本發(fā)明涉及玻璃生產(chǎn)裝備制造技術領域，尤其涉及基玻璃生產(chǎn)堆垛技術領域，具體是指一種玻璃堆垛裝置及其控制方法。

背景技術：

近年來，隨著玻璃工業(yè)的長足發(fā)展，自動化生產(chǎn)線在冷端設備的制造中發(fā)展迅速，從自動缺陷檢測裝備到最末端的自動堆垛設備都有了一定程度的發(fā)展。然而目前的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀是玻璃規(guī)格，品種繁多，且產(chǎn)能也日益增加，這就對冷端自動化設備的高效和穩(wěn)定性提出了更高的要求。而堆垛作為冷端制造的關鍵環(huán)節(jié)，其中堆垛規(guī)格、堆垛周期，堆垛精度都否滿足多種厚度玻璃的生產(chǎn)要求將決定冷端制造自動化和智能化的水平，同時也直接影響生產(chǎn)的安全性。

目前在生產(chǎn)線采用的堆垛機可分為三類：水平堆垛機、垂直堆垛機和者機械手。水平堆垛機取片時需要停片，取片速度慢，不適應速度快，尺寸規(guī)格小的玻璃板的堆垛；垂直堆垛機在取片速度、可靠程度，耐用易維護等方面較水平堆垛機表現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢，然而垂直堆垛機只能靜態(tài)取板，且取板周期較長，抓取特殊規(guī)格和等級的玻璃板時，還得增加必要的輔助支線和分片裝置，大大增加了生產(chǎn)過程的繁瑣度，增加了生產(chǎn)的成本費用，降低了實際操作生產(chǎn)的效率；機械手堆垛機，可以與運動的玻璃同步運行，實現(xiàn)動態(tài)抓取玻璃，機械手的柔性控制程度高，路徑可調整和優(yōu)化程度好，程序和升級靈活度高，由于其強大的適應能力和自身的優(yōu)點，機械手應用于冷端堆垛已成為一種趨勢。由于玻璃表面異常光滑，玻璃在移動、包裝、運輸?shù)倪^程中極易滑動錯位或者由于整垛玻璃重心與托盤重心不一致而發(fā)生整體傾覆的危險，這對玻璃堆垛位置的精確度和堆垛整齊度提出了更高的要求，這就需要外部設備給以機械手準確的信息，以保證機械手在工況中實現(xiàn)精準的位姿和動作，以達到生產(chǎn)所需的功能。但在生產(chǎn)過程中實時測量和捕捉玻璃的位置和坐標，將成為限制機械手高效準確堆垛的關鍵技術。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服以上所述的現(xiàn)有技術中的問題，下面提出一種能夠進行精確玻璃堆垛操作的玻璃堆垛裝置及其控制方法。

該玻璃堆垛裝置及其控制方法具體如下：

該玻璃堆垛裝置，包括堆垛機器人和托盤，其主要特點是，所述的堆垛機器人包括機械臂和托盤，所述的機械臂的第一端與一底座相連接，所述的底座使所述的機械臂直立于玻璃抓取區(qū)域，且所述的機械臂的第二端連接有吸盤架，該吸盤架上還固定有氣缸組，所述的氣缸組的活塞桿連接有光電傳感器組，所述的托盤的側邊與所述的流水線的速度方向相平行。

較佳地，所述的氣缸組包括水平氣缸和垂直氣缸，所述的光電傳感器組包括兩個水平光電傳感器和一個垂直光電傳感器，所述的光電傳感器的運動方向和所述的垂直光電傳感器的運動方向所構成的平面與所述的吸盤架所在的平面相互平行，所述的水平光電傳感器均通過一長度為S、且與所述的流水線的速度方向相垂直的水平桿連接于所述的水平氣缸的活塞桿，所述的垂直光電傳感器通過一具有一定長度的、且與所述的流水線的速度方向相垂直的垂直桿連接于所述的垂直氣缸的活塞桿。

較佳地，所述的機械臂通過一與該機械臂活動連接的法蘭盤連接所述的吸盤架。

較佳地，所述的光電傳感器組通過光電支架與所述的氣缸的活塞桿相連接。

較佳地，所述的吸盤架包括多個吸盤。

較佳地，所述的氣缸組和所述的光電傳感器組的安裝與所述的吸盤架相適應。

較佳地，所述的底座包括滑輪，所述的滑輪安裝于所述的底座底部。

該基于上述的裝置實現(xiàn)玻璃堆垛控制的方法，其主要特點是，所述的吸盤架的中心點為一用于校正所述的待抓取玻璃與所述的托盤相對位置的校正中心點，且該控制方法包括以下步驟：

