一種固態(tài)釀造翻曲高精度定位的機械手控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機械手控制領(lǐng)域，尤其是涉及一種固態(tài)釀造翻曲高精度定位的機械手控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)進步與發(fā)展，伴隨著機械化、自動化生產(chǎn)進程，機械手是發(fā)展起來的新型生產(chǎn)設(shè)備。針對我國釀酒行業(yè)特有的情況，尤其是固態(tài)釀造需要人工對曲塊進行翻轉(zhuǎn)操作，工作環(huán)境惡劣，工作量大，自動化程度低，生產(chǎn)效率低下。因此，我們研制了一種適應(yīng)于釀酒業(yè)生產(chǎn)操作的翻曲機械手，使用該機械手對曲房中的曲塊定時翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)在無人現(xiàn)場操作的情況下，機械手首先實現(xiàn)精確定位，并在此基礎(chǔ)上可對曲塊實現(xiàn)自動翻曲，以及根據(jù)實際情況也可遠(yuǎn)程遙控操作及對現(xiàn)場工作情況的監(jiān)測，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了工作量，改善了工人的工作環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于:為了改善人工翻曲效率低，工作環(huán)境惡劣的現(xiàn)狀，提供一種固態(tài)釀造翻曲高精度定位的機械手控制系統(tǒng)及方法。
[0004]本發(fā)明的發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0005]一種固態(tài)釀造翻曲高精度定位的機械手控制系統(tǒng)，用于控制機械手在行車軌道上移動以及機械手的動作，所述行車軌道包括第一步進電機驅(qū)動器、第三步進電機驅(qū)動器，所述機械手包括第二步進電機驅(qū)動器、第四步進電機驅(qū)動器、第五步進電機驅(qū)動器、調(diào)整電機和夾持步進電機，其特征在于，該系統(tǒng)包括主控制器、攝像機、激光測距儀、電源模塊、第一光電傳感器、第二光電傳感器和分控制器，所述機械手上設(shè)有第一光電傳感器反射板和第二光電傳感器反射板，所述第一光電傳感器、第二光電傳感器和第三步進電機驅(qū)動器分別與分控制器連接，所述第一步進電機驅(qū)動器、第二步進電機驅(qū)動器、第四步進電機驅(qū)動器、第五步進電機驅(qū)動器、調(diào)整電機、夾持步進電機、攝像機、激光測距儀分別與主控制器連接，所述分控制器與主控制器連接。
[0006]作為進一步的方案，該系統(tǒng)還包括光源，該光源與主控制器連接，用于調(diào)節(jié)光照強度。
[0007]作為進一步的方案，該系統(tǒng)還包括遠(yuǎn)程控制中心，該遠(yuǎn)程控制中心分別與主控制器和分控制器連接通信。
[0008]作為進一步的方案，該系統(tǒng)還包括與主控制器連接的控制面板，該控制面板設(shè)有觸摸屏和緊急停止按鈕。
[0009]作為進一步的方案，所述遠(yuǎn)程控制中心、主控制器和分控制器相互通過WiFi方式進行通訊。
[0010]作為進一步的方案，所述該系統(tǒng)還包括壓電傳感器，該壓電傳感器與主控制器連接。
[0011]一種基于權(quán)利要求1所述機械手控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0012](I)主控制器發(fā)送控制命令給分控制器，分控制器控制第三步進電機驅(qū)動器驅(qū)動第三步進電機旋轉(zhuǎn)，進而帶動行車軌道在曲房軌道上橫向移動，當(dāng)?shù)谝还怆妭鞲衅鞣瓷浒逭龑Φ谝还怆妭鞲衅鲿r，停止旋轉(zhuǎn)；
[0013](2)主控制器控制第一步進電機驅(qū)動器驅(qū)動第一步進電機旋轉(zhuǎn)，進而帶動機械手在行車軌道上縱向移動，當(dāng)?shù)诙怆妭鞲衅鞣瓷浒逭龑Φ诙怆妭鞲衅鲿r，停止旋轉(zhuǎn)；
