本發(fā)明涉及教學(xué)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種多功能工業(yè)機(jī)器人教學(xué)工作站。

背景技術(shù)：

目前，工業(yè)機(jī)器人在自動化生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用逐漸普及，特別是隨著《中國制造2025》規(guī)劃全面鋪開，工業(yè)機(jī)器人操作編程人員在制造行業(yè)的需求逐漸提升。各中高職院校承擔(dān)著輸送和培養(yǎng)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用人才的重要責(zé)任，對工業(yè)機(jī)器人的技能培養(yǎng)也越來越重要。但目前相關(guān)的教學(xué)設(shè)備十分匱乏，而已有的工業(yè)機(jī)器人教學(xué)設(shè)備僅針對某一工藝功能或加工過程，且結(jié)構(gòu)分散，整體性和緊湊性差，自動化集成度低，不能充分滿足教學(xué)需求。

綜上所述，急需一種集多功能于一體，能夠充分滿足教學(xué)需求，結(jié)構(gòu)整體性和緊湊性好，自動化集成度高的多功能工業(yè)機(jī)器人教學(xué)工作站。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明提供一種集多功能于一體，能夠充分滿足教學(xué)需求，結(jié)構(gòu)整體性和緊湊性好，自動化集成度高的多功能工業(yè)機(jī)器人教學(xué)工作站。

(二)技術(shù)方案

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

一種多功能工業(yè)機(jī)器人教學(xué)工作站，包括具有工作臺面的工作臺柜和工業(yè)機(jī)器人示教器，所述工作臺面上安裝有工業(yè)機(jī)器人本體、涂膠單元、碼垛單元、視覺檢測單元、裝配單元和監(jiān)視系統(tǒng)，所述工作臺柜的內(nèi)部安裝有工業(yè)機(jī)器人控制器，所述工業(yè)機(jī)器人控制器分別與工業(yè)機(jī)器人本體、視覺檢測單元和裝配單元連接；

所述工業(yè)機(jī)器人示教器與工業(yè)機(jī)器人控制器通信連接；

所述監(jiān)視系統(tǒng)包括監(jiān)視攝像裝置和與監(jiān)視攝像裝置連接的監(jiān)視顯示裝置，所述監(jiān)視攝像裝置用于拍攝工作臺柜及工作站的操作情況，并實(shí)時(shí)傳輸至監(jiān)視顯示裝置進(jìn)行顯示；

所述視覺檢測單元包括視覺檢測控制器和與視覺檢測控制器連接的視覺檢測顯示裝置；

所述視覺檢測控制器與工業(yè)機(jī)器人控制器連接，用于檢測物料的顏色、輪廓、尺寸數(shù)據(jù)及對吸盤工具吸取物料的位置，并將數(shù)據(jù)信息及位置信息傳輸至工業(yè)機(jī)器人控制器；

所述工業(yè)機(jī)器人控制器接收視覺檢測結(jié)果并輸出至視覺檢測顯示裝置進(jìn)行顯示；

還包括物料單元，所述物料單元包括原料平臺、芯片物料和蓋板物料，所述原料平臺安裝在工作臺面上，芯片物料和蓋板物料均放置在原料平臺上。

作為本發(fā)明的多功能工業(yè)機(jī)器人教學(xué)工作站的一種改進(jìn)方案，所述裝配單元包括芯片裝配位平臺，所述芯片裝配位平臺上放置有PCB板，所述工業(yè)機(jī)器人本體在芯片裝配位平臺處動作，以完成芯片物料和蓋板物料在PCB板上的裝配。

作為本發(fā)明的多功能工業(yè)機(jī)器人教學(xué)工作站的一種改進(jìn)方案，還包括螺絲供料單元，所述螺絲供料單元安裝在工作臺面上，用于將螺絲頂出取螺絲位置。

作為本發(fā)明的多功能工業(yè)機(jī)器人教學(xué)工作站的一種改進(jìn)方案，還包括工具快換系統(tǒng)，所述工具快換系統(tǒng)包括機(jī)器人連接端、快換工具和工具連接端；

所述機(jī)器人連接端的一端可拆卸地連接在工業(yè)機(jī)器人本體的末端；

所述快換工具包括均通過工具支架安裝在工作臺面上的涂膠工具、夾爪工具、吸盤工具和鎖螺絲工具，分別用于完成模擬工業(yè)機(jī)器人涂膠、碼垛物料夾取、吸取芯片和蓋板物料、以及吸取螺絲并裝配鎖緊的操作；

