液晶玻璃基板装载偏差自动消除系统设计

2018-11-05吴彦冰穆美强苏记华张云晓李青

江苏建材 2018年5期

吴彦冰，穆美强，苏记华，张云晓，李青 ,2

（1．郑州旭飞光电科技有限公司，河南郑州 450000；2．平板显示玻璃技术和装备国家工程实验室，河北石家庄 050035）

0 引言

在液晶玻璃基板生产行业，使用工业机器人进行产品的包装技术已经非常普遍，这就要求上游厂家在包装产品过程中的精度，特别是产品装载到A型架上的一致性好，才能保证下游厂家顺利将玻璃基板投入到生产线。由于国内液晶玻璃基板生产技术起步较晚，发往用户的产品出现很多质量问题，引起客户的抱怨，产品装载偏移就是其中一项比较普遍、严重的质量事故。

针对液晶玻璃基板生产包装过程中出现的偏移问题，本文详细介绍了一种基于PLC和工业机器人设计的一套自动纠偏系统，在产品装载过程出现偏移时，进行自动纠偏，提升了液晶玻璃基板包装的品质。

1 硬件设计与实现

1.1 硬件要求

根据现场包装系统的整体设计指标及专业要求，其控制系统硬件应满足如下要求：

（1）工业机器人六轴六自由度的协调控制，高安全性和稳定性；

（2）人机界面操作方便，能够实现数据的准确、实时传输；

（3）PLC功能多、性能好、处理速度快和优良的扩展能力；

（4）采用通讯性能强的CC-LINK专用电缆按照总线方式对PLC和机器人进行连接组成网络。

1.2 硬件配置

根据硬件要求，本控制系统包括三菱Q38B主板、Q61P-A2 电源模块、Q02HCPU、QJ61BT11通讯模块、QJ71C24N-R4串口通讯模块组成的主站模块、GT1575-VNBA触摸屏和作为远程设备站带有CC-LINK通讯模块(JARCR-XFB04)工业机器人组成。硬件结构如图1所示。

图1 硬件结构示意

Q02HCPU属于高性能CPU，I/O点数达到4 096点，程序容量28 K。基本处理速度达到0.034 us，支持结构化编程、开放式现场总线CC-LINK。

QJ61BT11通讯模块所构成的CC-Link网络是一种开放式的现场总线，它能同时处理控制和信息数据，通过简单的总线将工业设备连接成为设备层的网络。

QJ71C24N-R4串口通讯模块只要功能和触摸屏进行串口通讯，实现和触摸屏数据的接受和发送。

工业机器人通讯模块JARCR-XFB04，实现和Q02HCPU构建CC-LINK网络，达到信号互相接收和发送。

1.3 硬件功能介绍

由Q06HCPU为主要配置的PLC主站主要负责接收触摸屏发出的产品装载的偏移数据，通过内部运算再发送给机器人CC-LINK通讯模块，机器人通讯模块接收数据后，由控制机器人各轴的伺服电机编码器进行解码，在产品包装的现有位置基础上，确定上下左右四个方向相对于A型架的位置数据，如和包装要求的位置有偏差，机器人将进行包装位置的自动调整，从而实现高精度的液晶玻璃基板包装技术。

2 软件设计与实现

2.1 PLC和机器人通讯设置

本系统主要采用CC-LINK专用电缆按总线的方式对PLC和机器人进行连接组成网络，PLC设置为0号站，远程I/O模块为1号站，机器人通讯模块JARCR-XFB04占有4个站号。主要I/O分配设置如下：①机器人站点使用PLC地址：X520-X59F；Y520-Y59F。②远程I/O站使用PLC地址：X500-X51F;Y500-Y51F。

机器人内部定义I/O点和远程设备站I/O点对应关系如下：①远程设备站输入站点（X1240-X1269）对应机器人CCLINK卡输入站点（3070-3121）；②远程设备站输出站点（Y1240-Y1259）对应机器人CCLINK卡输出站点（2070-2121）。

PLC控制机器人主要的信号定义如表1所示。

表1 PLC和机器人主要I/O

2.2 软件设计及流程

自动消除液晶玻璃基板装载偏差的系统软件设计与实现十分重要，通过软件设计满足产品装载到A型架自动纠偏功能，解决了产品装载偏移后人工移动引起的产品污染。本系统可以实现装玻璃机器人和上纸机器人装载产品过程中出现的偏移问题，通过软件设计，当位置检测开关检测到玻璃和纸装载出现偏移时，和A型架装载基准进行对比，通过机器人和PLC内部运算后，纠正机器人放置玻璃和纸动作，可以实现产品位置上下左右四个方向1～10 mm范围内的调整、满足装载工艺标准。根据上述设计思想，制定出软件工作流程（图2）。