[0014](3)主控制器獲取攝像機采集的曲塊所在區(qū)域的圖像信息以及激光測距儀采集的曲塊距離信息，并通過數(shù)據(jù)融合算法計算出曲塊的三維空間位置坐標(biāo)，并通過控制第一步進電機、第四步進電機、第五步進電機和調(diào)整電機使機械手位于曲塊夾持的工作位；
[0015](4)主控制器控制夾持步進電機旋轉(zhuǎn)，進而對曲塊進行夾緊操作，然后機械手將曲塊提升到既定高度；
[0016](5)主控制器控制第二步進電機旋轉(zhuǎn)，進而實現(xiàn)曲塊的180°翻轉(zhuǎn)動作。
[0017]作為進一步的方案，該方法還包括步驟:所述分控制器將接收到的第一光電傳感器或第二光電傳感器的信號通過WiFi發(fā)送給遠(yuǎn)程控制中心，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制中心對機械手各定位點工作情況的監(jiān)測。
[0018]作為進一步的方案，該方法還包括步驟:所述主控制器根據(jù)攝像機采集的圖像信息的光照強度信息，自動調(diào)整光源光強。
[0019]作為進一步的方案，在進行步驟(4)時，主控制器根據(jù)壓電傳感器的信號實時判斷夾持力度，當(dāng)夾持力度達到預(yù)設(shè)值時，機械手將曲塊提升到既定高度。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0021](I)通過先對機械手進行粗定位，而后進行精確定位，大大縮短了定位時間，提高了工作效率；
[0022](2)通過主控制器采集壓電傳感器的壓力值，可以有效控制機械手臂夾持手的夾持力度，避免夾持力太小，造成夾持手與曲塊間摩擦力不夠，或者夾持力過大，將目標(biāo)物夾持變形或損壞，從而導(dǎo)致夾持任務(wù)失?。?br>[0023](3)分控制器通過相應(yīng)的WiFi無線通訊模塊將采集到的光電傳感器的信號分別發(fā)送給主控制器和遠(yuǎn)程控制室，實現(xiàn)主控制器對曲房行車行走位置的控制和遠(yuǎn)程控制中心對機械手臂的位置狀態(tài)進行遠(yuǎn)程監(jiān)測；通過主控制器的WiFi無線通訊模塊能夠?qū)崿F(xiàn)將工業(yè)攝像機采集的二維圖像實時的傳送到遠(yuǎn)程控制中心，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制中心對機械手工作情況進行實時遠(yuǎn)程監(jiān)控；
[0024](4)主控制器與分控制器通過WiFi無線通訊模塊進行通訊，該方法實現(xiàn)起來較容易，并可降低運行成本，維護方便，實現(xiàn)了以主控制器通過WiFi控制分控制器的執(zhí)行單元，并且一個機械手臂可以多個曲房共用的目的。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明一種固態(tài)釀造翻曲高精度定位的機械手控制系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明一種固態(tài)釀造翻曲高精度定位機械手控制系統(tǒng)的具體實施結(jié)構(gòu)機械手不意圖；
[0027]圖3為本發(fā)明一種固態(tài)釀造翻曲高精度定位機械手控制系統(tǒng)的機械手粗定位原理示意圖。
[0028]附圖標(biāo)記說明:
[0029]I為主控制器、2為第一 WiFi無線通訊模塊、3為工業(yè)攝像機、4為控制面板、5為光源、6為激光測距儀、7為壓電傳感器、8為第一步進電機驅(qū)動器、9為第一步進電機、10為第二步進電機、11為第二步進電機驅(qū)動器、12為電源模塊、13為遠(yuǎn)程控制中心、14為第三步進電機、15為第三步進電機驅(qū)動器、16為第一光電傳感器、17為分控制器、18為第二 WiFi無線通訊模塊、19為第二光電傳感器、20為曲塊、21為夾持步進電機、22為第四步進電機、23為調(diào)整電機、24為第五步進電機、25為第一光電傳感器反射板、26為行車軌道、27為曲房軌道、28為機械手、29為第二光電傳感器反射板。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。
