基于PLC载带料盘的条码智能擦除控制系统
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关键词:载带料盘ꎻ 条码擦除ꎻＰＬＣꎻ控制系统ꎻ激光 中图分类号:ＴＰ２３ 文献标识码: Ａ ＤＯＩ:１０������ １９２８７ / ｊ������ ｃｎｋｉ������ １００５－２４０２������ ２０１９������ ０３������ ０１４
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｅｒａｓｉｎｇ ｏｆ ｃａｒｒｉｅｒ ｔａｐｅ－ａｎｄ－ｒｅｅｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＬＣ
ＰＬＣ 的 Ｉ / Ｏ 分配采用组合模式ꎬＸ０－Ｘ７ 主要是采 集启动停止等按钮的信息ꎻＸ１０ － Ｘ１７ꎬＸ２０ － Ｘ２７ 主要 采集送料系统的信号ꎻＸ３０－３７ꎬＸ４０－Ｘ４７ 主要采集取 料系统的信号ꎻＸ５０－Ｘ５７ 主要采集激光擦除系统的信 号ꎻＹ０－Ｙ７ 是用来发脉冲信号ꎬ控制伺服电动机ꎻＹ１０－ Ｙ１７ 主要是控制指示灯ꎻＹ２０－Ｙ２７ 主要是用来控制送 料系统的执行机构ꎻＹ３０－Ｙ３７ 主要是用来控制取料系 统的运行ꎻＹ４０ －Ｙ４７ꎬＹ５０ － Ｙ５７ 主要是用来控制激光 擦除系统的运行ꎮ 每一组 Ｉ / Ｏ 点都有预留ꎬ以便于后 续设备更新或完善ꎮ ２������ ３ 控制系统程序设计
( ２) 由于 激 光 传 感 器 测 距 之 后 输 出 模 拟 量 信 号ꎬ ＰＬＣ 需要读取模拟量信息ꎬ因此选用模数转换模块三 菱 ＦＸ ２Ｎ－２ＡＤ 与 ＰＬＣ 通讯ꎮ
( ３) 工控机将激光擦除模块与机器视觉模块的信 号发给 ＰＬＣꎬ采用的是串口通信模式ꎬ因此选用三菱 ＦＸ ３Ｕ－２３２－ＢＤ[７－８] 模块与工控机通讯ꎮ
时送料机构启动滚筒ꎬ将要处理的料盘输送至激光擦 除系统ꎮ
１������ ３ 激光擦除系统 激光擦除系统主要由激光擦除模块和激光定位、视
觉模块、翻转模块等构成ꎬ系统结构简图如图 ３ 所示ꎮ
控制要求为: ( １) 按下启动按钮之后ꎬ转台转动ꎬ控制器通过转 台下的光电开关判断哪个定位杆上有料盘ꎬ发出信息 号给控制系统ꎬ使马达转动带动转台转动ꎬ将料盘旋转 至取料吸盘下方ꎮ ( ２) 激光测距模块读取定位杆上最上面的料盘至 取料吸盘的距离ꎬ并发信号给控制器ꎮ (３) 控制器通过控制伺服电动机ꎬ将取料吸盘下降 移动至接近料盘的位置ꎬ然后缓慢移动ꎬ直至吸住料盘ꎮ ( ４) 取料吸盘带动料盘上升ꎬ离开定位杆ꎬ将料盘 移动到送料机构上方ꎮ １������ ２ 送料系统 送料机构主要由滚筒输送模块、视觉模块等组成ꎬ 结构简图如图 ２ 所示ꎮ 控制要求为: ( １) 视觉模 块 给 料 盘 背 面 拍 照ꎬ 确 认 背 面 是 否 有 未擦除的条形码ꎬ并将结果发送给控制器ꎮ ( ２) 取料吸盘下降到合适位置后ꎬ放下料盘ꎬ料盘 落在滚筒上ꎬ等待输送ꎮ ( ３) 如果下 一 环 节 的 激 光 系 统 处 理 完 料 盘ꎬ 则 此
智能擦除料盘条形码的设备主要包括取料系统ꎬ 送料系统ꎬ激光擦除系统ꎮ 工作过程是:
( １) 二次回 收 的 料 盘 被 放 置 到 取 料 系 统 后ꎬ 经 过
∗ 广西高校中青年教师基础能力提升项目(２０１７ＫＹ０６３５) ������ ６０ ������
取料机构取料放置送料系统ꎮ ( ２) 送料系统通过滚筒等输送机构将料盘输送到
２������ ２ ＰＬＣ 选型及 Ｉ / Ｏ 分配 根据 ＰＬＣ 工作原理与企业实际使用要求ꎬ其中主