(1)所述的玻璃堆垛裝置通過所述的吸盤架抓取所述的待抓取玻璃；

(2)所述的玻璃堆垛裝置通過所述的氣缸組和所述的光電傳感器組獲取所述的待抓取玻璃相鄰的兩邊邊緣到所述的校正中心點的距離，且所述的玻璃堆垛裝置根據(jù)該距離獲取所述的待抓取玻璃的校正偏移量；

(3)所述的玻璃堆垛裝置通過該校正偏移量對該待抓取玻璃與所述的托盤的相對位置進行校正，并將該待抓取玻璃放入所述的托盤。

較佳地，所述的氣缸組包括水平氣缸和垂直氣缸，所述的光電傳感器組包括兩個水平光電傳感器和一個垂直光電傳感器，所述的水平光電傳感器包括第一水平光電傳感器和第二水平光電傳感器，且所述的第一水平光電傳感器、第二水平光電傳感器的運動方向和所述的垂直光電傳感器的運動方向所構成的平面與所述的吸盤架所在的平面相互平行，所述的水平光電傳感器均通過一長度為S、且與所述的流水線的速度方向相垂直的水平桿連接于所述的水平氣缸的活塞桿，所述的垂直光電傳感器通過一具有一定長度的、且與所述的流水線的速度方向相垂直的垂直桿連接于所述的垂直氣缸的活塞桿，且所述的步驟(2)的具體步驟為：

(2.1)所述的氣缸組驅動其活塞桿上連接的光電傳感器組從所述的光電傳感器所在的初始位置運動，以檢測所述的待抓取玻璃的邊緣；

(2.2)所述的光電傳感器將檢測到待抓取玻璃邊緣的光電信號傳送給所述的玻璃堆垛裝置，所述的玻璃堆垛裝置控制所述的氣缸組停止驅動其活塞桿運動，并分別記錄當前所述的垂直光電傳感器的第一位移H₁、所述的第一水平光電傳感器的第二位移H₂、所述的第二水平光電傳感器的第三位移H₃；

(2.3)所述的玻璃堆垛裝置根據(jù)所述的第二位移H₂、第三位移H₃以及所述的水平桿的長度S、按以下公式獲取校正角θ：

θ＝arctan((H₂-H₃)÷S)；

其中，所述的θ為所述的校正角，所述的H₂為所述的第二位移，所述的H₃為所述的第三位移，所述的S為所述的水平桿的長度；

(2.4)所述的玻璃堆垛裝置按以下公式獲取所述的校正后坐標：

其中所述的x₁為所述的垂直傳感器與所述的校正中心點之間的距離；所述的y₂為所述的第二水平光電傳感器與所述的校正中心點之間的距離；所述的X₁為校正后所述的垂直傳感器與所述的校正中心點之間的距離；所述的Y₂為校正后所述的第二水平光電傳感器與所述的校正中心點之間的距離；

(2.5)所述的玻璃堆垛裝置根據(jù)以下公式獲取所述的校正偏移量：

Δy＝H₃-Y₂+L₂；

Δx＝H₁-X₁+L₁；

其中，所述的Δy為所述的水平光電傳感器的校正偏移量；所述的Δx為所述的垂直光電傳感器的校正偏移量；所述的H₃為所述的第三位移，所述的H₁為第一位移；所述的Y₂為校正后所述的第二水平光電傳感器與所述的校正中心點之間的距離，所述的X₁為校正后所述的垂直傳感器與所述的校正中心點之間的距離，所述的L₁為所述的校正中心點與所述的垂直光電傳感器初始位置之間的距離，所述的L₂為所述的校正中心點到所述的水平光電傳感器初始位置之間的距離。

采用了該種玻璃堆垛裝置及其控制方法，由于其使用三組光電傳感器對該待抓取玻璃的相對位置進行檢測，并可以通過該光電傳感器組進行相對位置校正，以確保其進行堆垛時與托盤的相對位置是合宜的，在進一步提高堆垛質量的同時，保證施工的可靠性，提高生產(chǎn)效率，從而為玻璃生產(chǎn)線裝備制造和產(chǎn)業(yè)自動化升級提供了全新的施工技術和方法。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的玻璃堆垛裝置的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明的玻璃堆垛裝置的光電傳感器安裝布局示意圖。