所述工具連接端的一端與快換工具連接，所述工具連接端的另一端可拆卸地連接在機(jī)器人連接端的另一端。

作為本發(fā)明的多功能工業(yè)機(jī)器人教學(xué)工作站的一種改進(jìn)方案，所述涂膠單元包括安裝在工作臺面上的拱形面板，所述拱形面板上貼設(shè)有軌跡貼紙，所述軌跡貼紙上印制有涂膠軌跡。

作為本發(fā)明的多功能工業(yè)機(jī)器人教學(xué)工作站的一種改進(jìn)方案，所述碼垛單元包括安裝在工作臺面上的碼垛起始平臺和碼垛終止平臺，所述碼垛起始平臺上放置有碼垛物料。

作為本發(fā)明的多功能工業(yè)機(jī)器人教學(xué)工作站的一種改進(jìn)方案，所述工作臺面的外周排布有若干個(gè)線槽。

作為本發(fā)明的多功能工業(yè)機(jī)器人教學(xué)工作站的一種改進(jìn)方案，所述工作臺柜的底部設(shè)置有若干個(gè)萬向滾輪。

(三)有益效果

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供了一種多功能工業(yè)機(jī)器人教學(xué)工作站，該教學(xué)工作站將工業(yè)機(jī)器人控制器、工業(yè)機(jī)器人本體、涂膠單元、碼垛單元、視覺檢測單元、裝配單元和監(jiān)視系統(tǒng)集中安裝在一臺工作臺柜上，通過工業(yè)機(jī)器人示教器實(shí)際操作模擬工業(yè)機(jī)器人在3C行業(yè)中的真實(shí)應(yīng)用，使教學(xué)內(nèi)容與就業(yè)內(nèi)容接軌，充分滿足學(xué)校對學(xué)生開展工業(yè)機(jī)器人教育的需求，整個(gè)工業(yè)機(jī)器人教學(xué)工作站不僅結(jié)構(gòu)整體性和緊湊性良好，而且能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的自主作業(yè)，自動化集成度高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的多功能工業(yè)機(jī)器人教學(xué)工作站的立體一；

圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的多功能工業(yè)機(jī)器人教學(xué)工作站的立體圖二；

圖3是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的工作臺柜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1、工作臺柜；2、門；3、線槽；4、萬向滾輪；5、機(jī)器人連接端；6、工具連接端；7、涂膠工具；8、夾爪工具；9、吸盤工具；10、鎖螺絲工具；11、工具支架；12、拱形面板；13、工業(yè)機(jī)器人控制器；14、碼垛起始平臺；15、碼垛終止平臺；16、碼垛物料；17、原料平臺；18、芯片物料；19、蓋板物料；20、視覺檢測單元；21、視覺檢測控制器；22、芯片裝配位平臺；23、PCB板；29、監(jiān)視攝像頭；30、攝像頭支架；31、監(jiān)視器；32、監(jiān)視器支架；33、工業(yè)機(jī)器人本體；34、視覺檢測結(jié)果顯示屏；36、螺絲供料單元。

具體實(shí)施方式

為了更好的解釋本發(fā)明，以便于理解，下面結(jié)合附圖，通過具體實(shí)施方式，對本發(fā)明作詳細(xì)描述。

本實(shí)施例提出一種優(yōu)選的多功能工業(yè)機(jī)器人教學(xué)工作站，如圖1至圖3所示，該工業(yè)機(jī)器人教學(xué)工作站包括具有工作臺面的工作臺柜1、工業(yè)機(jī)器人本體33、工業(yè)機(jī)器人控制器13、工業(yè)機(jī)器人示教器、工具快換系統(tǒng)、涂膠單元、碼垛單元、異形芯片原料單元、視覺檢測單元20、異形芯片裝配單元、螺絲供料單元36、監(jiān)視系統(tǒng)等組件。

