一種瓷磚抓取機構的控制系統，屬于瓷磚生產技術領域。

背景技術：

在現有技術中，瓷磚在窯內燒制完成之后由包裝系統進行包裝，瓷磚在包裝完成之后由傳送裝置傳送至包裝系統的末端進行轉移。目前普遍采用人力對包裝完成的瓷磚進行轉移，由于瓷磚的重量較重，因此在人工搬運的過程中會消耗大量的人力物力，并且轉移效率低下，更為重要的是，在人工搬運過程中，由于瓷磚較重，因此稍有不慎便會發生磕碰，造成瓷磚的損壞，甚至會對搬運工人人生安全造成威脅，嚴重影響了瓷磚生產流程的順利進行。隨著科技的發展和進步，在瓷磚生產領域也存在有一些廠家利用機器（如機械手）對瓷磚實現轉移，并且相比較人力搬運更為省時省力，但是目前實現瓷磚轉移的機器普遍存在自動化以及智能化程度較低的缺點，因此在一定程度上限制了瓷磚轉移系統的發展。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種通過抓取機構按照預定的抓取程序對瓷磚進行抓住和轉移，并且使得抓取機構對瓷磚的抓取和轉移自動化程度更高且更為智能化的瓷磚抓取機構的控制系統。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：該瓷磚抓取機構的控制系統，包括抓取機構，用于將瓷磚抓取到碼放區內的托盤上，抓取機構由下位機控制，實現抓取機構在X軸、Y軸、Z軸以及繞其自身旋轉的W軸上的調速運動，其特征在于：與下位機相連并實現數據通訊，并包括：

系統配置單元，用于對所抓的抓取機構運行過程中的參數進行設定；

程序參數單元，用于設定、保存抓取機構所執行的抓取程序；

以及抓取方式單元，用于確定抓取機構所要執行的，由程序參數單元設定、保存的抓取程序。

優選的，所述的程序參數單元包括：

內容設置模塊，用于設定程序名稱、瓷磚碼放區內托盤的尺寸、包裝完成的瓷磚尺寸以及瓷磚在托盤上的擺放模式；

碼放位置設置模塊，用于設置瓷磚在托盤上的碼放層數、每一層的碼放方式以及瓷磚在托盤上的旋轉角度。

優選的，所述的系統配置單元包括：

基本坐標配置模塊，用于糾正抓取裝置的機械零點和實際工作零點之間的誤差；

坐標精度配置模塊，用于設定抓取機構運動過程中，以目標位置為中心的移動目標區間；

角度與脈沖配置模塊，用于配置抓取機構在W軸方向上運動時旋轉的角度；

靠近距離設置模塊，用于設定抓取機構在運行過程中距離目標位置的減速點的位置；

速度距離調整模塊，用于將抓取機構的運行過程分為速度依次減小的若干區段。

優選的，還包括用于記錄抓取機構在抓取過程中所抓取的瓷磚總和的生產記錄單元。

優選的，還包括用于顯示抓取機構運行過程中工作狀態的狀態顯示單元。

優選的，還包括用于顯示抓取機構運行過程中異常狀態的報警信息單元。

優選的，在所述的系統配置單元中還包括運行參數配置模塊，運行參數模塊包括：

時間間隔設定單元，用于設定抓取機構在抓取過程中托盤出現空位的時間以及瓷磚到位時間；

托盤與坐標軸位置設定單元，用于設定托盤基點以及中點位置分別與X軸、Y軸的距離；

擺放與坐標位置設定單元，用于設置瓷磚在平行或垂直抓取時，瓷磚的X軸中心位置和Y軸最靠近擋板位置坐標。

與現有技術相比，本發明所具有的有益效果是：

1、在本瓷磚抓取機構的控制系統中，利用抓取機構按照預定的抓取程序對瓷磚進行抓住和轉移，使得抓取機構對瓷磚的抓取和轉移自動化程度更高且更為智能化。

2、在利用碼放位置設置模塊進行設置時，可以根據需要選擇自動模式或者自定義模式，當自動模式時，碼放方便，有助于提高碼放效率，當使用自定義模式時，有助于提高技術人員的碼放靈活性。

