[发明专利]一种双对位翻板贴合机自动贴合转运机构及其控制方法

权利要求书

1.一种双对位翻板贴合机自动贴合转运机构，包括UVW对位平台机构(1)、搬运机构(2)和放料平台机构(3)，其特征在于：所述UVW对位平台机构(1)包括第一UVW对位平台(11)、第一定位相机(12)、第二UVW对位平台(13)和第二定位相机(14)，所述第一定位相机(12)安装在第一UVW对位平台(11)上方，所述第二定位相机(14)安装在第二UVW对位平台(13)上方，所述第一UVW对位平台(11)固定不动，所述第二UVW对位平台(13)在第一UVW对位平台(11)下方移动；所述搬运机构(2)包括吸附平台(21)、双曲柄机构(22)、机座(23)、限位开关(24)、真空管连接口(25)、电机(26)和连杆(27)，所述双曲柄机构(22)安装在机座(23)上，所述吸附平台(21)通过安装在双曲柄机构(22)顶端的连杆(27)固定在双曲柄机构(22)上，真空管连接口(25)安装在所述吸附平台(21)的中心位置处，限位开关(24)安装在所述双曲柄机构(22)的两侧，电机(26)安装在机座(23)一端并且通过电机连杆与双曲柄机构(22)连接；所述放料平台机构(3)包括材料放置平台(31)、导向杆(32)、电动推杆(33)、铝合金支架(34)、材料限位块(35)和检测传感器安装支架(36)，所述铝合金支架(34)通过电动推杆(33)与材料放置平台(31)连接，所述材料放置平台(31)下方安装有四根导向杆(32)，压力传感器通过检测传感器安装支架(36)固定在电动推杆(33)与材料放置平台(31)连接处，材料限位块(35)安装在所述材料放置平台(31)一端。

2.如权利要求1所述的双对位翻板贴合机自动贴合转运机构，其特征在于：所述双曲柄机构(22)包括两个等长的曲柄，限位开关(24)安装在远离电机(26)侧的曲柄两侧。

3.如权利要求1所述的双对位翻板贴合机自动贴合转运机构，其特征在于：所述电机(26)驱动双曲柄机构(22)旋转，进而驱动吸附平台(21)吸取材料放置平台(31)上的贴合材料，并转移至UVW对位平台机构(1)上。

4.如权利要求1所述的双对位翻板贴合机自动贴合转运机构，其特征在于：所述材料放置平台(31)为自动升降平台。

5.一种双对位翻板贴合机自动贴合转运机构的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：计算电机控制量；通过第二定位相机(14)标定获得相机在第二UVW对位平台(13)上的X，Y方向上的图像分辨率f_X，f_Y，相机运行以后，取一帧图像，通过hough算法变换图像检测两个Mark点，确定圆心的图像坐标，计算Mark点圆心的图像坐标连线斜率，求图像坐标与第二UVW对位平台(13)的工作坐标所成的夹角θ₀，通过计算Mark点连线在图像坐标系中的夹角确定θ₀，记图像坐标为(x,y)，第二UVW对位平台(13)的工作坐标为(X,Y)，根据两坐标系下的映射关系确定图像处理中的像素与实际距离的关系，两坐标映射关系如下：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}M\\ \mathrm{\Δ}Y\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{f}_X\·cos\left({\mathrm{\θ}}_0\right)& -f_Y\·sin\left({\mathrm{\θ}}_0\right)\\ f_X\·cos\left({\mathrm{\θ}}_0\right)& f_Y\·\sin \left({\mathrm{\θ}}_0\right)\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}x\\ \mathrm{\Δ}y\end{array}\right]$

