一种自动点胶机的控制方法及系统与流程

本发明涉及自动点胶机控制，尤其涉及一种自动点胶机的控制方法及系统。

背景技术：

1、自动点胶是电子制造、新能源装配、精密光学器件加工领域的核心基础工艺，主要通过精准控制胶体的涂覆位置与出胶量，实现零部件间的结构粘接、密封防护、界面导热、绝缘固定等功能。随着下游终端产品持续向轻薄化、高集成度、高可靠性方向迭代，消费电子窄边框结构胶涂覆、动力电池模组大面积导热硅脂涂覆、精密光学组件微胶量点胶等场景，对点胶轨迹对位精度、胶层尺寸一致性、连续生产良率的要求持续提升，行业核心需求是在保证点胶作业效率的前提下，降低高精度工装投入与人工调试成本，提升复杂生产工况下的工艺稳定性，减少人工干预环节。

2、目前行业内应用最广泛的是基于固定轨迹与预设工艺参数的开环控制方案，实现方式为提前通过人工示教或离线编程生成标准点胶运动轨迹，结合工艺经验设置固定供胶压力、运动速度、胶阀开闭时序等参数，设备运行时严格按照预存程序驱动运动轴与胶阀执行点胶动作。这类方案的控制系统架构简单、设备采购成本较低，在工件尺寸一致性好、工装定位精度极高、车间温湿度环境恒定的大批量稳态生产场景中具备成熟应用基础。但这类方案完全依赖预设参数与工装定位精度，无法适配生产过程中的各类随机扰动，当工件存在成型翘曲、上料位置偏移、车间温湿度波动引发胶液粘度变化、针头长期运行磨损、供胶管路压力脉动时，极易出现轨迹偏位、胶宽波动、轨迹起点缺胶、终点堆胶等工艺缺陷，生产过程中需要工艺人员高频次抽检调整参数，产品换型调试周期长，工况波动较大时点胶良率难以稳定达标。

3、行业内第二类改进方案是在开环控制架构基础上增加作业前单视觉定位功能，在工件上料完成后通过工业相机拍摄工件表面定位特征，计算工件整体位置偏移量并一次性修正轨迹基准坐标，相比纯开环方案可补偿固定的上料位置偏差，一定程度上降低了对工装定位精度的要求。但这类方案仅能在作业前完成一次性静态校正，无法感知点胶过程中的动态偏差，对工件局部形位公差、供胶压力动态波动、针头渐进磨损、实际胶宽偏差等过程类扰动无响应能力，且视觉模块不直接检测胶路实际成型质量，依然无法实现胶量的闭环控制，难以满足高精度连续轨迹点胶的工艺要求。

4、随着下游制造业柔性化生产需求提升，小批量多品种订单占比持续提高，各类生产扰动对点胶质量的影响被进一步放大，现有控制方案已难以兼顾点胶精度、生产效率与部署成本，控制逻辑存在明确的优化空间。

技术实现思路

1、本发明提出的一种自动点胶机的控制方法及系统，以解决上述现有技术中提到的现有自动点胶技术动态扰动响应滞后、胶量无全流程闭环控制、参数调试依赖人工经验的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种自动点胶机的控制方法，包括如下步骤：

3、首先完成作业前初始化校准，获取点胶针头的初始位姿参数、待点胶工件的基准三维模型与预设标准点胶轨迹，标定目标胶液在预设温湿度区间、基准供胶压力下的出胶流量基准值，完成运动轴、供胶系统与感知模块的时钟同步；

4、点胶作业启动后，按照预设初始参数控制点胶机构移动至待点胶区域上方，在运动轴带动点胶针头沿轨迹移动过程中，通过部署在点胶头侧方的线激光扫描单元逐帧采集待点胶区域的三维点云数据，通过同轴安装的微型视觉模组同步采集针头落点区域的实时胶痕图像，通过串接在供胶管路中的高精度压力传感器采集供胶管路的实时压力值；

5、对采集的多源传感数据进行实时处理，将逐帧获取的三维点云数据与预存的基准三维模型进行逐段配准，计算工件相对于基准位置的实时位姿偏移量，结合从胶痕图像中提取的实时胶宽数据、实时压力值匹配的瞬时出胶流量偏差值，解算得到当前轨迹段的点胶路径动态修正量与点胶工艺参数的实时调整量；

6、根据动态修正量实时调整多轴运动平台的运动路径，根据工艺参数调整量同步调控供胶系统的输出压力、点胶针头的移动速度以及出胶阀的开闭时序，完成连续轨迹点胶作业；

7、每完成一段预设长度的点胶轨迹后，采集未完全固化状态下的胶路三维轮廓数据，识别胶路存在的断胶、堆胶、轨迹偏位缺陷，将缺陷对应的参数偏差量存入工艺参数库，用于后续同类型工件点胶作业的初始参数预补偿。

8、进一步的，将实时三维点云数据与预存基准三维模型进行逐段配准的过程，具体为先提取每帧点云数据中的工件边缘特征点、定位孔特征点与工艺凸台特征点，与基准三维模型中对应位置的特征点进行坐标匹配完成初始粗配准，再采用迭代最近点算法对粗配准后的点云进行精配准，输出工件在六个自由度上的位姿偏移量，消除工件放置倾斜、位置偏移带来的轨迹基准偏差。

9、进一步的，从胶痕图像中提取实时胶宽数据的过程，具体为对采集的实时胶痕图像依次进行灰度化、高斯去噪、canny边缘检测处理，识别胶痕两侧的连续边缘轮廓线，计算两侧轮廓线在垂直于当前点胶轨迹切线方向上的平均像素距离，结合视觉模组的标定系数转换为实际物理胶宽值，将实际物理胶宽值与标准胶宽值的差值作为胶量调整的核心依据。