本實(shí)施例的工作臺柜1的側(cè)面開設(shè)有門2，工作臺柜1的內(nèi)部可儲物。工作臺柜1上表面的工作臺面外周設(shè)置有線槽3，能夠方便各電纜線的布局。為了方便工作臺柜1的整體移動，工作臺柜1的底部設(shè)置有若干個(gè)萬向滾輪4，可以使教學(xué)者更全面的觀察設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作過程，提升教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。上述的工業(yè)機(jī)器人本體33、工具快換系統(tǒng)、涂膠單元、碼垛單元、視覺檢測單元20、異形芯片裝配單元、螺絲供料單元36和監(jiān)視系統(tǒng)均安裝在工作臺面上。工業(yè)機(jī)器人控制器13安裝在工作臺柜1的內(nèi)部。工業(yè)機(jī)器人控制器13分別與工業(yè)機(jī)器人本體33、視覺檢測單元20和異形芯片裝配單元連接。工業(yè)機(jī)器人本體33由工業(yè)機(jī)器人控制器13控制完成指定動作。工業(yè)機(jī)器人示教器與工業(yè)機(jī)器人控制器13通信連接，間接控制工業(yè)機(jī)器人本體33運(yùn)動。工業(yè)機(jī)器人示教器具有存儲有工業(yè)機(jī)器人本體33動作指令的存儲模塊，可以存檔某一運(yùn)動指令到工業(yè)機(jī)器人控制器13中，并且可反復(fù)調(diào)取存檔的運(yùn)動指令使工業(yè)機(jī)器人本體33執(zhí)行相應(yīng)運(yùn)動。

具體的，工業(yè)機(jī)器人示教器的存儲模塊中存檔有一系列工業(yè)機(jī)器人本體33的動作指令文件，動作指令文件可以通過工業(yè)機(jī)器人示教器直接輸入并編輯，也可以通過在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行的離線編程軟件進(jìn)行編制，并通過U盤等存儲介質(zhì)或網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦I(yè)機(jī)器人控制器13中，控制工業(yè)機(jī)器人本體33完成指定動作。工業(yè)機(jī)器人本體33在涂膠單元、碼垛單元和裝配單元處動作，以分別完成物料涂膠、碼垛和裝配工藝。

工具快換系統(tǒng)包括機(jī)器人連接端5、快換工具和工具連接端6。機(jī)器人連接端5的一端可拆卸地連接在工業(yè)機(jī)器人本體33的末端?？鞊Q工具包括涂膠工具7、夾爪工具8、吸盤工具9和鎖螺絲工具10四件機(jī)器人操作工具，以上四件操作工具分別用于完成模擬工業(yè)機(jī)器人涂膠、碼垛物料夾取、吸取芯片和蓋板物料、以及吸取螺絲并裝配鎖緊的操作，且均通過工具支架11安裝在工作臺面上。工具連接端6的一端與快換工具固定連接，工具連接端6的另一端可拆卸地連接在機(jī)器人連接端5的另一端，如此實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人本體33末端不同操作工具的更換，方便實(shí)用。

涂膠單元包括安裝在工作臺面上的拱形面板12，拱形面板12上貼設(shè)有軌跡貼紙，軌跡貼紙上印制有涂膠軌跡。由于涂膠軌跡包括不同形狀的產(chǎn)品外殼圖形，因此，涂膠單元整體模擬了各種形狀的3D輪廓線，適用范圍廣。

碼垛單元包括安裝在工作臺面上的碼垛起始平臺14和碼垛終止平臺15，碼垛起始平臺14上放置有碼垛物料16。

該工業(yè)機(jī)器人教學(xué)工作站還包括異形芯片原料單元，異形芯片原料單元包括原料平臺17、芯片物料18和蓋板物料19，原料平臺17安裝在工作臺面上。顏色、輪廓、尺寸和功能不同的異形芯片物料18以及蓋板物料19放置于原料平臺17上。

視覺檢測單元20為工業(yè)級智能視覺系統(tǒng)，其包括視覺檢測控制器21和視覺檢測結(jié)果顯示屏34，視覺檢測控制器21和視覺檢測結(jié)果顯示屏34均與工業(yè)機(jī)器人控制器13連接。視覺檢測控制器21可用來檢測異形芯片及蓋板物料19的顏色、輪廓、尺寸等數(shù)據(jù)，同時(shí)可對吸盤工具9吸取物料的位置進(jìn)行判斷，并將視覺檢測結(jié)果傳輸至工業(yè)機(jī)器人控制器13。工業(yè)機(jī)器人控制器13接收視覺檢測結(jié)果并輸出至視覺檢測結(jié)果顯示屏34，同時(shí)根據(jù)檢測信號控制工業(yè)機(jī)器人本體33是否進(jìn)入異形芯片裝配功能模塊進(jìn)行裝配工作。其中，視覺檢測結(jié)果顯示屏34顯示視覺檢測結(jié)果，以供操作人員一目了然的查看，方便快捷。

異形芯片裝配單元包含多個(gè)芯片裝配工位，每個(gè)芯片裝配工位包括芯片裝配位平臺22，芯片裝配位平臺22上放置有PCB板23，工業(yè)機(jī)器人本體33在芯片裝配位平臺22處動作，以完成芯片物料18和蓋板物料19在PCB板23上的裝配。