其中，ΔX为第二UVW对位平台(13)坐标中X轴方向的移动量；ΔY为第二UVW对位平台(13)坐标中Y轴方向的移动量；f_X为相机在第二UVW对位平台(13)X轴方向的分辨率；f_Y为相机在第二UVW对位平台(13)Y轴方向的分辨率；θ₀为图像坐标与第二UVW对位平台(13)的工作坐标所成的夹角；Δx为图像坐标中x轴方向的移动量；Δy为图像坐标中y轴方向的移动量；

设定第二UVW对位平台(13)中心点P的坐标为(X_P,Y_P)，平台旋转量θ与电机旋转点W(W_X,W_Y)，U(U_X,U_Y)，V(V_X,V_Y)的映射关系：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_P=W_X+sin\left(\mathrm{\θ}\right)\·L\\ Y_P=(U_Y+V_Y)/2\\ \mathrm{\θ}=\arcsin \left(\right(V_Y-U_Y)/1)\end{array}\right.$

其中L为W轴旋转点到U轴、V轴旋转点连线之间的垂直距离，l为U轴和V轴旋转点之间的距离；

记移动前的位置点为P1(X_P1,Y_P1)，θ₁，移动后的位置点为P2(X_P2,Y_P2)，θ₂，通过两组位置变化求差，反解电机控制量如下式：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔW}}_X={\mathrm{\ΔX}}_P+\left(\sin \right({\mathrm{\θ}}_2)-\sin ({\mathrm{\θ}}_1\left)\right)\·L\\ {\mathrm{\ΔU}}_Y={\mathrm{\ΔY}}_P+\left(\sin \right({\mathrm{\θ}}_2)-\sin ({\mathrm{\θ}}_1\left)\right)\·1/2\\ {\mathrm{\ΔV}}_Y={\mathrm{\ΔY}}_P+\left(\sin \right({\mathrm{\θ}}_2)+\sin ({\mathrm{\θ}}_1\left)\right)\·1/2\end{array}\right.$

其中ΔX_P＝X_P2-X_P1，ΔY_P＝Y_P2-Y_P1；

S2：计算电机补偿值；取三组以上第二UVW对位平台(13)移动量，根据S1中的映射关系反算电机控制量，控制电机运动，其中包括X方向的往复平移，计算Mark点在X方向的位置变化值与理论值之间的误差，求出W轴的正向运动误差补偿值δ_W，反向误差补偿值ξ_W；在Y方向控制U轴和V轴同时往复平移，通过测量得的Mark点组的旋转角度和移动距离，求得U轴和V轴的正向运动误差补偿值δ_W，反向误差补偿值ξ_W，第一UVW对位平台(11)中计算电机补偿值的计算方法和第二UVW对位平台(13)一致；

S3：计算第一UVW对位平台(11)和第二UVW对位平台(13)之间的误差；通过S2计算得到电机补偿值后，取两块不同颜色的薄膜进行对位贴合，通过检测贴合后的薄膜边缘的重合程度，计算第一UVW对位平台(11)和第二UVW对位平台(13)之间的位置误差；

S4：贴合；计算出电机控制量、电机补偿值以及第一UVW对位平台(11)和第二UVW对位平台(13)之间的误差以后，控制电机进行预贴合，如果第一UVW对位平台(11)和第二UVW对位平台(13)贴合时位置偏差在误差范围之内，继续贴合，如果贴合位置偏差超出误差范围，将误差信息反馈回电机，继续调整电机旋转位置，直至贴合位置偏差在误差范围之内，贴合完成；

S5：产品转移；贴合完成后，电机(26)驱动双曲柄机构(22)旋转，进而驱动吸附平台(21)将贴合完成的产品转移到后道工序；

S6：搬运机构的控制；通过第一定位相机(12)作为检测装置，检测是否有贴合材料(15)放置在UVW对位平台机构(1)上，如果没有，将信息反馈至控制搬运机构(2)的电机(26)，驱动吸附平台(21)移动至放料平台机构(3)上取料，在搬运机构(2)完成上料之后，再判断贴合材料(15)是否放置成功，决定是否需要重新取料或发出警告。