10、进一步的，点胶作业过程中，每完成预设数量的工件点胶作业后，自动控制多轴运动平台带动点胶针头移动至固定校准工位，通过线激光扫描单元扫描获取针头末端的完整三维轮廓，计算针头的磨损量与出胶口中心相对于初始校准位置的偏移量，将该偏移量并入点胶路径动态修正量中，完成针头磨损带来的系统偏差补偿。

11、进一步的，作业前初始化校准阶段，通过部署在点胶工位侧方的温湿度传感器采集作业环境的实时温度与相对湿度值，根据预存的目标胶液粘度与温湿度对应关系表，对初始标定的出胶流量基准值进行预修正，减少环境参数波动带来的初始出胶量偏差。

12、进一步的，调控出胶阀开闭时序的过程，具体为根据多轴运动平台的实时移动速度与加速度参数，匹配对应的出胶阀提前开启时长与滞后关闭时长，在运动轴加速阶段提前开启出胶阀，在运动轴减速阶段延迟关闭出胶阀，避免点胶轨迹起点缺胶、终点堆胶的工艺缺陷。

13、进一步的，识别到胶路存在断胶、轨迹偏位缺陷时，自动记录缺陷段的起止位置与偏差程度，在完成当前段点胶作业后，控制多轴运动平台带动点胶针头返回缺陷起始位置，按照修正后的点胶路径与工艺参数对缺陷段胶路进行补胶作业，补胶完成后自动回到断点位置继续后续轨迹的点胶作业。

14、进一步的，工艺参数库采用增量学习机制持续更新，每完成一批次工件的点胶作业后，将该批次作业过程中采集的位姿偏差数据、胶宽偏差数据、供胶压力偏差数据以及对应最优调整参数作为训练样本，更新参数匹配神经网络模型，不断提升后续作业过程中工艺参数调整的响应速度与匹配精度。

15、进一步的，一种自动点胶机的控制系统，包括初始化校准模块、多源数据采集模块、偏差解算模块、执行控制模块以及质量闭环模块；

16、初始化校准模块用于获取点胶针头的初始位姿参数、待点胶工件的基准三维模型与预设标准点胶轨迹，标定目标胶液在预设温湿度区间、基准供胶压力下的出胶流量基准值，完成运动轴、供胶系统与感知模块的时钟同步；

17、多源数据采集模块用于在点胶作业过程中，通过线激光扫描单元逐帧采集待点胶区域的三维点云数据，通过微型视觉模组同步采集针头落点区域的实时胶痕图像，通过高精度压力传感器采集供胶管路的实时压力值；

18、偏差解算模块用于将逐帧获取的三维点云数据与预存的基准三维模型进行逐段配准，计算工件的实时位姿偏移量，结合实时胶宽数据、实时压力值匹配的瞬时出胶流量偏差值，解算点胶路径动态修正量与点胶工艺参数的实时调整量；

19、执行控制模块用于根据动态修正量调整多轴运动平台的运动路径，根据工艺参数调整量同步调控供胶系统输出压力、点胶针头移动速度以及出胶阀开闭时序，完成连续轨迹点胶作业；

20、质量闭环模块用于在每完成一段预设长度的点胶轨迹后，采集胶路三维轮廓数据识别工艺缺陷，将缺陷对应的参数偏差量存入工艺参数库用于后续作业的初始参数预补偿。

21、进一步的，还包括参数自学习模块，用于采用增量学习机制对工艺参数库进行持续更新，每完成一批次工件点胶作业后，将该批次采集的各类偏差数据与对应最优调整参数作为训练样本，更新参数匹配神经网络模型，实现系统控制精度的持续迭代优化。

22、与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

23、本发明通过构建多源传感时钟同步采集框架，在点胶运动过程中融合线激光三维点云逐段配准、供胶管路压力实时感知、环境温湿度预补偿、针头磨损自动校准机制，实现工件位姿偏差、局部形位公差、胶液粘度波动、针头渐进磨损等多类生产扰动的动态补偿，无需依赖高精度专用定位工装即可保证点胶轨迹对位精度，有效解决了传统开环控制方案对工装精度要求高、无法响应动态过程扰动、工况波动下轨迹易偏位的问题。

24、本发明通过搭建全流程胶量闭环控制链路，采用同轴视觉模组实时提取胶路宽度参数，结合非牛顿流体瞬时出胶模型解算实际出胶流量，动态匹配运动速度、供胶压力控制参数，同时根据运动轴实时加减速特性自适应调整胶阀开闭时序，并在胶层初凝阶段完成工艺缺陷识别与自动补胶作业，保证全轨迹段胶层尺寸一致性，有效解决了单视觉静态校正方案无过程反馈、胶量控制精度低、轨迹起终点易堆胶缺胶、缺陷处置依赖人工停机干预的问题。

25、本发明通过构建工艺参数增量学习机制，将生产过程中采集的偏差数据、最优调整参数持续纳入参数匹配模型训练，实现控制参数匹配精度的自迭代优化，无需操作人员具备丰富的工艺调试经验即可快速完成多品种工件的换型参数配置，有效解决了传统方案参数调试依赖人工经验、长期运行下参数漂移导致控制精度衰减的问题。

26、本发明的控制架构可直接适配各行程、各轴系构型的通用自动点胶平台，无需对原有设备硬件进行大规模改造，可覆盖消费电子结构粘接、新能源动力电池导热材料涂覆、精密光学组件微胶量固定等多类应用场景，具备较强的柔性适配能力与行业推广价值。