要的元器件选型如下: ( １) 通过分 析 控 制 系 统 的 实 际 输 入 输 出 情 况ꎬ 在
预留一定 Ｉ / Ｏ 点数的情况下ꎬ确定输入端 ５５ 个点ꎬ预 留 １０ 个点ꎬ共需 ６５ 个输入点ꎻ输出端 ５１ 个点ꎬ预留 １０ 个点ꎬ共需 ６２ 个输出点ꎬ故共需要 １２７ 个数字量输入 输出点ꎮ 选用三菱 ＰＬＣ 的 ＦＸ３Ｕ－８０ＭＲ 序列[６] ꎬ同时 扩展 Ｉ / Ｏ 模 块 ４８ＥＴꎬ 触 摸 屏 采 用 威 纶 通 ＴＫ６０７１ｉｐ (８００×４８０) ꎮ
������ ６２ ������
围 Ｆ１������ ８－Ｆ２２ꎬ分辨率为 ５００ 万像素的 Ｂａｓｌｅｒ Ｌｅｎｓ Ｃ１２５ －０４１８－５Ｍꎮ
( ６) 料盘条码擦除原理是利用激光刻蚀条码来完 成ꎮ 本系统选用 １０ Ｗꎬ工作幅面 ３００ ｍｍ× ３００ ｍｍ 的 分体式光纤打标机中的激光模块ꎮ
激光擦除系统中ꎮ ( ３) 激光擦除系统通过激光传感器和视觉传感器
配合完成条形码擦除工作ꎬ并输送至回收盒ꎬ供二次回 收利用ꎮ １������ １ 取料系统
取料机构主要由转台、取料吸盘和激光测距等ꎮ 模块构成ꎮ 转台上有 ４ 根定位杆ꎬ每隔 ９０°放置ꎬ工作 人员把需要处理的料盘穿过中间的孔放置在定位杆上 即可ꎬ每根定位杆上可放置的料盘数由料盘厚度决定ꎬ 取料系统结构原理图如图 １ 所示ꎮ
要开发具有自动擦除料盘条形码ꎬ自动回收等功能的 自动化设备ꎮ 本课题在已设计的机械结构的基础上ꎬ 设计了智能擦除料盘条形码设备的控制系统ꎮ 通过对 料盘取料、放料、激光擦除等控制ꎬ实现料盘条形码的 擦除与再循环利用ꎬ从而提高了料盘循环使用的效率ꎬ 减少了人工成本ꎬ成为智能仓储物流中关键的一环ꎮ
１ 结构和控制要求
２ 控制系统构成与设计开发
２������ １ 控制系统构成 该控制系统采用 ＰＬＣ 作 为 控 制 器ꎬ 系 统 主 要 由
������ ６１ ������
以下模块组成:ＰＬＣ 控制器ꎬ通讯模块ꎬ工控机模块ꎬ 机器视觉模块ꎬ激光擦除模块ꎬ触摸屏ꎬ扩展 Ｉ / Ｏ 模 块ꎬ伺服控制模块等ꎬ如图 ４ 所示ꎮ ＰＬＣ 控制器通过 ＲＳ２３２ 通讯模块与工控 ＰＣ 机进行通讯ꎻ通过编程口 与 ＨＭＩ 触摸屏通信ꎻ通过脉冲输出控制伺服电动机ꎻ 通过扩展 Ｉ / Ｏ 模块与激光测距模块通讯ꎻ通过本地 Ｉ / Ｏ 采集传感器信号ꎬ控制异步电动机及其他执行 机构ꎮ
控制要求: ( １) 激光定位模块ꎬ确定料盘的垂直方向的位置ꎬ 控制器根据位置ꎬ调整料盘在垂直方向的距离ꎬ使其处 于最佳擦除位置ꎮ ( ２) 视觉模块拍照确定未擦除的条形码的准确位 置ꎬ发送给激光擦除模块ꎮ ( ３) 激光擦除模块通过激光刻蚀原理擦除旧的条 形码ꎻ根据上一系统ꎬ拍照确定的背面是否有条形码ꎬ 控制器判断是否需要将料盘送入到翻转模块中ꎬ将料 盘翻转后进行背面条形码的擦除ꎮ ( ４) 擦除完后通过滚筒将处理后的料盘输送到物 料回收盒ꎮ
基于 ＰＬＣ 载带料盘的条码智能擦除控制系统∗ ∗
王 丹① 陈志豪②
( ①梧州学院ꎬ广西 梧州 ５４３００２ꎻ②东莞爱诺特工业机器人技术咨询有限公司ꎬ广东 东莞 ５２３８０８)
摘 要: 载带料盘在准备再次回收利用时ꎬ需要擦除旧的条码ꎮ 为了解决料盘旧条码擦除过程中传统方式 效率低ꎬ人工参与度高等问题ꎬ提高料盘回收利用效率ꎬ减少人工成本ꎬ设计了料盘条码智能擦除控 制系统ꎮ 该系统由取料、送料ꎬ激光擦除三部分组成ꎬ由 ＰＬＣ 主控制器ꎬ触摸屏人机界面控制ꎬ模数 转换模块ꎬ通讯模块ꎬ激光测距模块ꎬ机器视觉模块ꎬ激光擦除模块等共同配合实现其自动取料盘ꎬ 输送料盘ꎬ激光擦除料盘条码等功能ꎮ 经过现场调试及应用:该控制系统提高了料盘回收利用效 率ꎬ减轻了人工参与度ꎬ为企业节约了较大成本ꎮ