3、用過設置基本坐標配置模塊，有助于解決抓取裝置的機械零點和實際工作零點之間存在著誤差的情況。

4、通過設置坐標精度配置模塊，用于完成抓取機構在運動過程中的精度控制，當抓取機構進入某一位置范圍內時即可認為抓取機構已經移動到位，避免了目標坐標設為確定的一點時，抓取機構在某個軸上運動時無法跑到精度以內導致停機報警的情況發生。

5、通過對抓取機構抓取前的安全高度、抓取后的安全高度以及抓取瓷磚后放磚的安全高度進行設定，有助于避免抓取機構在運行過程中因為Z軸高度不夠導致的瓷磚碰撞的情況發生。

6、在運行參數設置模塊中，通過設置夾板厚度，在抓取機構碼放瓷磚時，與相鄰的已經碼放完成的瓷磚之間留住一個夾板的間隙，以防止在碼放的過程中誤差的產生。

7、通過設置速度距離調整模塊，使得抓取裝置在每個軸運行時，開始時以全速運行，當依次進入設定的若干區段之后，速度依次遞減，因此在抓取裝置移動的末期以低速運行，降低了抓取裝置以及瓷磚本身重量所帶來的慣性，因此提高了定位的精準性和系統的運行穩定性。

8、通過設置報警信息單元，有助于記錄本瓷磚抓取機構的控制系統在運行中出現的異常工作狀態，特別是非持續性的異常狀態，通過報警信息單元將出現異常狀態的設備以及時間進行記錄以便于技術人員確定故障原因。

附圖說明

圖1為瓷磚抓取機構的控制系統主程序組成方框圖。

圖2為瓷磚抓取機構的控制系統程序設置單元組成方框圖。

圖3為瓷磚抓取機構的控制系統系統配置單元組成方框圖。

圖4為瓷磚抓取機構的控制系統運行參數配置模塊組成方框圖。

具體實施方式

圖1~4是本發明的最佳實施例，下面結合附圖1~4對本發明做進一步說明。

在本瓷磚抓取系統中，包括矩形的抓取作業區，瓷磚包裝線的末端與抓取作業區的后部相接，在瓷磚包裝線的末端設置有瓷磚翻轉機構，用于將在運送過程中水平放置的瓷磚翻轉為豎直放置，在抓取作業區的上方設置有用于抓取和轉移瓷磚的抓取機構，抓取機構的下方設置有用于對瓷磚進行夾取的夾板，在抓取作業區內還設置有至少一處瓷磚碼放區，在瓷磚碼防區內放置有托盤，抓取機構將瓷磚從瓷磚翻轉機構上進行抓取后轉移到瓷磚碼放區內的托盤上。在抓取作業區內以坐標的形式對整個抓取作業區進行劃分，并同時確定了抓取作業區內瓷磚碼放區的坐標。

在抓取作業區的上方設置有驅動抓取機構運動的驅動裝置，用于驅動抓取機構在各個方向進行運動。在本瓷磚抓取機構的控制系統中，針對抓取機構設置有四個方向的移動：將抓取機構沿抓取作業區長度方向的運動定義為X軸方向的運動；將抓取機構沿抓取作業區寬度方向的運動定義為Y軸方向的運動；將抓取機構在上下方向的運動定義為Z軸方向的運動；將抓取機構繞其自身旋轉的運動定義為W軸方向的運動。用于驅動抓取裝置在X軸、Y軸、Z軸以及W軸運動的為四臺調速電機：X軸電機、Y軸電機、Z軸電機以及W軸電機，X軸電機、Y軸電機、Z軸電機以及W軸電機分別由四臺變頻器控制實現調速，四臺對X軸電機、Y軸電機、Z軸電機以及W軸電機實現調速的變頻器由下位機進行控制，本瓷磚抓取機構的控制系統作為上位機與下位機實現通訊，將控制信號發送至下位機通過下位機驅動抓取裝置動作，并在抓取機構進行抓取的過程中接收下位機上傳的參數，對抓取機構的下一步動作進行判斷和控制。本瓷磚抓取機構的控制系統在執行后首先進行初始化，初始化完成之后抓取裝置由機械原點移動至工作原點，等待抓取命令。