圖3為本發(fā)明的玻璃堆垛裝置的旋轉過程中坐標變換示意圖。

附圖標記

1 堆垛機器人

2 吸盤架

3 水平氣缸

4 水平光電支架

5 第一水平光電傳感器

6 玻璃

7 吸盤

8 垂直光電支架

9 垂直光電傳感器

10 托盤

11 法蘭盤

12 第二水平光電傳感器

13 垂直氣缸

H₁ 垂直光電傳感器的第一位移

H₂ 第一水平光電傳感器的第二位移

H₃ 第二水平光電傳感器的第三位移

具體實施方式

為了更好的說明本發(fā)明的技術內(nèi)容，特舉以下具體實施例來進一步說明。

請參閱圖1，該玻璃堆垛裝置，包括堆垛機器人和托盤，其主要特點是，所述的堆垛機器人包括機械臂和托盤，所述的機械臂的第一端與一底座相連接，所述的底座使所述的機械臂直立于玻璃抓取區(qū)域，且所述的機械臂的第二端連接有吸盤架，該吸盤架上還固定有氣缸組，所述的氣缸組的活塞桿連接有光電傳感器組，所述的托盤的側邊與所述的流水線的速度方向相平行。

所述的氣缸組包括水平氣缸和垂直氣缸，所述的光電傳感器組包括兩個水平光電傳感器和一個垂直光電傳感器，所述的光電傳感器的運動方向和所述的垂直光電傳感器的運動方向所構成的平面與所述的吸盤架所在的平面相互平行，所述的水平光電傳感器均通過一長度為S、且與所述的流水線的速度方向相垂直的水平桿連接于所述的水平氣缸的活塞桿，所述的垂直光電傳感器通過一具有一定長度的、且與所述的流水線的速度方向相垂直的垂直桿連接于所述的垂直氣缸的活塞桿。

所述的機械臂通過一與該機械臂活動連接的法蘭盤連接所述的吸盤架。

所述的光電傳感器組通過光電支架與所述的氣缸的活塞桿相連接。

所述的吸盤架包括多個吸盤。

所述的氣缸組和所述的光電傳感器組的安裝與所述的吸盤架相適應。

所述的底座包括滑輪，所述的滑輪安裝于所述的底座底部。

該根據(jù)以上所述的玻璃堆垛裝置的控制方法，其主要特點是，所述的吸盤架的中心點為一用于校正所述的待抓取玻璃與所述的托盤相對位置的校正中心點，且該控制方法包括以下步驟：

(1)所述的玻璃堆垛裝置通過所述的吸盤架抓取所述的待抓取玻璃；

(2)所述的玻璃堆垛裝置通過所述的氣缸組和所述的光電傳感器組獲取所述的待抓取玻璃相鄰的兩邊邊緣到所述的校正中心點的距離，且所述的玻璃堆垛裝置根據(jù)該距離獲取所述的待抓取玻璃的校正偏移量；

(3)所述的玻璃堆垛裝置通過該校正偏移量對該待抓取玻璃與所述的托盤的相對位置進行校正，并將該待抓取玻璃放入所述的托盤。

所述的氣缸組包括水平氣缸和垂直氣缸，所述的光電傳感器組包括兩個水平光電傳感器和一個垂直光電傳感器，所述的水平光電傳感器包括第一水平光電傳感器和第二水平光電傳感器，且所述的第一水平光電傳感器、第二水平光電傳感器的運動方向和所述的垂直光電傳感器的運動方向所構成的平面與所述的吸盤架所在的平面相互平行，所述的水平光電傳感器均通過一長度為S、且與所述的流水線的速度方向相垂直的水平桿連接于所述的水平氣缸的活塞桿，所述的垂直光電傳感器通過一具有一定長度的、且與所述的流水線的速度方向相垂直的垂直桿連接于所述的垂直氣缸的活塞桿，且所述的步驟(2)的具體步驟為：

(2.1)所述的氣缸組驅動其活塞桿上連接的光電傳感器組從所述的光電傳感器所在的初始位置運動，以檢測所述的待抓取玻璃的邊緣；

(2.2)所述的光電傳感器將檢測到待抓取玻璃邊緣的光電信號傳送給所述的玻璃堆垛裝置，所述的玻璃堆垛裝置控制所述的氣缸組停止驅動其活塞桿運動，并分別記錄當前所述的垂直光電傳感器的第一位移H₁、所述的第一水平光電傳感器的第二位移H₂、所述的第二水平光電傳感器的第三位移H₃；