螺絲供料單元36安裝在工作臺面上，螺絲供料單元36供電后可將一枚螺絲頂出至取螺絲位置，在鎖螺絲工具10將螺絲取出后，自動再次將一枚螺絲頂出至取螺絲位置。

監(jiān)視系統(tǒng)包括監(jiān)視攝像頭29和與監(jiān)視攝像頭29電連接的監(jiān)視器31。監(jiān)視器31通過監(jiān)視器支架32安裝在工作臺面上。監(jiān)視攝像頭29通過攝像頭支架30安裝在工作臺面上，可拍攝工作臺柜1及周邊一定范圍內(nèi)的人員及設(shè)備操作情況，并實(shí)時(shí)傳輸?shù)奖O(jiān)視器31進(jìn)行顯示。

本實(shí)施例以3C行業(yè)典型的工藝應(yīng)用為背景，能夠支持工業(yè)機(jī)器人完成異形芯片的分揀、異形芯片在PCB板23上的裝配以及裝配產(chǎn)品的后續(xù)涂膠、碼垛工序操作，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人操作、鉗工裝配、電工電子、PLC應(yīng)用、氣動控制、視覺檢測等技能要點(diǎn)的教學(xué)。

通過上述組件間控制信號的交互共可形成五個(gè)功能模塊：涂膠功能模塊、碼垛功能模塊、視覺檢測功能模塊、異形芯片裝配功能模塊和操作監(jiān)控模塊。各模塊工作方法如下：

1、涂膠功能模塊

A、工業(yè)機(jī)器人的涂膠動作指令可由離線編程軟件編程生成程序文本并通過可插拔存儲介質(zhì)(U盤)導(dǎo)入到工業(yè)機(jī)器人控制器13中存檔；

B、工業(yè)機(jī)器人控制器13根據(jù)離線編程導(dǎo)入的動作指令控制工業(yè)機(jī)器人本體33將涂膠工具7安裝至工業(yè)機(jī)器人本體33的末端；

C、工業(yè)機(jī)器人控制器13根據(jù)離線編程導(dǎo)入的動作指令控制工業(yè)機(jī)器人本體33帶動涂膠工具7根據(jù)涂膠單元的涂膠軌跡沿軌跡行進(jìn)，模擬涂膠工藝；

D、完成所有沿涂膠軌跡行進(jìn)動作后，工業(yè)機(jī)器人控制器13根據(jù)離線編程導(dǎo)入的動作指令控制工業(yè)機(jī)器人本體33將涂膠工具7放回工具支架11上并復(fù)位。

2、碼垛功能模塊

A、工業(yè)機(jī)器人的碼垛動作指令可由離線編程軟件編程生成程序文本并通過可插拔存儲介質(zhì)(U盤)導(dǎo)入到工業(yè)機(jī)器人控制器13中存檔；

B、工業(yè)機(jī)器人控制器13控制根據(jù)離線編程導(dǎo)入的動作指令工業(yè)機(jī)器人本體33將夾爪工具8安裝至工業(yè)機(jī)器人本體33的末端；

C、工業(yè)機(jī)器人控制器13根據(jù)離線編程導(dǎo)入的動作指令控制工業(yè)機(jī)器人本體33使用夾爪工具13將碼垛起始平臺14上的碼垛物料16抓取移動至碼垛終止平臺15，模擬碼垛工藝；

D、完成所有碼垛動作后，工業(yè)機(jī)器人控制器13根據(jù)離線編程導(dǎo)入的動作指令控制工業(yè)機(jī)器人本體33將夾爪工具8放回工具支架11上并復(fù)位。

3、視覺檢測功能模塊

A、工業(yè)機(jī)器人配合視覺檢測單元20的動作指令可由工業(yè)機(jī)器人示教器輸入到工業(yè)機(jī)器人控制器13中存檔；

B、工業(yè)機(jī)器人控制器13控制工業(yè)機(jī)器人本體33將吸盤工具9安裝至工業(yè)機(jī)器人本體33的末端；

C、工業(yè)機(jī)器人控制器13控制工業(yè)機(jī)器人本體33使用吸盤工具9將原料平臺17上的芯片物料18吸取，移動至智能視覺系統(tǒng)位置進(jìn)行視覺檢測，檢測過程中工業(yè)機(jī)器人本體33在檢測位置等待檢測結(jié)果；

