用于玻璃纤维拉丝的机器人系统和控制方法.pdf

本发明提供一种用于玻璃纤维拉丝的机器人系统和控制方法。所述机器人系统包括：机械臂单元，设置在运动轨道上，用于接收操作指令、根据操作指令向对应的工作台执行玻璃纤维拉取、玻璃纤维切割或卷筒更换操作；激光传感器，与工作台一一对应，设置在运动轨道上，用于检测玻璃纤维的直径，并发送检测得到的直径数据信息；运动控制卡，设置在工业控制计算机中，通过控制电缆分别与机械臂单元、激光传感器、工作台连接，用于存储机械臂单元的操作逻辑信息，接收并分析直径数据信息，得到检测结果，当检测结果异常时向机械臂单元发送操作指令。本发明具有操作灵活、精度高，成本低廉，体积小，便于调整控制逻辑，便于远程控制等优点。

1.  一种用于玻璃纤维拉丝的机器人系统，其特征在于，包括：
机械臂单元，设置在靠近多个工作台的运动轨道上，用于接收操作指令、根据所述操作指令向对应的工作台执行玻璃纤维拉取、玻璃纤维切割或卷筒更换操作；
激光传感器，与所述工作台一一对应，设置在所述运动轨道上，用于检测玻璃纤维的直径，并发送检测得到的直径数据信息；
运动控制卡，设置在工业控制计算机中，通过控制电缆分别与所述机械臂单元、所述激光传感器、所述工作台连接，用于存储机械臂单元的操作逻辑信息，接收并分析所述直径数据信息，得到检测结果，当所述检测结果异常时根据所述检测结果和所述操作逻辑信息向所述机械臂单元发送操作指令。

2.  根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，所述工业控制计算机通过CPCI总线与所述运动控制卡通信连接，用于通过所述运动控制卡设置所述机械臂单元的待机状态。

3.  根据权利要求2所述的机器人系统，其特征在于，所述工业控制计算机还包括控制命令输入模块，用于在人工操作工作模式下输入所述操作指令、待机状态设置指令、对应关系设置指令；所述待机状态设置指令用于设置所述机械臂单元待机时的悬停位置；所述对应关系设置指令用于设置所述机械臂单元与所述工作台的对应关系。

4.  根据权利要求2所述的机器人系统，其特征在于，所述工业控制计算机还用于统计所述检测结果，得到并显示数据分析报表，接收所述运动控制卡通过所述控制电缆获取的所述机械臂单元的工况信息，发送所述数据分析报表和所述工况信息。

5.  根据权利要求4所述的机器人系统，其特征在于，还包括：
远程控制设备，通过云服务端与所述工业控制计算机通信连接，用于接收并显示所述数据分析报表和所述工况信息，分析所述数据分析报表和所述工况信息得到出错频率超过预设报警阈值的工作位、显示报警信息，发送工作模式远程设置指令和/或待机状态远程设置指令。

6.  根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，所述机械臂单元包括三自由度机械臂、控制电机和仿生手，所述三自由度机械臂第一端 设置在所述运动轨道上、第二端与所述仿生手固定连接，所述控制电机设置在所述三自由度机械臂内、分别与所述控制电缆和所述仿生手连接，所述控制电机用于接收所述操作指令并控制所述三自由度机械臂和所述仿生手执行所述操作指令相对应的操作。

7.  根据权利要求6所述的机器人系统，其特征在于，所述仿生手还包括用于切割玻璃纤维的切割刀。

8.  根据权利要求1-7任一项所述的机器人系统，其特征在于，所述工业控制计算机内设有至少六个所述运动控制卡，所述运动控制卡和所述机械臂单元一一对应。

9.  一种用于玻璃纤维拉丝的机器人系统控制方法，其特征在于，包括：
激光传感器检测玻璃纤维的直径，并将检测得到的直径数据信息发送至运动控制卡；
所述运动控制卡接收并分析所述直径数据信息，得到检测结果，当所述检测结果异常时根据所述检测结果和内部存储的操作逻辑信息向对应的机械臂单元发送操作指令；
所述机械臂单元根据接收的操作指令在运动轨道上滑动并向对应的工作台执行玻璃纤维拉取、玻璃纤维切割或卷筒更换操作。

10.  根据权利要求9所述的机器人系统控制方法，其特征在于，所述“所述运动控制卡接收并分析所述直径数据信息，得到检测结果，当所述检测结果异常时根据所述检测结果和内部存储的操作逻辑信息向对应的机械臂单元发送操作指令”包括：
所述运动控制卡接收所述直径数据信息，并将所述直径数据信息与预设的直径阈值进行比对；
当所述直径数据信息不大于所述直径阈值时，所述检测结果为合格；
当所述直径数据信息大于所述直径阈值时，所述检测结果为不合格，所述运动控制卡发送对应玻璃纤维切割操作的操作指令。