(2.3)所述的玻璃堆垛裝置根據(jù)所述的第二位移H₂、第三位移H₃以及所述的水平桿的長度S、按以下公式獲取校正角θ：

θ＝arctan((H₂-H₃)÷S)；

其中，所述的θ為所述的校正角，所述的H₂為所述的第二位移，所述的H₃為所述的第三位移，所述的S為所述的水平桿的長度；

(2.4)所述的玻璃堆垛裝置按以下公式獲取所述的校正后坐標：

其中所述的x₁為所述的垂直傳感器與所述的校正中心點之間的距離；所述的y₂為所述的第二水平光電傳感器與所述的校正中心點之間的距離；所述的X₁為校正后所述的垂直傳感器與所述的校正中心點之間的距離；所述的Y₂為校正后所述的第二水平光電傳感器與所述的校正中心點之間的距離；

(2.5)所述的玻璃堆垛裝置根據(jù)以下公式獲取所述的校正偏移量：

Δy＝H₃-Y₂+L₂；

Δx＝H₁-X₁+L₁；

其中，所述的Δy為所述的水平光電傳感器的校正偏移量；所述的Δx為所述的垂直光電傳感器的校正偏移量；所述的H₃為所述的第三位移，所述的H₁為第一位移；所述的Y₂為校正后所述的第二水平光電傳感器與所述的校正中心點之間的距離，所述的X₁為校正后所述的垂直傳感器與所述的校正中心點之間的距離，所述的L₁為所述的校正中心點與所述的垂直光電傳感器初始位置之間的距離，所述的L₂為所述的校正中心點到所述的水平光電傳感器初始位置之間的距離。

請參閱圖2，在一種具體實施例中，針對吸盤架2和玻璃6的形狀特征，將兩組水平光電傳感器布置在同一橫架上，并在橫架上保持一定間距S，橫架是固定在水平光電支架4上的，水平光電支架4與水平氣缸3活塞桿相連，而氣缸的缸筒是固定在吸盤架上的，這樣在測量的過程中，缸筒保持不動，活塞桿帶動光電支架4運動，使得光電傳感器通過活塞桿的伸出和縮回測量玻璃6邊的距離。垂直光電支架8的安裝方式與水平光電支架4一樣，第三組光電傳感器布置在橫架上的兩組光電傳感器所構成直線的垂直方向上，用以測量玻璃6在X，Y方向距離的測量裝置，且有共同的運動和測量邏輯。該裝置由氣缸的伸縮動作作為驅動，且可以精確計算出玻璃6在X，Y坐標系中繞Z旋轉的角度θ以及玻璃堆垛時的X偏移和Y偏移。

水平光電支架4與氣缸活塞桿相連，而氣缸的缸筒是固定在吸盤架上的，這樣在測量的過程中，缸筒保持不動，活塞桿帶動光電支架運動，使得光電傳感器通過活塞桿的伸出和縮回測量玻璃6邊到所述的校正中心點的距離。第三組垂直光電傳感器直接固定在垂直光電支架8上，同樣的，垂直光電支架8的安裝方式與水平光電支架4一樣，且有共同的運動和測量邏輯，在與所述的吸盤架2所在平面平行的平面上也具有一垂直于水平光電傳感器所連接的氣缸的另一氣缸。水平光電支架4和垂直光電支架8在空間上保持垂直，這樣確保第三組光電布置在橫架上兩組光電所形成直線的垂直方向上，為了避免水平光電支架4和垂直光電支架8在運動的過程中互不干涉，并且綜合考慮玻璃6尺寸最小邊界，確定水平光電支架4和垂直光電支架8的最終位置，這樣三組光電傳感器形成了可以測量玻璃6的X，Y方向距離的測量裝置。

光電傳感器通過氣缸組帶動活塞桿伸出和縮回，檢測玻璃6的有無，確定玻璃6邊到起點的距離，為了避免其他障礙物的對光電傳感器的遮擋而造成對檢測玻璃6距離的影響，光電開關在安裝的過程中要避開吸盤架上其他部件對光電傳感器的遮擋，同時測量過程中也要注意其他障礙物的干擾。這樣就獲得了三個測量值，第一水平光電傳感器5的第二位移、第二水平光電傳感器12的第三位移和垂直光電傳感器9的第一位移。玻璃6從流水線上以一定的速度傳輸過來，由于流水線的制造誤差和施工過程中機器振動帶來的誤差，導致玻璃6邊始終與玻璃6的速度方向存在一定的角度θ，再加上光電傳感器的測量誤差，此時第二位移始終不等于第三位移。