采用编程软件三菱 ＧＸ Ｗｏｒｋｓ２ 设计 ＰＬＣ 程序ꎬ自 动过程程序流程如图 ５ 所示ꎮ
控制系统 程 序 采 用 模 块 化 的 设 计 思 路[９－１０] ꎬ 将 程 序 分 为 若 干 个 模 块 进 行 设 计ꎬ 供 用 主 程 序 调 用ꎮ 主要 模 块 有 激 光 测 距 模 块、 通 讯 模 块、 伺 服 控 制 模 块、自动模块和手动模块等ꎮ 由于部分模块代码较 长ꎬ现将较简单的两个模块代码列出来ꎬ参考如表 １、 表 ２ꎮ
( ５) 由于需 要 确 定 料 盘 条 形 码 的 位 置ꎬ 因 此 采 用 机器 视 觉 系 统ꎮ 本 课 题 选 用 分 辨 率 为 ２ ５９０ 像 素 × １ ９４２像素ꎬ 感 光 器 尺 寸 ５������ ７ ｍｍ × ４������ ３ ｍｍ 的 Ｂａｓｌｅｒ ａｃＡ２５００－１４ｇｃ 相机ꎬ镜头选用 ４ ｍｍ 固定焦距ꎬ光圈范
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｈｅ ｏｌｄ ｂａｒｃｏｄｅ ｏｆ ｃａｒｒｉｅｒ ｔａｐｅ－ａｎｄ－ｒｅｅｌ ｎｅｅｄｅｄ ｔｏ ｂｅ ｅｒａｓｅｄ ｗｈｅｎ ｉｔ ｗａｓ ｒｅａｄｙ ｆｏｒ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ������ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｌｏｗ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｌａｂｏｒ ｐａｒｔｉｃｉｐａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｅｒａｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｂａｒｃｏｄｅꎬ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ ｏｆ ｒｅｅｌ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｌａｂｏｒ ｃｏｓｔꎬ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｄｅ￣ ｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｅｒａｓｉｎｇ ｏｆ ｒｅｅｌ ｂａｒｃｏｄｅ������ Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｃｏｎｓｉｓｔｅｄ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｐａｒｔｓ: ｆｅｅｄｉｎｇꎬ ｃｏｎｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ ｌａｓｅｒ ｅｒａｓｉｎｇ������ Ａｎｄ ＰＬＣ ｍａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒꎬ ｈｕｍａｎ－ｍａｃｈｉｎｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｍｏｄｕｌｅꎬ ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎ￣ ｖｅｒｓｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅꎬ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅꎬ ｌａｓｅｒ ｒａｎｇｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅꎬ ｍａｃｈｉｎｅ ｖｉｓｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｌａｓｅｒ ｅ￣ ｒａｓｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ ｗｅｒｅ ｃｏｏｐｅｒａｔｅｄ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｆｅｅｄｉｎｇꎬ ｃｏｎｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ ｂａｒｃｏｄｅ ｃｌｅａｎｉｎｇ������ Ｔｈｅ ｏｎ－ｓｉｔｅ ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎｉｎｇ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ ｏｆ ｒｅｅｌｓꎬ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｌａｂｏｒ ｐａｒｔｉｃｉｐａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓａｖｅｓ ｔｈｅ ｃｏｓｔ ｆｏｒ ｃｏｍｐａｎｙ������
( ４) 取料模块中ꎬ转台需要定位ꎬ因此采用伺服电 动机控制ꎬ参数为额定转速 ３ ０００ ｒ / ｍｉｎꎬ最大速度 ２５０ ｍｍ / ｓꎬ分辨率为 １３１ ０７２ ｐｌｕｓꎮ 由于系统中最大的测 距范围是 ２ ０００ ｍｍꎬ精度为 ２ ｍｍꎬ因此选用量程 ５０ ~ ３ １００ ｍｍꎬ重复精度为 ０������ ５ ｍｍ 的 ＤＴ３５ 激光测距模 块ꎬ可 测 量 自 然 物 体ꎬ 不 需 要 反 射 器ꎬ 重 复 精 度 ０������ ５ ｍｍꎮ
ＷＡＮＧ Ｄａｎ①ꎬ ＣＨＥＮ Ｚｈｉｈａｏ② ( ①Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ Ｗｕｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｗｕｚｈｏｕ ５４３００２ꎬ ＣＨＮꎻ
②Ｄｏｎｇｇｕａｎ Ｉｒｏｂｏｔ Ｒｏｂｏｔ Ｃｏ������ ꎬＬｔｄ������ ꎬＤｏｎｇｇｕａｎ ５２３８０８ꎬ ＣＨＮ)
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｃａｒｒｉｅｒ ｔａｐｅ－ａｎｄ－ｒｅｅｌꎻ ｂａｒｃｏｄｅ ｅｒａｓｉｎｇꎻ ＰＬＣꎻ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍꎻ ｌａｓｅｒ
Байду номын сангаас
载带是用来对电子元器件进行包装的带状产品ꎬ 其长度方向上有凹部ꎬ可承放电子元件[１] ꎮ 利用载带 承放 电 子 元 件ꎬ 并 将 其 缠 绕 在 有 卷 轴 的 圆 形 料 盘 上[２] ꎬ可实现电子元器件包装的自动化操作[３] ꎮ 而电 子元件被利用后ꎬ料盘可回收循环使用ꎬ料盘的循环利 用是现代企业智能仓储物流非常重要的环节[４] ꎮ 当 料盘被循环使用时ꎬ需要去除旧的条形码ꎬ贴上新的条 形码ꎮ 传统的擦除旧条形码的方式是人工采用涂抹的 方法ꎬ该方法准确率较高ꎬ但是存在效率较低ꎬ且人工 参与度高的问题ꎮ 随着智能仓储概念的推广[５] ꎬ降低 人工成本以及提高物流效率的呼声越来越高ꎬ因此需