如圖1所示，本瓷磚抓取機構的控制系統包括：狀態顯示單元、報警信息單元、生產記錄單元、抓取方式單元、程序參數單元以及系統配置單元。

如圖2所示，程序設置單元用于設置抓取裝置在抓取時的抓取程序，程序設置單元由程序內容設置模塊和碼放位置設置模塊組成，其中程序內容設置模塊用于設定程序名稱、瓷磚碼放區內托盤的尺寸、包裝完成的瓷磚尺寸以及瓷磚在托盤上的擺放模式。其中托盤的尺寸包括托盤的長度、寬度以及高度；瓷磚尺寸同樣包括瓷磚的長度、寬度以及高度，由于瓷磚在進行抓取時為豎直放置的狀態，因此在進行瓷磚尺寸的設置時，將瓷磚的實際厚度作為寬度進行設置。

在進行托盤尺寸和瓷磚尺寸的設置時，托盤大小必須大于包裝面積，如果現實中托盤小于包裝面積，在托盤尺寸的設置時就需要按照瓷磚尺寸進行設置。瓷磚在托盤上的擺放模式包括兩種：平行于X軸（或Y軸）或垂直于X軸（或Y軸）的方向。當托盤尺寸、瓷磚尺寸以及擺放模式設定完成之后，在上位機上會以一定比例將托盤以圖案的形式進行顯示，同時在表示托盤的圖案上將瓷磚碼放位置進行顯示。

碼放位置設置模塊用于設置瓷磚在托盤上的碼放層數、碼放圖形以及瓷磚在托盤上的旋轉角度。碼放層數用于設置瓷磚在托盤上的碼放總層數，碼放圖形用于設置瓷磚在托盤上的擺放規則。

在進行碼放圖形的設置時，由于在把包裝放入托盤的時候會根據不通的層擺放不同的圖形，如果不同的圖形只有少數幾層，其余的層是對設置層的重復，那只需要設置一次不同的層即可，程序會按照多次重復的方式進行擺放。比如第一層是一種擺放圖形，第二層是另一種擺放圖形，瓷磚在托盤上需要碼放10層，則第1、3、5、7、9層按照第一層設置圖形擺放，2、4、6、8、10按照第二層設置圖形擺放，設置層圖形后在窗口右側托盤上會顯示此圖形。

在進行碼放圖形的設置時，可通過碼放位置設置模塊設置兩種碼放形式：自動擺放和自定義擺放，如果擺放的圖形是非常規則的一排一行的擺放，就可以使用自動擺放來提高效率；如果碼放圖形非常復雜并且需要包裝存在旋轉設置時，可根據需要使用自定義擺放，對每塊瓷磚的碼放位置進行設置。

在進行自定義擺放模式時，需要通過碼放位置設置模塊對每包瓷磚的旋轉角度以及擺放坐標進行設定。在進行旋轉角度的設置時，以抓取裝置在起始位置時的狀態為0度，并根據需要將抓取裝置設置旋轉90度或旋轉180度。

如圖3所示，系統配置單元包括：基本坐標配置模塊、坐標精度配置模塊、角度與脈沖配置模塊、運行參數配置模塊、靠近距離配置模塊以及速度距離調整模塊。其中基本坐標配置模塊、坐標精度配置模塊、角度與脈沖配置模塊中的參數均以脈沖作為單位。

在基本坐標配置模塊中可以對X軸坐標、Y軸坐標、Z軸坐標以及Z軸零點到底面的坐標進行設定。基本坐標配置模塊的作用是解決抓取裝置的機械零點和實際工作零點之間存在著誤差的情況，如輸送軌道中線不能和機械零點重合，造成Y軸或者X軸產生偏移，通過對基本坐標配置模塊中坐標的設定可以糾正這些誤差。其中Z軸零點到地面是指抓取機構在Z軸方向上升至最高點后和抓取機構碰到地面后的脈沖差值。