請參閱圖3，玻璃6從流水線傳輸?shù)蕉讯鈾C器人1的抓取區(qū)域，此時堆垛機器人1同步玻璃6運動，依靠吸盤將玻璃6水平吸起，然后利用光電傳感器進行測量。測量完畢后，進行測量值處理，然后堆垛機器人1依靠處理后的坐標值將玻璃6堆垛到托盤10上，托盤10盤面一般是規(guī)則的正方形或者長方形，在實際生產(chǎn)過程中，托盤10的放置位置也是保證其中一邊是與流水線的速度方向平行。玻璃6要保證居中放置在托盤10上，工藝流程如下：由于堆垛機器人1抓起的玻璃6時存在一定的角度θ，通過堆垛機器人1向反方向或正方向旋轉θ，保證玻璃6邊和托盤10邊平行；移動該玻璃6的經(jīng)計算所得的校正偏移量，在托盤10上居中放置玻璃6。

校正時坐標系的選?。涸跈C械臂的法蘭盤11水平的狀態(tài)下，選取過某點的水平面為基準面，玻璃6流水線速度方向為坐標Y軸線，Y軸線要定義在基準面內(nèi)，第一水平光電傳感器5和第二水平光電傳感器12的連線也定義在基準面內(nèi)，且與Y軸線垂直，堆垛機器人1的法蘭盤11圓心為原點，Y軸線的垂線為X軸線。

堆垛機器人1旋轉前的坐標系統(tǒng)為XOY，旋轉后的坐標系統(tǒng)為xoy。旋轉前坐標系統(tǒng)XOY與旋轉后坐標系統(tǒng)xoy之間的坐標變換采用相似變換法，使一個坐標系下的點經(jīng)過平移、旋轉和尺度因子改正，變換到新的坐標系下。變換方程為：

其中θ為x軸旋轉到軸X的角度，可規(guī)定逆時針為正方向，x₀,y₀為平移量，k為尺度因子。由于堆垛機器人1旋轉前后原點保持不變，故參量x₀,y₀均為0。

θ的計算由以下可得：

θ＝arctan((H₂-H₃)÷S)；

其中H₂為第一水平光電傳感器5的測量距離，H₃為第二水平光電傳感器12的測量距離，S為兩組水平光電傳感器連線的距離。堆垛機器人1校正旋轉后的光電傳感器的坐標，需要在校正旋轉前的坐標系中表示，堆垛基準點的坐標系各軸是與旋轉前坐標系XOY相應各軸平行的。

為了保證計算的準確性，在玻璃6在長、寬方向上各取一個測量點作為計算點，堆垛機器人1吸起玻璃6時，獲得旋轉前垂直光電傳感器9的測量點的坐標值和第二水平光電傳感器12的測量點的坐標值，通過坐標變換得到這兩個點在旋轉前坐標系中的坐標值，然后與基準點的值做差，最終獲得該玻璃6在校正時應有的X軸和Y軸偏移，傳遞給機械臂，確定機械臂最終的位置。

水平光電支架4和垂直光電支架8在空間上保持垂直，這樣確保第三組光電傳感器布置在橫架上兩組光電所形成直線的垂直方向上，為了避免水平光電支架4和垂直光電支架8在運動的過程中互不干涉，并且綜合考慮玻璃6尺寸最小邊界，確定水平光電支架4和垂直光電支架8的最終位置，這樣三組光電傳感器形成了可以測量玻璃6的X，Y方向距離的測量裝置。

采用了該種玻璃堆垛裝置及其控制方法，由于其使用三組光電傳感器對該待抓取玻璃6的相對位置進行檢測，并可以通過該光電傳感器組進行相對位置校正，以確保其進行堆垛時與托盤10的相對位置是合宜的，在進一步提高堆垛質量的同時，保證施工的可靠性，提高生產(chǎn)效率，從而為玻璃生產(chǎn)線裝備制造和產(chǎn)業(yè)自動化升級提供了全新的施工技術和方法。

在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應被認為是說明性的而非限制性的。