[发明专利]一种面板安装桁架机械手及安装方法

说明书

技术领域：

本发明属于自动化安装设备领域，特别涉及一种面板安装桁架机械手及安装方法，尤其适合液晶面板的无接触式高精度安装。

背景技术：

多轴安装桁架或称之多轴桁架机器人，广泛运用于制造业领域代替人工，高效率完成重复性动作。桁架顾名思义，就是一种矩形框架，至少具有X轴Y轴和Z轴导轨，以实现在框架内的三维运动；而针对不同产业需求，即需在机械手设计更灵活的轴关节，并配合必要的测量装置，以确保将零件输送到位。诸如液晶显示器装配工艺，要求装配精确度控制在0.05mm以下。传统装配都是通过人工做的卡槽卡住背板，再由人工直接安装，这样的缺点有三：(1)人的手指会有部分接触到液晶屏幕的安装面，造成屏幕的污损；(2)安装精度达不到要求，废品率高；(3)需要熟练的操作工人，人工成本大，且人工安装效率低。对于液晶制造业存在的缺陷，即成为本发明研究的方向。

发明内容：

本发明的目的是发明一种借助机器视觉系统在线检测面板中心，适时通过机械手调整至精确安装位置的面板安装桁架机械手及安装方法。

本发明技术方案是这样实现的：

一种面板安装桁架机械手及安装方法，桁架主体包括由立柱支撑的矩形框架，该矩形框架对应边设置有一对X导轨，一Y导轨滑动设置在所述一对X导轨上，Z导轨经滑块定位在该Y导轨上；其特征是：处于一条X导轨的一端设置有撕膜机构、另一端设置有检测机构，另一条X导轨内侧设置有背板输送带；所述背板输送带在安装位设置有定位背板的安装卡槽；所述撕膜机构包括有旋转台和撕膜臂，旋转台具有一能让机械手伸入至底部的开放式搁置框，该搁置框表面设有定位吸盘和传感器，中部通过横轴定位在支架上；所述搁置框在转台电机驱动下，能做往复摆动；撕膜臂包括夹杆、夹嘴、滑块和撕膜电机；所述夹嘴固定在在夹杆上，夹杆与所述横轴平行、端部旋转定位在滑块上，该滑块滑动定位在水平导轨上，并由撕膜电机驱动夹杆水平往复运动，与搁置架协调动作；所述夹杆与滑块间设置一旋转电机，该旋转电机驱动夹杆自转，调节夹嘴夹取方向；所述夹嘴由气动或电动驱动吸合动作；所述Z导轨下端通过纵向轴定位有机械手，该机械手具有水平抓取轴和抓取盘，在抓取盘盘面设置有抓取吸盘，所述水平抓取轴两端对称位置各设置一距离传感器；所述检测机构包括固定在所述矩形框架下侧的线阵相机和标定板，标定板处于下位布置，且与矩形框架边线平行，线阵相机拍摄图像信息通过图像采集卡转换传送给控制系统；上述涉及的动作均由控制系统统一按程序协调控制；基于上述安装桁架，对于液晶屏面板与背板的安装步骤如下：

撕膜过程：人工将液晶面板放置旋转台的搁置框上，传感器检测到面板到位，搁置框上的定位吸盘吸住面板，并旋转至45度位置；撕膜臂动作，夹杆移动至面板上方，旋转夹嘴方向，对准面板边沿的薄膜边沿，而后夹住；由控制系统控制夹杆移动速度和搁置框旋转速度，保持薄膜与面板处于130-145度之间，直至薄膜撕下为止；夹杆和搁置框复位，定位吸盘释放对面板控制；机械手动作，抓取盘从旋转台上方下降，一对距离传感器对面板一条边沿侧面进行测距，借助纵向轴调节使得水平抓取轴与面板一条边沿平行；抓取盘继续下降并伸至搁置框下，借助抓取盘上的抓取吸盘吸住面板，翻转180度正置面板，并经过测量区域，进行测量找中心；

测量过程：机械手将面板移动至标定板上方，设置在标定板上方的光耦传感器产生一触发信号给线阵相机，线阵相机采集正置面板匀速通过标定板的边界数据，并拟合出面板的三条直边，确认面板中心点a；当面板中心点a与抓取盘中心点b不重叠，存在误差通过两点坐标确定，机械手上面板沿X导轨和Y导轨移动至背板对齐的实际坐标，为机械手移动标准坐标加上误差坐标；

安装过程：采用倾斜安装，抓取盘绕水平抓取轴旋转5-10度，当面板、背板、抓取盘在同一坐标系下时，由面板中心点a、抓取盘中心点b以及背板中心点c，利用这三点推导出背板对应抓取盘中心点的d点。借助b点、d点以及面板与背板之间的夹角，利用三角函数计算公式，得出在面板倾斜设定角度时，背板上的安装点e，有了b点和e点，最后让这两点对齐开始安装；安装过程面板与背板夹角逐渐变小，直至为零安装结束，此时，e点与d点重合，也是b点与d点重合。

本发明通过五轴桁架配合线阵相机在线测量，从面板撕下保护膜至安装在背板上，全程无人工干预，尤其通过撕膜臂与旋转台协同作业，保持撕膜快速顺利完成；机械手在抓取面板过程，即完成抓取轴与面板一条边平行调节；机械手在转移面板至线阵相机区域自动完成面板中心的测量；面板采用倾斜安装在背板上，实现无气泡安装。

附图说明：