坐標精度配置模塊用于對X軸、Y軸、Z軸、W軸的精度、抓取機構抓取前的安全高度、抓取后的安全高度以及抓取瓷磚后放磚的安全高度進行設定。坐標精度配置模塊用于完成抓取機構在運動過程中的精度控制，用于確定抓取機構在X軸、Y軸、Z軸、W軸方向上移動時的誤差范圍。如：抓取機構的目標位置為3400個脈沖，將抓取機構在X軸上的精度設定為200個脈沖，則抓取機構在X軸方向上運行至3300~3500個脈沖之間時，即表示抓取機構在X軸方向山已經到位，可以進行下一步運動。如果精度設置太小就會因為抓取機構在某個軸上運動時無法跑到精度以內導致停機報警，如果精度設置過大會使得抓取機構在某軸上運動時跑到誤差以內就會被執行下個動作。

抓取機構抓取前的安全高度、抓取后的安全高度以及抓取瓷磚后放磚的安全高度用于避免抓取機構在運行過程中因為Z軸高度不夠導致的瓷磚碰撞的情況發生。

角度與脈沖配置模塊用于配置抓取機構在W軸方向的運動（轉動）時旋轉的角度，通過編碼器得到抓取機構旋轉的脈沖數計算得到抓取機構在W軸上旋轉的角度。角度與脈沖配置模塊對抓取機構在0°、90°、180°以及-90°的脈沖進行設定。當抓取裝置旋轉的脈沖數達到相應設定的脈沖數時，表示已經旋轉到相應的角度。

如圖4所示，運行參數配置模塊包括：時間間隔設定單元、平行擺放與坐標位置設定單元、垂直擺放與坐標位置設定單元以及托盤與坐標軸位置設定單元。其中時間間隔設定單元以時間（秒）作為設定單位，平行擺放與坐標位置設定單元、垂直擺放與坐標位置設定單元以及托盤與坐標軸位置設定單元以脈沖作為設定單位。

托盤與坐標軸位置設定單元用于實現以下參數的設定：A托盤位基點到X軸基點位置、A托盤位中點到X軸基點位置、B托盤位基點到X軸基點位置、B托盤位中點到X軸基點位置。

時間間隔設定單元用于實現以下參數的設定：貨位空確認時間和貨位到位時間。其中貨位空確認時間用于檢測當托盤裝滿瓷磚同時裝載車將裝滿瓷磚的托盤拖出抓取作業區后，用于檢測托盤的光電開關處于長通狀態。

時間間隔設定主要使用貨位空確認時間設置，這個參數主要用于在托位滿，平板車開出后監控光電沒有產生通斷并長通并托位的兩個平板車輪開關長通在設定的時間后沒有變化及確認貨位空，抓取裝置可以動作。如果平板車離開導致兩個平板車輪開關長通長通，監控光電長通，而平板車未離開，這將導致系統認為托位沒有平板車，抓取裝置就會動作導致意外發生，請操作人員注意包裝擺放滿后及時清空托位。時間間隔設定設置必須非常謹慎。

平行擺放與坐標位置設定單元和垂直擺放與坐標位置設定單元均需要對如下參數進行設定：X軸坐標位置、Y軸坐標位置以及Z軸坐標位置。平行（或垂直）擺放與坐標位置用來確定包裝物在平行（或垂直）抓取時，瓷磚的X軸中心位置和Y軸最靠近擋板位置坐標。

在運行參數配置模塊中，還可以對如下參數進行設定：夾板厚度、夾板深度、貨位高度極限以及斜撥距離。夾板厚度，通過設置夾板厚度，在抓取機構碼放瓷磚時，與相鄰的已經碼放完成的瓷磚之間留住一個夾板的間隙，以防止在碼放的過程中誤差的產生。夾板深度是指抓取機構夾板底部平面到手指底部平面之間的距離。貨位高度極限是地面到最高能擺放的高度，貨位高度極限必須小于Z軸物理極限的高度。斜撥距離是在程序設置中那些需要垂直抓取而不能垂直擺放必須靠到支撐物時的斜撥距離，如果沒有這個距離導致包裝到位后抓取裝置離開后包裝物會隨機的倒向前后任意方向導致損壞包裝中的產品。

靠近距離設置模塊，在抓取裝置運行過程中需要高速運行，如果速度很快就無法準確的定位，通過靠近距離設置模塊，抓取裝置在到達指定的坐標位置前先到達一個由靠近距離設定的點，然后再慢慢靠近擺放的坐標以最佳精度把包裝物放到位。

速度距離調整模塊，機械手在運行過程中需要高速運行以提高抓取效率，但是由于由于抓取裝置本身以及其夾取的瓷磚的總重量較重，因此抓取裝置如果在移動的全程均以高速運行，抓取裝置會因其自身慣性原因沖出設定坐標，甚至導致與其他物體發生碰撞。通過速度距離調整模塊，將抓取裝置的移動全程將X軸、Y軸、Z軸以及W軸的運動全程均人為的設置若干區段，使得抓取裝置在每個軸運行時，開始時以全速運行，當依次進入設定的若干區段之后，速度依次遞減，因此在抓取裝置移動的末期以低速運行，降低了抓取裝置以及瓷磚本身重量所帶來的慣性，因此提高了定位的精準性和系統的運行穩定性。

抓取方式單元用于確定抓取機構需要執行的抓取程序，當執行抓取方式單元之后，進入程序選擇界面，根據之前通過程序參數單元中設定的程序中選擇要執行的程序。程序確定之后抓取機構準備按照預定程序執行抓取動作。

生產記錄單元，生產記錄單元用于記錄抓取機構在抓取過程中所抓取的瓷磚總和。用于顯示每次執行程序的程序名稱、執行程序開始和結束的時間，抓取的瓷磚總數以及程序執行的狀態。

狀態顯示單元用于顯示本瓷磚抓取機構的控制系統在運行中各個電氣元件的工作狀態，如驅動抓取機構在不同軸上運行的電機以及其他檢測元件（如限位開關、光電開關），并對每個電氣元件不同的工作狀態以不同顏色進行顯示，如正常運行狀態、故障運行狀態以及加載狀態。

報警信息單元用于記錄本瓷磚抓取機構的控制系統在運行中出現的異常工作狀態，特別是非持續性的異常狀態，通過報警信息單元將出現異常狀態的設備以及時間進行記錄以便于技術人員確定故障原因。

具體工作過程及工作原理如下：

在本瓷磚抓取機構的控制系統開始運行后，首先進行初始化，初始化完成之后抓取裝置由機械原點移動至工作原點，等待抓取命令。如果尚未設置抓取程序，則通過程序參數單元設置抓取機構的抓取程序。在利用程序參數單元將抓取程序設定完成后，保存設置的抓取程序。然后通過系統配置單元對抓取機構在抓取過程中的參數進行設置。設置完成之后，在使用抓取機構進行抓取操作時，通過抓取方式單元選擇需要執行的抓取程序，抓取程序確認之后抓取機構開始執行瓷磚的抓取操作。

在抓取過程中，生產記錄單元用于記錄抓取機構在抓取過程中所抓取的瓷磚總和的統計。用于顯示每次執行程序的程序名稱、執行程序開始和結束的時間，抓取的瓷磚總數以及程序執行的狀態。狀態顯示單元用于顯示本瓷磚抓取機構的控制系統在運行中各個電氣元件的工作狀態，如驅動抓取機構在不同軸上運行的電機以及其他檢測元件（如限位開關、光電開關），并對每個電氣元件不同的工作狀態以不同顏色進行顯示，如正常運行狀態、故障運行狀態以及加載狀態。報警信息單元用于記錄本瓷磚抓取機構的控制系統在運行中出現的異常工作狀態，特別是非持續性的異常狀態，通過報警信息單元將出現異常狀態的設備以及時間進行記錄以便于技術人員確定故障原因。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非是對本發明作其它形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發明技術方案的保護范圍。