[0031]實施例
[0032]本發(fā)明提供了一種固態(tài)釀造翻曲高精度定位的機械手控制系統(tǒng)，主要用于控制機械手在行車軌道上移動以及機械手28的動作。圖3所示，行車軌道包括兩根曲房軌道27和一根行車軌道26。兩根曲房軌道27平行設(shè)在曲房的兩面正對的墻上。行車軌道26垂直、且連接于兩根曲房軌道27，行車軌道26在第三步進電機14 (由第三步進電機驅(qū)動器15驅(qū)動)的帶動下可沿曲房軌道27移動。機械手28設(shè)置在行車軌道26上，在第一步進電機9的帶動下，可沿行車軌道26移動。
[0033]機械手28的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其主要由第二步進電機驅(qū)動器11、第二步進電機10、第四步進電機驅(qū)動器、第四步進電機22、第五步進電機驅(qū)動器、第五步進電機24、調(diào)整電機23和夾持步進電機21組成。第二步進電機驅(qū)動器11驅(qū)動第二步進電機10，進而可使曲塊實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)動作。第四步進電機驅(qū)動器驅(qū)動第四步進電機22，進而可使機械手接近曲塊。第五步進電機驅(qū)動器驅(qū)動第五步進電機24，進而可精確調(diào)節(jié)機械手28與曲塊的橫向距離。調(diào)整電機23用于調(diào)整機械手28的姿態(tài)，使其與曲塊的姿態(tài)相適應(yīng)。夾持步進電機21用于驅(qū)動機械手28夾住曲塊。
[0034]該控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由主控制器1、攝像機3 (采用工業(yè)攝像機)、激光測距儀6、電源模塊12、第一光電傳感器16、第二光電傳感器19和分控制器17組成。為了與光電傳感器相配合，機械手28上設(shè)有第一光電傳感器反射板25和第二光電傳感器反射板29。
[0035]激光測距儀6與主控制器I連接，主控制器I實時采集激光測距儀6的信號，判斷測距儀6至曲塊上平面的距離。
[0036]主控制器I與攝像機3相連接，攝像機3的攝像頭為光學(xué)變焦攝像頭，通過光學(xué)變焦攝像頭采集曲塊所在區(qū)域圖像信息，并將采集的圖片信息送至主控制器進行處理，從而判斷待夾持曲塊二維平面位置坐標(biāo)。
[0037]第一步進電機9、第二步進電機10分別通過第一步進電機驅(qū)動器8、第二步進電機驅(qū)動器11與主控制器I相連接。主控制器I給第一步進電機驅(qū)動器8、第二步進電機驅(qū)動器11輸入步進脈沖信號CP、方向電平信號DIR、脫機信號FREE ;步進脈沖信號CP用于控制第一步進電機9、第二步進電機10的位置和速度；方向電平信號DIR用于控制第一步進電機9、第二步進電機10的旋轉(zhuǎn)方向；脫機信號FREE用來控制手動調(diào)節(jié)第一步進電機9、第二步進電機10，從而實現(xiàn)對第一步進電機9、第二步進電機10轉(zhuǎn)動的精確控制。
[0038]第四步進電機驅(qū)動器、第五步進電機驅(qū)動器、調(diào)整電機23、夾持步進電機21分別與主控制器I連接。
[0039]分控制器17上設(shè)有第二無線通訊模塊18 (具體采用WiFi模塊)，主控制器I上設(shè)有第一無線通訊模塊2 (具體采用WiFi模塊)，分控制器17與主控制器I通過各自的無線通訊模塊連接。
[0040]第一光電傳感器16、第二光電傳感器19分別與分控制器17連接。第三步進電機14通過第三步進電機驅(qū)動器15與分控制器17相連接。分控制器17給第三步進電機驅(qū)動器15輸入步進脈沖信號CP、方向電平信號DIR、脫機信號FREE ;步進脈沖信號CP用于控制第三步進電機14的位置和速度；方向電平信號DIR用于控制第三步進電機14的旋轉(zhuǎn)方向；脫機信號FREE用來控制手動調(diào)節(jié)第三步進電機14，從而實現(xiàn)對第三步進電機14轉(zhuǎn)動的精確控制。
[0041]主控制器I為DSP+AR