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｅｒａｓｉｎｇ ｏｆ ｃａｒｒｉｅｒ ｔａｐｅ－ａｎｄ－ｒｅｅｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＬＣ
ＰＬＣ 的 Ｉ / Ｏ 分配采用组合模式ꎬＸ０－Ｘ７ 主要是采 集启动停止等按钮的信息ꎻＸ１０ － Ｘ１７ꎬＸ２０ － Ｘ２７ 主要 采集送料系统的信号ꎻＸ３０－３７ꎬＸ４０－Ｘ４７ 主要采集取 料系统的信号ꎻＸ５０－Ｘ５７ 主要采集激光擦除系统的信 号ꎻＹ０－Ｙ７ 是用来发脉冲信号ꎬ控制伺服电动机ꎻＹ１０－ Ｙ１７ 主要是控制指示灯ꎻＹ２０－Ｙ２７ 主要是用来控制送 料系统的执行机构ꎻＹ３０－Ｙ３７ 主要是用来控制取料系 统的运行ꎻＹ４０ －Ｙ４７ꎬＹ５０ － Ｙ５７ 主要是用来控制激光 擦除系统的运行ꎮ 每一组 Ｉ / Ｏ 点都有预留ꎬ以便于后 续设备更新或完善ꎮ ２������ ３ 控制系统程序设计
( ２) 由于 激 光 传 感 器 测 距 之 后 输 出 模 拟 量 信 号ꎬ ＰＬＣ 需要读取模拟量信息ꎬ因此选用模数转换模块三 菱 ＦＸ ２Ｎ－２ＡＤ 与 ＰＬＣ 通讯ꎮ
( ３) 工控机将激光擦除模块与机器视觉模块的信 号发给 ＰＬＣꎬ采用的是串口通信模式ꎬ因此选用三菱 ＦＸ ３Ｕ－２３２－ＢＤ[７－８] 模块与工控机通讯ꎮ
时送料机构启动滚筒ꎬ将要处理的料盘输送至激光擦 除系统ꎮ
１������ ３ 激光擦除系统 激光擦除系统主要由激光擦除模块和激光定位、视
觉模块、翻转模块等构成ꎬ系统结构简图如图 ３ 所示ꎮ
控制要求为: ( １) 按下启动按钮之后ꎬ转台转动ꎬ控制器通过转 台下的光电开关判断哪个定位杆上有料盘ꎬ发出信息 号给控制系统ꎬ使马达转动带动转台转动ꎬ将料盘旋转 至取料吸盘下方ꎮ ( ２) 激光测距模块读取定位杆上最上面的料盘至 取料吸盘的距离ꎬ并发信号给控制器ꎮ (３) 控制器通过控制伺服电动机ꎬ将取料吸盘下降 移动至接近料盘的位置ꎬ然后缓慢移动ꎬ直至吸住料盘ꎮ ( ４) 取料吸盘带动料盘上升ꎬ离开定位杆ꎬ将料盘 移动到送料机构上方ꎮ １������ ２ 送料系统 送料机构主要由滚筒输送模块、视觉模块等组成ꎬ 结构简图如图 ２ 所示ꎮ 控制要求为: ( １) 视觉模 块 给 料 盘 背 面 拍 照ꎬ 确 认 背 面 是 否 有 未擦除的条形码ꎬ并将结果发送给控制器ꎮ ( ２) 取料吸盘下降到合适位置后ꎬ放下料盘ꎬ料盘 落在滚筒上ꎬ等待输送ꎮ ( ３) 如果下 一 环 节 的 激 光 系 统 处 理 完 料 盘ꎬ 则 此
智能擦除料盘条形码的设备主要包括取料系统ꎬ 送料系统ꎬ激光擦除系统ꎮ 工作过程是:
( １) 二次回 收 的 料 盘 被 放 置 到 取 料 系 统 后ꎬ 经 过
∗ 广西高校中青年教师基础能力提升项目(２０１７ＫＹ０６３５) ������ ６０ ������
取料机构取料放置送料系统ꎮ ( ２) 送料系统通过滚筒等输送机构将料盘输送到
２������ ２ ＰＬＣ 选型及 Ｉ / Ｏ 分配 根据 ＰＬＣ 工作原理与企业实际使用要求ꎬ其中主
要的元器件选型如下: ( １) 通过分 析 控 制 系 统 的 实 际 输 入 输 出 情 况ꎬ 在
