液晶玻璃基板裝載偏差自動(dòng)消除系統(tǒng)設(shè)計(jì)

吳彥冰 ，穆美強(qiáng) ，蘇記華 ，張?jiān)茣?，李青 ,2

（1．鄭州旭飛光電科技有限公司，河南 鄭州 450000；2．平板顯示玻璃技術(shù)和裝備國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050035）

0 引言

在液晶玻璃基板生產(chǎn)行業(yè)，使用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行產(chǎn)品的包裝技術(shù)已經(jīng)非常普遍，這就要求上游廠家在包裝產(chǎn)品過程中的精度，特別是產(chǎn)品裝載到A型架上的一致性好，才能保證下游廠家順利將玻璃基板投入到生產(chǎn)線。由于國(guó)內(nèi)液晶玻璃基板生產(chǎn)技術(shù)起步較晚，發(fā)往用戶的產(chǎn)品出現(xiàn)很多質(zhì)量問題，引起客戶的抱怨，產(chǎn)品裝載偏移就是其中一項(xiàng)比較普遍、嚴(yán)重的質(zhì)量事故。

針對(duì)液晶玻璃基板生產(chǎn)包裝過程中出現(xiàn)的偏移問題，本文詳細(xì)介紹了一種基于PLC和工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)的一套自動(dòng)糾偏系統(tǒng)，在產(chǎn)品裝載過程出現(xiàn)偏移時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)糾偏，提升了液晶玻璃基板包裝的品質(zhì)。

1 硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1.1 硬件要求

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)包裝系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)指標(biāo)及專業(yè)要求，其控制系統(tǒng)硬件應(yīng)滿足如下要求：

（1）工業(yè)機(jī)器人六軸六自由度的協(xié)調(diào)控制，高安全性和穩(wěn)定性；

（2）人機(jī)界面操作方便，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)傳輸；

（3）PLC功能多、性能好、處理速度快和優(yōu)良的擴(kuò)展能力；

（4）采用通訊性能強(qiáng)的CC-LINK專用電纜按照總線方式對(duì)PLC和機(jī)器人進(jìn)行連接組成網(wǎng)絡(luò)。

1.2 硬件配置

根據(jù)硬件要求，本控制系統(tǒng)包括三菱Q38B主板、Q61P-A2 電源模塊、Q02HCPU、QJ61BT11通訊模塊、QJ71C24N-R4串口通訊模塊組成的主站模塊、GT1575-VNBA觸摸屏和作為遠(yuǎn)程設(shè)備站帶有CC-LINK通訊模塊(JARCR-XFB04)工業(yè)機(jī)器人組成。硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 硬件結(jié)構(gòu)示意

Q02HCPU屬于高性能CPU，I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)到4 096點(diǎn)，程序容量28 K?；咎幚硭俣冗_(dá)到0.034 us，支持結(jié)構(gòu)化編程、開放式現(xiàn)場(chǎng)總線CC-LINK。

QJ61BT11通訊模塊所構(gòu)成的CC-Link網(wǎng)絡(luò)是一種開放式的現(xiàn)場(chǎng)總線，它能同時(shí)處理控制和信息數(shù)據(jù)，通過簡(jiǎn)單的總線將工業(yè)設(shè)備連接成為設(shè)備層的網(wǎng)絡(luò)。

QJ71C24N-R4串口通訊模塊只要功能和觸摸屏進(jìn)行串口通訊，實(shí)現(xiàn)和觸摸屏數(shù)據(jù)的接受和發(fā)送。

工業(yè)機(jī)器人通訊模塊JARCR-XFB04，實(shí)現(xiàn)和Q02HCPU構(gòu)建CC-LINK網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到信號(hào)互相接收和發(fā)送。

