一种平板型工件无人上料的智能控制系统

专利主权项内容

1.一种平板型工件无人上料的智能控制系统，其特征在于包括智能上料协调控制器、机械臂横移非线性控制器、机械臂纵移非线性控制器、传输带非线性控制器、顶料机构非线性控制器、第一吸附非线性控制器、第二吸附非线性控制器、第三吸附非线性控制器、第四吸附非线性控制器、上料传输装置、上料传输装置的吸附装置、顶料装置、机械臂机构、机械臂机构的吸附装置；其中智能上料协调控制器用于控制机械臂横移非线性控制器、机械臂纵移非线性控制器、传输带非线性控制器、顶料机构非线性控制器、第一吸附非线性控制器、第二吸附非线性控制器、第三吸附非线性控制器、第四吸附非线性控制器，具有协调、支配其他控制器的优先权；智能控制系统能够完成若干个料盒顶料运动控制、机器手平面坐标的运动控制、机器手从料盒取料动作、机器手置放物料到传输带的上料动作、传输带传送物料的传输动作、以及物料的吸附固定和释放动作，且该系统过程能够往复循环，形成一个无人上料智能控制系统；所述顶料机构非线性控制器接收智能上料协调控制器经过非线性控制方程的运算，产生兼具离散和连续控制作用的控制信号；然后对机械臂顶料机构进行控制，具体的：机械臂顶料机构包括多个阵列形式的独立执行机构；每一套独立机构包括顶杆电机、顶杆装置、料盒、料盒物料；顶杆电机的输出齿轮与顶杆装置的齿条相啮合，形成一对齿轮齿条机构；顶杆装置位于料盒的内部，形成一种活塞机构；料盒物料置于料盒物料内部，顶杆装置的顶部；机械臂顶料机构非线性控制器接收到控制信号后：顶杆电机接收到控制命令后，产生可控旋转，通过齿轮齿条机构推动顶杆装置上行，产生进给料盒物料的作用；机械臂机构包括真空吸附机器手、机械臂支撑结构、机械臂前臂横向驱动电机、机械臂上臂、机械臂前臂纵向驱动电机、机械臂前臂，由机械臂横移非线性控制器和机械臂纵移非线性控制器控制；机械臂上臂的一端固定在机械臂支撑结构的顶端；机械臂前臂悬挂在机械臂上臂的横梁上；真空吸附机器手位于机械臂前臂的末端，称为末端执行器；机械臂横移非线性控制器接收智能上料协调控制器经过非线性控制方程的运算，产生兼具离散和连续控制作用的控制信号；机械臂前臂横向驱动电机接收到控制命令后，驱动悬挂在机械臂上臂横梁上的机械臂前臂产生沿着机械臂上臂横梁的横向运动；机械臂纵移非线性控制器接收智能上料协调控制器经过非线性控制方程的运算，产生兼具离散和连续控制作用的控制信号；机械臂前臂纵向驱动电机接收到控制指令后，驱动机械臂前臂上的真空吸附机器手产生沿着机械臂前臂的纵向运动；第四吸附非线性控制器用于控制机械臂机构的吸附装置，机械臂机构的吸附装置包括第四真空吸附通道、第四流量控制阀和第四真空吸附装置，第四真空吸附通道通过第四流量控制阀与第四真空吸附装置连接；第四真空吸附通道与机械臂机构的真空吸附机器手的内部通道相连接，保证真空吸附机器手有可控的吸附作用；第四吸附非线性控制器接收智能上料协调控制器经过非线性控制方程的运算，产生兼具离散和连续控制作用的控制信号；第四真空吸附装置的控制阀门接收到控制信号后，在第四真空吸附通道产生真空负压，并输送压力到真空吸附机器手的末端执行器产生对物料的吸附作用或释放作用；传输带非线性控制器接收智能上料协调控制器经过非线性控制方程的运算，产生兼具离散和连续控制作用的控制信号，用于控制上料传输装置；上料传输装置具体装配如下：上料传输带依次绕过第一张紧轮、第二张紧轮、传输带主动齿轮、第三张紧轮、第四张紧轮、第五张紧轮，张紧轮和主动齿轮能够将皮带撑开，形成一个环形的上料传输装置；传输带主动齿轮与上料传输带电机的电机输出齿轮啮合，传输带主动齿轮与上料传输带内齿啮合，上料传输带随传输带主动齿轮同向旋转；当上料传输带电机接收到控制信号后，上料传输带电机产生旋转，并通过齿轮啮合机构使得上料传输带电机能够驱动传输带主动齿轮旋转，进而带动上料传输带旋转，由于在一系列张紧轮的撑开和随动作用下，上料传输带能够在最顶层张紧轮之间产生一定距离的横向运动；所述第一吸附非线性控制器、第二吸附非线性控制器、第三吸附非线性控制器分别用于控制上料传输装置的吸附装置Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，上料传输装置的吸附装置Ⅰ装配关系如下：第一真空吸附通道通过第一流量控制阀与第一真空吸附装置连接，第一流量控制阀的阀门开合量决定第一真空吸附通道的真空吸附力大小；上料传输装置的吸附装置Ⅱ的装配关系如下：第二真空吸附通道通过第二流量控制阀与第二真空吸附装置连接，第二流量控制阀的阀门开合量决定第二真空吸附通道的真空吸附力大小；上料传输装置的吸附装置Ⅲ的装配关系如下：第三真空吸附通道通过第三流量控制阀与第三真空吸附装置连接，第三流量控制阀的阀门开合量决定第三真空吸附通道的真空吸附力大小；此外，上料传输带留有多排针孔状通孔，第一真空吸附通道、第二真空吸附通道、第三真空吸附通道的末端开口位于上料传输带的多排针孔状通孔的附近；第一吸附非线性控制器、第二吸附非线性控制器、第三吸附非线性控制器接收智能上料协调控制器经过非线性控制方程的运算，产生兼具离散和连续控制作用的控制信号；第一吸附非线性控制器、第二吸附非线性控制器、第三吸附非线性控制器各自控制一个真空吸附装置的控制阀门，当真空吸附装置的控制阀门接收到控制信号后，在各自的真空吸附通道产生真空负压，并输送压力到传输带的孔隙，产生对物料的吸附作用或释放作用；该系统的控制流程如下：首先：智能系统启动后，设备开始初始化，并检验系统是否满足正常运行的条件；其次：通过初始化后，系统会接收外来指令消息，确保系统启动后，能够结合外来消息进行动作；智能控制系统启动后，会发送不同的控制指令给三个控制子系统，其中吸附控制作用不作为子系统，而是属于一种辅助控制作用；第一个控制子系统为顶料控制系统，它按照智能控制系统的逻辑顺序决定是否执行顶料动作，为了顶料的控制响应特性好，顶料过程采用了非线线控制算法；第二个控制子系统为上料控制系统，它按照智能控制系统的逻辑顺序决定是否执行上料动作，然后，再按照上料的具体动作决定各单元的顺序控制或并行控制，为了上料的控制响应特性好，上料过程的各种动作采用了非线线控制算法；第三个控制子系统为传输物料控制系统，它按照智能控制系统的逻辑顺序决定是否执行传输送料动作，然后，再按照传输送料的具体动作决定各单元的顺序控制或并行控制，为了传输送料的控制响应特性好，传输送料过程的各种动作也采用了非线线控制算法；若全部料盒清空，那么无人系统完成了所有上料动作，智能控制系统再进行一定的后处理后，程序自动终止。