基于视觉定位的玻璃基板切割生产设备的设计

基于视觉定位的玻璃基板切割生产设备的设计

王亚铭 1 王志亮 2 杨建昌 3

河南安彩高科股份有限公司 河南省安阳市 455000

摘要：在玻璃基板的加工过程中，需要将大玻璃板切割成小板。以往机械定位方法是通过定位夹具与工件进行机械接触。工件侧面承受定位夹具的压力，受外力作用易产生变形或裂纹等缺陷，成品率低。针对这种情况，设计了基于视觉定位的玻璃基板切割破碎生产设备，论述了玻璃基板切割破碎机构设计的总体方案、结构组成、功能及控制过程。在物料搬运、切割、破碎过程中，采用线阵摄像机识别系统进行初始对准和自动对准，降低了单块玻璃的边角破损，单块玻璃的边缘质量也得到了提升。

关键词：玻璃基板;视觉定位； 切割

引言

在玻璃基板的加工过程中，必须先对大板玻璃进行定位和标定，然后再切割成小板，根据设计尺寸，将半成品加工成准确的形状。在加工过程中，工件先定位，然后加工成合格的基板。在现有工艺中，一般采用机械定位的方法，即通过与定位夹具的机械接触，防止工件发生偏转或移动，从而达到既定的位置，完成定位校正。由于校正方法是机械校正，在定位夹具与工件接触的过程中，工件侧面受到定位夹具的压力。当它们接触时，由于外力的作用，工件容易产生变形或裂纹等缺陷，因此屈服率较低。温秀兰等人设计了一种三维视觉棋盘标定方法，对工业机器人抓取系统进行标定。为此，笔者研究了一种基于视觉定位的玻璃基板切割生产设备，解决了现有工艺中机械校正容易使工件变形或产生边裂或裂纹、成品率低等问题。

一、设备结构设计

在设备运行过程中，采用图像识别系统自动对中，工件采用真空吸附固定。平台真空分区可根据客户实际产品确定，完成自动送料、切割、车削、破碎、拣料、车削、搬运等工序。同时，兼容对进货大板前后侧面、取出错件、设备机械组成的自动识别和检测。切割破碎生产线的结构主要由上料搬运部、切割部1、提升拣货部1、移动周转部1、破碎部1、下料搬运部1、切割部2、提升拣货部2、移动周转部2、破碎部2、下料搬运部1、切割部2、提升拣货部2、提升拣货部2、提升拣货部1、移动周转部1、移动周转部1、破碎部1、下料搬运部1、，下料处理部分a和下料处理部分2 B。它由单领料单元、假条处理单元、单检测单元、来料不良分拣单元和不良品缓冲单元组成。

2. 视觉定位系统设计

2.1 上料传输部分

（1） CV输送加载部件的结构主要由输送模块、提升模块、吸附组件、初始对准组件和进给组件组成。电机通过移动滚轮带动磁轮，将面朝上的大板玻璃接收位转移到上料位。送料部和搬运部的吸盘吸住大板玻璃，通过初始对准将玻璃移动到切割部1的切割平台上。此时，大板玻璃面朝上，满足了整个生产线的工艺流程。（2）送料+收料机构+送料搬运部件的送料传递部件的结构由垫料传递部件和玻璃传递部件组成，其中垫料传递部件由升降电动缸、吸盘、滚筒、收集箱等组成。，通过升降电动缸和吸盘吸附垫料上下移动，通过压辊传送到收集箱中；玻璃传送组件由传送辊、升降缸等组成，玻璃料箱通过传送辊送料传送。装卸部件的结构由传动部件、升降部件、吸附部件等三部分组成，其功能是采用机械手真空吸盘吸附抓取方式，机械臂上下运动从玻璃料箱中上下拾取玻璃，并移动玻璃玻璃由料箱位置左右移动到切割平台位置。并且，为了提升效率和节省时间，在搬运过程中通过光学系统对玻璃进行定位。并且，装载和搬运部分还包括玻璃自动检测、异常报警、玻璃定位等机构。进给传动部分提供两种方案：（1）CV传动。单块大板玻璃送入CV传送辊，直接传送到下游工序。（2）送料+接料机构+装载和搬运组件。平板料盒进料，进料处理组件将玻璃吸附到切割平台上，垫传送模块将垫料吸附并传送到收集盒。上述两种方案的送料传动部分均安装在设备上，设备外形尺寸为15m×3.3m×2.45m。

2.2 切割部件

切割部件1结构的功能是从表面切割玻璃。切割部件用于精确对齐和切割玻璃。切割件采用直线电机自动完成刀盘横向位移；刀盘升降采用伺服电机为动力，刀具深度由自动零点检测控制；玻璃基板定位由光学系统监控，工作台旋转由直接驱动电机驱动，实现X、y、θ的自动精确定位，真空吸附进行精确切割。根据用户要求，输入数据可自行设置，切割文件可根据玻璃布局进行编辑。每条线的刀具压力和深度可以单独输入。工作台的垂直运动由滚珠丝杠和直线导轨机构实现。安装在螺杆螺母上的工作台总成以伺服电机为动力，通过联轴器与螺杆一起转动，沿直线纵向运动。工作台采用直接驱动电机驱动，实现角度微调和320°旋转。x向运动部件利用直线电机的5个运动子部件驱动5个刀盘部件在定子上作横向运动。各刀盘根据光栅尺反馈的信号自动精确排列移动，互不影响。刀盘总成由刀轮组、电机、凸轮、导轨、吹气头等组成，工作时电机通过沿凸轮曲线驱动凸轮驱动刀盘总成来提升刀盘，零点自动监测，通过扭矩变化来控制刀盘深度；空气管连接在空气管上。

2.3升降拾取部件

提升拾取部件1的功能是从切割部件1的台板上拾取玻璃并移动它以将其放置在移动翻转部件1上。升降拾音器件1主要由X方向模块、升降缸、导向轴、吸附台等组成，为保证切割、分切质量，采用平板面对面真空吸附方式，利用升降缸实现上下升降。移动翻转部分主要由X方向模块、翻转架、翻转齿轮装置、提升油缸、导向轴、吸附台等组成，为保证切割和开裂质量，采用平板面对面真空吸附法。转动的动力是汽缸。气缸带动齿轮带动齿条转动翻转架。整体提升由四个导向轴引导。提升油缸带动浮动接头连接吸附台提升。同时，还具有异常报警功能。
结语：

基于视觉定位的玻璃基板切割生产设备，通过光学系统实现玻璃在装载和运输过程中的初始定位。在切割过程中，在切割完成后，将玻璃基板定位并从CF表面切断。光学系统通过直驱电机监控驱动工作台旋转，实现x、y、θ自动精确定位，将真空吸附作为附加，精确切割。采用线阵摄像机识别系统进行自动对准，减少了单个玻璃基板的边角破损，提高了单个玻璃基板的边缘质量。切割精度等于或小于±0.04mm，成品率大于99.85%。

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