11.  根据权利要求10所述的机器人系统控制方法，其特征在于，所述“当所述直径数据信息不大于所述直径阈值时，所述检测结果为合格”还包括：
当上一检测结果为不合格时，所述运动控制卡发送对应玻璃纤维拉取 操作的操作指令；
所述“当所述直径数据信息大于所述直径阈值时，所述检测结果为不合格，所述运动控制卡发送对应玻璃纤维切割、玻璃纤维拉取操作的操作指令”还包括：
当上一检测结果为合格时，所述运动控制卡发送对应卷筒更换操作的操作指令。

12.  根据权利要求9所述的机器人系统控制方法，其特征在于，所述“所述运动控制卡接收并分析所述直径数据信息，得到检测结果，当所述检测结果异常时根据所述检测结果和内部存储的操作逻辑信息向对应的机械臂单元发送操作指令”还包括：
所述工业控制计算机通过所述运动控制卡获取并统计所述检测结果，得到并显示数据分析报表，接收所述运动控制卡通过控制电缆获取的所述机械臂单元的工况信息，发送所述数据分析报表和所述工况信息；
远程控制设备通过云服务端接收并显示所述数据分析报表和所述工况信息，分析所述数据分析报表和所述工况信息得到出错频率超过预设报警阈值的工作位、显示报警信息。