D、視覺檢測控制器21將檢測到的芯片顏色、輪廓、尺寸等數(shù)據(jù)信息傳輸至視覺檢測結(jié)果顯示屏34；

E、視覺檢測控制器21將芯片特征信息和吸盤工具9吸取芯片的位置信號傳輸至工業(yè)機(jī)器人控制器13，工業(yè)機(jī)器人控制器13根據(jù)檢測信號判斷下一步動作；

F、若檢測信號顯示PCB板23需要裝配此芯片，則工業(yè)機(jī)器人控制器13控制工業(yè)機(jī)器人本體33進(jìn)入異形芯片裝配功能模塊進(jìn)行裝配工作；

G、若檢測信號顯示PCB板23無需裝配此芯片，則工業(yè)機(jī)器人控制器13控制工業(yè)機(jī)器人本體33丟棄此芯片，重新執(zhí)行C-E步驟，直至芯片分揀正確。

4、異形芯片裝配功能模塊

A、工業(yè)機(jī)器人裝配芯片的動作指令可由工業(yè)機(jī)器人示教器輸入到工業(yè)機(jī)器人控制器13中存檔；

B、工業(yè)機(jī)器人控制器13控制工業(yè)機(jī)器人本體33由視覺檢測位置移動至芯片裝配位平臺22位置，根據(jù)吸盤吸取芯片的位置信息計(jì)算吸盤工具落點(diǎn)，以準(zhǔn)確地將芯片裝配至PCB板23的芯片槽中；

C、工業(yè)機(jī)器人控制器13需判斷PCB板23上多個(gè)不同異形芯片是否全部裝配完畢；

D、如未完成所有芯片裝配工作，工業(yè)機(jī)器人控制器13控制工業(yè)機(jī)器人本體33由芯片裝配位平臺22位置移動至原料平臺17位置，重復(fù)視覺檢測功能模塊中C-G步驟和本功能模塊的B-C步驟，直至完成所有芯片的分揀裝配；

E、工業(yè)機(jī)器人控制器13控制工業(yè)機(jī)器人本體33移動至原料平臺17位置吸取蓋板，蓋板進(jìn)入視覺檢測功能模塊，視覺檢測控制器21將吸盤工具9吸取蓋板的位置信號傳輸至工業(yè)機(jī)器人控制器13；

F、工業(yè)機(jī)器人控制器13控制工業(yè)機(jī)器人本體33由視覺檢測位置移動至芯片裝配位平臺22位置，根據(jù)吸盤吸取蓋板的位置信息計(jì)算吸盤工具落點(diǎn)，以準(zhǔn)確地將蓋板落至PCB板23上；

G、工業(yè)機(jī)器人控制器13控制工業(yè)機(jī)器人本體33將吸盤工具9放回工具支架11上，裝上鎖螺絲工具10，移動至螺絲供料單元36拾取螺絲；

H、工業(yè)機(jī)器人控制器13控制工業(yè)機(jī)器人本體33將螺絲裝配到蓋板并打緊，最終完成產(chǎn)品安裝工作；

I、完成所有裝配動作后，工業(yè)機(jī)器人控制器13控制工業(yè)機(jī)器人本體33將鎖螺絲工具10放回工具支架11上并復(fù)位。

5、操作監(jiān)控模塊

監(jiān)視攝像頭29拍攝工作臺柜1及周邊一定范圍內(nèi)的人員及設(shè)備操作情況，實(shí)時(shí)傳遞到監(jiān)視器31進(jìn)行顯示，供教學(xué)人員查看。

本實(shí)施例的多功能工業(yè)機(jī)器人教學(xué)工作站將工業(yè)機(jī)器人控制器、工業(yè)機(jī)器人本體、物料單元、涂膠單元、碼垛單元、視覺檢測單元、異形芯片裝配單元、螺絲供料單元和監(jiān)視系統(tǒng)等集中安裝在一臺工作臺柜上，通過工業(yè)機(jī)器人示教器實(shí)際操作模擬工業(yè)機(jī)器人在3C行業(yè)中的真實(shí)應(yīng)用，使教學(xué)內(nèi)容與就業(yè)內(nèi)容接軌，充分滿足學(xué)校對學(xué)生開展工業(yè)機(jī)器人教育的需求，整個(gè)工業(yè)機(jī)器人教學(xué)工作站不僅結(jié)構(gòu)整體性和緊湊性良好，而且能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的自主作業(yè)，自動化集成度高。

以上結(jié)合具體實(shí)施方式描述了本發(fā)明的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉專绢I(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它具體實(shí)施方式，這些方式都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。