X導軌和Y導軌移動至背板對齊的實際坐標，為機械手移動標準坐標加上誤差坐標；

安裝過程：采用傾斜安裝，抓取盤繞水平抓取軸旋轉5-10度，當面板、背板、抓取盤在同一坐標系下時，由面板中心點a、抓取盤中心點b以及背板中心點c，利用這三點推導出背板對應抓取盤中心點的d點。借助b點、d點以及面板與背板之間的夾角，利用三角函數計算公式，得出在面板傾斜設定角度時，背板上的安裝點e，有了b點和e點，最后讓這兩點對齊開始安裝；安裝過程面板與背板夾角逐漸變小，直至為零安裝結束，此時，e點與d點重合，也是b點與d點重合。

本發明通過五軸桁架配合線陣相機在線測量，從面板撕下保護膜至安裝在背板上，全程無人工干預，尤其通過撕膜臂與旋轉臺協同作業，保持撕膜快速順利完成；機械手在抓取面板過程，即完成抓取軸與面板一條邊平行調節；機械手在轉移面板至線陣相機區域自動完成面板中心的測量；面板采用傾斜安裝在背板上，實現無氣泡安裝。

附圖說明：