用于玻璃纤维拉丝的机器人系统和控制方法
技术领域
本发明涉及技术领域，尤其涉及一种用于玻璃纤维拉丝的机器人系统和控制方法。
背景技术
传统的玻璃纤维丝制造厂商属于劳动密集型企业，雇佣工人人数多、成本高，工作环境恶劣，工人与场主之间容易发生摩擦。工人手工操作容易产生误差，且玻璃纤维拉取等机械性的重复操作不宜连续高强度的反复持续进行。
国外ABB等公司目前采用通过PLC控制器控制机械操作的模式，但是PLC控制器存在体积大，不便于编写计算、分析程序，不易与互联网连接等缺点。目前尚无利用工业控制计算机控制用于玻璃纤维拉丝的机器人系统级方案。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本发明提供一种利用工业控制计算机和运动控制卡控制，用于玻璃纤维拉丝的机器人系统和控制方法。
本发明提供一种用于玻璃纤维拉丝的机器人系统，包括：
机械臂单元，设置在靠近多个工作台的运动轨道上，用于接收操作指令、根据所述操作指令向对应的工作台执行玻璃纤维拉取、玻璃纤维切割或卷筒更换操作；
激光传感器，与所述工作台一一对应，设置在所述运动轨道上，用于检测玻璃纤维的直径，并发送检测得到的直径数据信息；
运动控制卡，设置在工业控制计算机中，通过控制电缆分别与所述机械臂单元、所述激光传感器、所述工作台连接，用于存储机械臂单元的操作逻辑信息，接收并分析所述直径数据信息，得到检测结果，当所述检测结果异常时根据所述检测结果和所述操作逻辑信息向所述机械臂单元发送操作指令。
本发明还提供一种用于玻璃纤维拉丝的机器人系统控制方法，包括：
激光传感器检测玻璃纤维的直径，并将检测得到的直径数据信息发送至运动控制卡；
所述运动控制卡接收并分析所述直径数据信息，得到检测结果，当所述检测结果异常时根据所述检测结果和内部存储的操作逻辑信息向对应的机械臂单元发送操作指令；
所述机械臂单元根据接收的操作指令在运动轨道上滑动并向对应的工作台执行玻璃纤维拉取、玻璃纤维切割或卷筒更换操作。
本发明提供的用于玻璃纤维拉丝的机器人系统和控制方法通过设置在工业控制计算机内部的运动控制卡控制机器人进行玻璃纤维拉取等操作，相较于工人手工生产操作，本发明所控制的机器人动作更为灵活，精度更高并且可以连续高强度工作，成本更为低廉；相较于通过PLC控制器控制的机器人，本发明提供的机器人系统体积更小，可以通过对运动控制卡编程调整机器人的控制逻辑，可以用远程控制设备通过云服务器控制工业控制计算机接收报警、设置操作。综上所述，本发明用于玻璃纤维拉丝的机器人系统和控制方法具有操作灵活、精度高，成本低廉，体积小，便于调整控制逻辑，便于远程控制等优点。
附图说明
参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。
图1为本发明用于玻璃纤维拉丝的机器人系统一种实施方式的结构 示意图。
图2为本发明用于玻璃纤维拉丝的机器人系统控制方法一种实施方式的流程示意图。
图3为本发明用于玻璃纤维拉丝的机器人系统控制方法一种实施方式中步骤S30的流程示意图。
图4为本发明用于玻璃纤维拉丝的机器人系统控制方法一种优选实施方式中步骤S30的流程示意图。
附图标记说明：
10               工业控制计算机
20               运动控制卡
30               运动轨道
40               机械臂单元
50               玻璃纤维漏板
60               激光传感器
70               工作台
80               云服务端
90               远程控制设备
401              三自由度机械臂
403              仿生手
701              工作卷筒
703              备用卷筒
705              待装卷筒
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中 示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
图1为本发明用于玻璃纤维拉丝的机器人系统一种实施方式的结构示意图。
如图1所示，在本实施方式中，本发明用于玻璃纤维拉丝的机器人系统包括：
机械臂单元40，设置在靠近多个工作台70的运动轨道30上，用于接收操作指令、根据所述操作指令向对应的工作台70执行玻璃纤维拉取、玻璃纤维切割或卷筒更换操作；
激光传感器60，与工作台70一一对应，设置在运动轨道30上，用于检测玻璃纤维的直径，并发送检测得到的直径数据信息；
运动控制卡20，设置在工业控制计算机10中，通过控制电缆分别与机械臂单元40、激光传感器60、工作台70连接，用于存储机械臂单元40的操作逻辑信息，接收并分析所述直径数据信息，得到检测结果，当所述检测结果异常时根据所述检测结果和所述操作逻辑信息向机械臂单元40发送操作指令。
具体地，一个机械臂单元40可对应处理1-5个不等的工作台70的生产事故。运动控制卡20中预设有直径阈值，将所述直径数据信息与预设的直径阈值进行比对，当所述直径数据信息不大于所述直径阈值时，检测结果为合格，工作台70继续工作，生产玻璃纤维丝；当所述直径数据信息大于所述直径阈值时，检测结果为不合格，工业控制计算机10向运动控制卡20发送对应玻璃纤维切割操作的控制指令，通过控制电缆控制机械臂单元40切除直径过大的玻璃纤维。
具体地，在自动化智能工作模式下，当本次检测结果不合格、上一次检测结果合格时，运动控制卡20分别发送对应玻璃纤维切割操作、卷筒更换操作操作的操作指令，通过控制电缆控制机械臂单元40切除直径过大的玻璃纤维；运动控制卡20通过控制电缆控制工作台70旋转将工作卷筒701与备用卷筒703对换，通过控制电缆控制机械臂单元40用一待装卷筒705替换原工作卷筒701(现备用卷筒703)。