预留一定 Ｉ / Ｏ 点数的情况下ꎬ确定输入端 ５５ 个点ꎬ预 留 １０ 个点ꎬ共需 ６５ 个输入点ꎻ输出端 ５１ 个点ꎬ预留 １０ 个点ꎬ共需 ６２ 个输出点ꎬ故共需要 １２７ 个数字量输入 输出点ꎮ 选用三菱 ＰＬＣ 的 ＦＸ３Ｕ－８０ＭＲ 序列[６] ꎬ同时 扩展 Ｉ / Ｏ 模 块 ４８ＥＴꎬ 触 摸 屏 采 用 威 纶 通 ＴＫ６０７１ｉｐ (８００×４８０) ꎮ
������ ６２ ������
围 Ｆ１������ ８－Ｆ２２ꎬ分辨率为 ５００ 万像素的 Ｂａｓｌｅｒ Ｌｅｎｓ Ｃ１２５ －０４１８－５Ｍꎮ
( ６) 料盘条码擦除原理是利用激光刻蚀条码来完 成ꎮ 本系统选用 １０ Ｗꎬ工作幅面 ３００ ｍｍ× ３００ ｍｍ 的 分体式光纤打标机中的激光模块ꎮ
激光擦除系统中ꎮ ( ３) 激光擦除系统通过激光传感器和视觉传感器
配合完成条形码擦除工作ꎬ并输送至回收盒ꎬ供二次回 收利用ꎮ １������ １ 取料系统
取料机构主要由转台、取料吸盘和激光测距等ꎮ 模块构成ꎮ 转台上有 ４ 根定位杆ꎬ每隔 ９０°放置ꎬ工作 人员把需要处理的料盘穿过中间的孔放置在定位杆上 即可ꎬ每根定位杆上可放置的料盘数由料盘厚度决定ꎬ 取料系统结构原理图如图 １ 所示ꎮ
要开发具有自动擦除料盘条形码ꎬ自动回收等功能的 自动化设备ꎮ 本课题在已设计的机械结构的基础上ꎬ 设计了智能擦除料盘条形码设备的控制系统ꎮ 通过对 料盘取料、放料、激光擦除等控制ꎬ实现料盘条形码的 擦除与再循环利用ꎬ从而提高了料盘循环使用的效率ꎬ 减少了人工成本ꎬ成为智能仓储物流中关键的一环ꎮ
１ 结构和控制要求
２ 控制系统构成与设计开发
２������ １ 控制系统构成 该控制系统采用 ＰＬＣ 作 为 控 制 器ꎬ 系 统 主 要 由
������ ６１ ������
以下模块组成:ＰＬＣ 控制器ꎬ通讯模块ꎬ工控机模块ꎬ 机器视觉模块ꎬ激光擦除模块ꎬ触摸屏ꎬ扩展 Ｉ / Ｏ 模 块ꎬ伺服控制模块等ꎬ如图 ４ 所示ꎮ ＰＬＣ 控制器通过 ＲＳ２３２ 通讯模块与工控 ＰＣ 机进行通讯ꎻ通过编程口 与 ＨＭＩ 触摸屏通信ꎻ通过脉冲输出控制伺服电动机ꎻ 通过扩展 Ｉ / Ｏ 模块与激光测距模块通讯ꎻ通过本地 Ｉ / Ｏ 采集传感器信号ꎬ控制异步电动机及其他执行 机构ꎮ
控制要求: ( １) 激光定位模块ꎬ确定料盘的垂直方向的位置ꎬ 控制器根据位置ꎬ调整料盘在垂直方向的距离ꎬ使其处 于最佳擦除位置ꎮ ( ２) 视觉模块拍照确定未擦除的条形码的准确位 置ꎬ发送给激光擦除模块ꎮ ( ３) 激光擦除模块通过激光刻蚀原理擦除旧的条 形码ꎻ根据上一系统ꎬ拍照确定的背面是否有条形码ꎬ 控制器判断是否需要将料盘送入到翻转模块中ꎬ将料 盘翻转后进行背面条形码的擦除ꎮ ( ４) 擦除完后通过滚筒将处理后的料盘输送到物 料回收盒ꎮ
基于 ＰＬＣ 载带料盘的条码智能擦除控制系统∗ ∗
王 丹① 陈志豪②
( ①梧州学院ꎬ广西 梧州 ５４３００２ꎻ②东莞爱诺特工业机器人技术咨询有限公司ꎬ广东 东莞 ５２３８０８)
摘 要: 载带料盘在准备再次回收利用时ꎬ需要擦除旧的条码ꎮ 为了解决料盘旧条码擦除过程中传统方式 效率低ꎬ人工参与度高等问题ꎬ提高料盘回收利用效率ꎬ减少人工成本ꎬ设计了料盘条码智能擦除控 制系统ꎮ 该系统由取料、送料ꎬ激光擦除三部分组成ꎬ由 ＰＬＣ 主控制器ꎬ触摸屏人机界面控制ꎬ模数 转换模块ꎬ通讯模块ꎬ激光测距模块ꎬ机器视觉模块ꎬ激光擦除模块等共同配合实现其自动取料盘ꎬ 输送料盘ꎬ激光擦除料盘条码等功能ꎮ 经过现场调试及应用:该控制系统提高了料盘回收利用效 率ꎬ减轻了人工参与度ꎬ为企业节约了较大成本ꎮ
采用编程软件三菱 ＧＸ Ｗｏｒｋｓ２ 设计 ＰＬＣ 程序ꎬ自 动过程程序流程如图 ５ 所示ꎮ