1.3 硬件功能介紹

由Q06HCPU為主要配置的PLC主站主要負(fù)責(zé)接收觸摸屏發(fā)出的產(chǎn)品裝載的偏移數(shù)據(jù)，通過內(nèi)部運(yùn)算再發(fā)送給機(jī)器人CC-LINK通訊模塊，機(jī)器人通訊模塊接收數(shù)據(jù)后，由控制機(jī)器人各軸的伺服電機(jī)編碼器進(jìn)行解碼，在產(chǎn)品包裝的現(xiàn)有位置基礎(chǔ)上，確定上下左右四個(gè)方向相對(duì)于A型架的位置數(shù)據(jù)，如和包裝要求的位置有偏差，機(jī)器人將進(jìn)行包裝位置的自動(dòng)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)高精度的液晶玻璃基板包裝技術(shù)。

2 軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 PLC和機(jī)器人通訊設(shè)置

本系統(tǒng)主要采用CC-LINK專用電纜按總線的方式對(duì)PLC和機(jī)器人進(jìn)行連接組成網(wǎng)絡(luò)，PLC設(shè)置為0號(hào)站，遠(yuǎn)程I/O模塊為1號(hào)站，機(jī)器人通訊模塊JARCR-XFB04占有4個(gè)站號(hào)。主要I/O分配設(shè)置如下：①機(jī)器人站點(diǎn)使用PLC地址：X520-X59F；Y520-Y59F。②遠(yuǎn)程I/O站使用PLC地址：X500-X51F;Y500-Y51F。

機(jī)器人內(nèi)部定義I/O點(diǎn)和遠(yuǎn)程設(shè)備站I/O點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：①遠(yuǎn)程設(shè)備站輸入站點(diǎn) （X1240-X1269）對(duì)應(yīng)機(jī)器人CCLINK卡輸入站點(diǎn) （3070-3121）；②遠(yuǎn)程設(shè)備站輸出站點(diǎn)（Y1240-Y1259）對(duì)應(yīng)機(jī)器人CCLINK卡輸出站點(diǎn)（2070-2121）。

PLC控制機(jī)器人主要的信號(hào)定義如表1所示。

表1 PLC和機(jī)器人主要I/O

2.2 軟件設(shè)計(jì)及流程

自動(dòng)消除液晶玻璃基板裝載偏差的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)十分重要，通過軟件設(shè)計(jì)滿足產(chǎn)品裝載到A型架自動(dòng)糾偏功能，解決了產(chǎn)品裝載偏移后人工移動(dòng)引起的產(chǎn)品污染。本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)裝玻璃機(jī)器人和上紙機(jī)器人裝載產(chǎn)品過程中出現(xiàn)的偏移問題，通過軟件設(shè)計(jì)，當(dāng)位置檢測(cè)開關(guān)檢測(cè)到玻璃和紙裝載出現(xiàn)偏移時(shí)，和A型架裝載基準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，通過機(jī)器人和PLC內(nèi)部運(yùn)算后，糾正機(jī)器人放置玻璃和紙動(dòng)作，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品位置上下左右四個(gè)方向1～10 mm范圍內(nèi)的調(diào)整、滿足裝載工藝標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)上述設(shè)計(jì)思想，制定出軟件工作流程（圖2）。

圖2 軟件系統(tǒng)工作流程

2.3 PLC與觸摸屏程序設(shè)計(jì)

根據(jù)軟件流程圖2，通過編程器編寫PLC、觸摸屏、機(jī)器人控制程序，從觸摸屏上可以輸入偏移量及反饋值。

PLC主要程序編寫如下:

?

?

?

?

3 結(jié)語

本系統(tǒng)采用三菱Q系列PLC和工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)一套自動(dòng)消除液晶玻璃基板裝載偏差的系統(tǒng)。該系統(tǒng)解決了液晶玻璃基板行業(yè)產(chǎn)品包裝過程中出現(xiàn)的包裝偏移問題，滿足了液晶玻璃基板包裝工藝標(biāo)準(zhǔn)，提升了液晶玻璃基板包裝行業(yè)的品質(zhì)要求，具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。