当本次和上次检测结果均为不合格时，运动控制卡20发送对应玻璃纤维切割操作的操作指令。运动控制卡20通过控制电缆控制机械臂单元 40切除直径过大的玻璃纤维。
当本次检测结果合格，上次检测结果不合格时，运动控制卡20发送对应玻璃纤维拉取操作的操作指令，通过控制电缆控制机械臂单元40拉取玻璃纤维至工作卷筒701。工作台70继续工作生产玻璃纤维。
优选地，工业控制计算机10通过CPCI总线与运动控制卡20通信连接，用于通过运动控制卡20设置机械臂单元40的待机状态。
优选地，工业控制计算机10还包括控制命令输入模块，用于在人工操作工作模式下输入所述操作指令、待机状态设置指令、对应关系设置指令。所述待机状态设置指令用于设置机械臂单元40待机时的悬停位置。所述对应关系设置指令用于设置机械臂单元40与工作台70的对应关系。具体地，工业控制计算机10处于人工操作工作模式时，工作人员通过所述控制命令输入模块输入所述操作指令、所述待机状态设置指令、所述对应关系设置指令等控制命令，从而通过工业控制计算机10控制所述机器人系统和玻璃纤维拉丝生产线。
优选地，工业控制计算机10还用于统计所述检测结果，得到并显示数据分析报表，接收运动控制卡20通过所述控制电缆获取的机械臂单元40的工况信息，发送所述数据分析报表和所述工况信息。
优选地，所述机器人系统还包括：
远程控制设备90，通过云服务端80与工业控制计算机10通信连接，用于接收并显示所述数据分析报表和所述工况信息，分析所述数据分析报表和所述工况信息得到出错频率超过预设报警阈值的工作位70、显示报警信息，发送工作模式远程设置指令和/或待机状态远程设置指令。
具体地，远程控制设备90可以通过发送工作模式远程设置指令设定工业控制计算机10在自动化智能工作模式和人工操作工作模式之间进行切换。远程控制设备90可以通过数据分析报表得到发生生产事故频率最高的工作位70，发送待机状态远程设置指令使机械臂单元40在所述发生生产事故频率最高的工作位70处待机。远程控制设备90还可以对机械臂单元40和工作台70的对应关系进行设置，发送对应关系远程设置指令。
优选地，机械臂单元40包括三自由度机械臂401、控制电机和仿生手403，三自由度机械臂401第一端设置在运动轨道30上、第二端与仿生手403固定连接，所述控制电机设置在三自由度机械臂401内、分别与所述控制电缆和仿生手403连接，所述控制电机用于接收所述操作指令并 控制三自由度机械臂401和仿生手403执行所述操作指令相对应的操作。
优选地，仿生手403还包括用于切割玻璃纤维的切割刀。
优选地，工业控制计算机10内设有至少六个运动控制卡20，运动控制卡20和机械臂单元40一一对应。具体地，在本实施方式中，工业控制计算机10内设有6个运动控制卡20，分别对应控制6个机械臂单元40。
图2为本发明用于玻璃纤维拉丝的机器人系统控制方法一种实施方式的流程示意图。
如图2所示，在本实施方式中，本发明用于玻璃纤维拉丝的机器人系统控制方法包括：
S10：激光传感器60检测玻璃纤维的直径，并将检测得到的直径数据信息发送至运动控制卡20；
S30：运动控制卡20接收并分析所述直径数据信息，得到检测结果，当所述检测结果异常时根据所述检测结果和内部存储的操作逻辑信息向对应的机械臂单元40发送操作指令；
S50：机械臂单元40根据接收的操作指令在运动轨道30上滑动并向对应的工作台70执行玻璃纤维拉取、玻璃纤维切割或卷筒更换操作。
图3为本发明用于玻璃纤维拉丝的机器人系统控制方法一种实施方式中步骤S30的流程示意图。
如图3所示，在本实施方式中，步骤S30包括：
S301：运动控制卡20接收所述直径数据信息，并将所述直径数据信息与预设的直径阈值进行比对。
S303：当所述直径数据信息不大于所述直径阈值时，所述检测结果为合格。具体地，当上一检测结果为不合格时，运动控制卡20发送对应玻璃纤维拉取操作的操作指令。
当所述直径数据信息大于所述直径阈值时，所述检测结果为不合格，运动控制卡20发送对应玻璃纤维切割操作的操作指令。具体地，当上一检测结果为合格时，运动控制卡20发送对应卷筒更换操作的操作指令。
图4为本发明用于玻璃纤维拉丝的机器人系统控制方法一种优选实施方式中步骤S30的流程示意图。
如图4所示，在本优选实施方式中，步骤S30包括：
S301：运动控制卡20存储所述直径数据信息，并将所述直径数据信息与预设的直径阈值进行比对。
S303：当所述直径数据信息不大于所述直径阈值时，所述检测结果为合格。具体地，当上一检测结果为不合格时，运动控制卡20发送对应玻璃纤维拉取操作的操作指令。
当所述直径数据信息大于所述直径阈值时，所述检测结果为不合格，运动控制卡20发送对应玻璃纤维切割操作的操作指令。具体地，当上一检测结果为合格时，运动控制卡20发送对应卷筒更换操作的操作指令。
S305：工业控制计算机10通过运动控制卡20获取并统计所述检测结果，得到并显示数据分析报表，接收运动控制卡20通过控制电缆获取的机械臂单元40的工况信息，发送所述数据分析报表和所述工况信息。
S307：远程控制设备90通过云服务端80接收并显示所述数据分析报表和所述工况信息，分析所述数据分析报表和所述工况信息得到出错频率超过预设报警阈值的工作位70、显示报警信息。
综上所述，本发明提供的用于玻璃纤维拉丝的机器人系统和控制方法通过设置在工业控制计算机内部的运动控制卡控制机器人进行玻璃纤维拉丝等操作，相较于工人手工生产操作，本发明所控制的机器人动作更为灵活，精度更高并且可以连续高强度工作，成本更为低廉；相较于通过PLC控制器控制的机器人，本发明提供的机器人系统体积更小，可以通过对运动控制卡编程调整机器人的控制逻辑，可以用远程控制设备通过云服务器控制工业控制计算机接收报警、设置操作。本发明用于玻璃纤维拉丝的机器人系统和控制方法具有操作灵活、精度高，成本低廉，体积小，便于调整控制逻辑，便于远程控制等优点。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。