控制系统 程 序 采 用 模 块 化 的 设 计 思 路[９－１０] ꎬ 将 程 序 分 为 若 干 个 模 块 进 行 设 计ꎬ 供 用 主 程 序 调 用ꎮ 主要 模 块 有 激 光 测 距 模 块、 通 讯 模 块、 伺 服 控 制 模 块、自动模块和手动模块等ꎮ 由于部分模块代码较 长ꎬ现将较简单的两个模块代码列出来ꎬ参考如表 １、 表 ２ꎮ
( ５) 由于需 要 确 定 料 盘 条 形 码 的 位 置ꎬ 因 此 采 用 机器 视 觉 系 统ꎮ 本 课 题 选 用 分 辨 率 为 ２ ５９０ 像 素 × １ ９４２像素ꎬ 感 光 器 尺 寸 ５������ ７ ｍｍ × ４������ ３ ｍｍ 的 Ｂａｓｌｅｒ ａｃＡ２５００－１４ｇｃ 相机ꎬ镜头选用 ４ ｍｍ 固定焦距ꎬ光圈范
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｈｅ ｏｌｄ ｂａｒｃｏｄｅ ｏｆ ｃａｒｒｉｅｒ ｔａｐｅ－ａｎｄ－ｒｅｅｌ ｎｅｅｄｅｄ ｔｏ ｂｅ ｅｒａｓｅｄ ｗｈｅｎ ｉｔ ｗａｓ ｒｅａｄｙ ｆｏｒ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ������ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｌｏｗ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｌａｂｏｒ ｐａｒｔｉｃｉｐａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｅｒａｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｂａｒｃｏｄｅꎬ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ ｏｆ ｒｅｅｌ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｌａｂｏｒ ｃｏｓｔꎬ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｄｅ￣ ｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｅｒａｓｉｎｇ ｏｆ ｒｅｅｌ ｂａｒｃｏｄｅ������ Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｃｏｎｓｉｓｔｅｄ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｐａｒｔｓ: ｆｅｅｄｉｎｇꎬ ｃｏｎｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ ｌａｓｅｒ ｅｒａｓｉｎｇ������ Ａｎｄ ＰＬＣ ｍａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒꎬ ｈｕｍａｎ－ｍａｃｈｉｎｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｍｏｄｕｌｅꎬ ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎ￣ ｖｅｒｓｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅꎬ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅꎬ ｌａｓｅｒ ｒａｎｇｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅꎬ ｍａｃｈｉｎｅ ｖｉｓｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｌａｓｅｒ ｅ￣ ｒａｓｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ ｗｅｒｅ ｃｏｏｐｅｒａｔｅｄ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｆｅｅｄｉｎｇꎬ ｃｏｎｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ ｂａｒｃｏｄｅ ｃｌｅａｎｉｎｇ������ Ｔｈｅ ｏｎ－ｓｉｔｅ ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎｉｎｇ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ ｏｆ ｒｅｅｌｓꎬ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｌａｂｏｒ ｐａｒｔｉｃｉｐａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓａｖｅｓ ｔｈｅ ｃｏｓｔ ｆｏｒ ｃｏｍｐａｎｙ������
( ４) 取料模块中ꎬ转台需要定位ꎬ因此采用伺服电 动机控制ꎬ参数为额定转速 ３ ０００ ｒ / ｍｉｎꎬ最大速度 ２５０ ｍｍ / ｓꎬ分辨率为 １３１ ０７２ ｐｌｕｓꎮ 由于系统中最大的测 距范围是 ２ ０００ ｍｍꎬ精度为 ２ ｍｍꎬ因此选用量程 ５０ ~ ３ １００ ｍｍꎬ重复精度为 ０������ ５ ｍｍ 的 ＤＴ３５ 激光测距模 块ꎬ可 测 量 自 然 物 体ꎬ 不 需 要 反 射 器ꎬ 重 复 精 度 ０������ ５ ｍｍꎮ
ＷＡＮＧ Ｄａｎ①ꎬ ＣＨＥＮ Ｚｈｉｈａｏ② ( ①Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ Ｗｕｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｗｕｚｈｏｕ ５４３００２ꎬ ＣＨＮꎻ
②Ｄｏｎｇｇｕａｎ Ｉｒｏｂｏｔ Ｒｏｂｏｔ Ｃｏ������ ꎬＬｔｄ������ ꎬＤｏｎｇｇｕａｎ ５２３８０８ꎬ ＣＨＮ)
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｃａｒｒｉｅｒ ｔａｐｅ－ａｎｄ－ｒｅｅｌꎻ ｂａｒｃｏｄｅ ｅｒａｓｉｎｇꎻ ＰＬＣꎻ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍꎻ ｌａｓｅｒ
Байду номын сангаас
载带是用来对电子元器件进行包装的带状产品ꎬ 其长度方向上有凹部ꎬ可承放电子元件[１] ꎮ 利用载带 承放 电 子 元 件ꎬ 并 将 其 缠 绕 在 有 卷 轴 的 圆 形 料 盘 上[２] ꎬ可实现电子元器件包装的自动化操作[３] ꎮ 而电 子元件被利用后ꎬ料盘可回收循环使用ꎬ料盘的循环利 用是现代企业智能仓储物流非常重要的环节[４] ꎮ 当 料盘被循环使用时ꎬ需要去除旧的条形码ꎬ贴上新的条 形码ꎮ 传统的擦除旧条形码的方式是人工采用涂抹的 方法ꎬ该方法准确率较高ꎬ但是存在效率较低ꎬ且人工 参与度高的问题ꎮ 随着智能仓储概念的推广[５] ꎬ降低 人工成本以及提高物流效率的呼声越来越高ꎬ因此需