硬盘读写头弹性臂自动检测分拣机的设计

硬盘读写头弹性臂自动检测分拣机的设计

赵磊陈以静

广东省特种设备检测研究院东莞检测院

摘要：根据硬盘读写头弹性臂结构自动检测分拣的市场需求，设计出了硬盘弹性臂自动检测分拣机，取代了传统人辨识产品是否合格的模式，该分拣机完成了进料到出料全自动生产过程，实现了图像采集、识别、处理及6只机械分拣吸头同时工作的自动化控制，达到了减员增效目的。

关键词：硬盘读写头；弹性臂；自动检测；分拣速度

1引言

根据市场调查结果显示：全球50%左右的硬盘集中在中国生产，硬盘读写头弹性臂是硬盘不可缺少的重要部件，其检测和分拣生产过程基本处于人工完成，存在误判误拣率高、生产效率低下等问题。目前，市场上有一种单机械手臂一次拾取一条硬盘读写头弹性臂的单吸爪自动分拣设备，但其生产效率较人工分拣提升不多，实际应用意义不大，但随着各地劳动力成本的不断攀升和硬盘产品品质的要求越来越高，研制高效低成本的硬盘读写头弹性臂自动检测分拣设备是势在必行之事，且具有较大的潜在市场。

2系统设计

硬盘读写头弹性臂自动检测分拣机与相关配套设备组成的自动化控制系统，由硬盘读写头弹性臂成型加工设备、满料载具供料输送设备、硬盘读写头弹性臂自动检测分拣机、无料空载具回流输送设备等构成，这些设备首尾衔接，构成顺畅无停滞无堆积无交叉的物料通道，自动输送，不仅节省大量搬运人力，而且减少了工序间滞留堆积，减少在制半成品数量。硬盘读写头弹性臂自动检测分拣机自动化控制系统整体布局如图1所示。

2.2分拣机械手

分拣机采用批量投料、批量收料、直线步进推进供料方式布局。硬盘读写头弹性臂在物料盘上呈多行放置，为了更好地提升分拣效率，设置双机械手手臂从两侧同时放置，从而节省50%的水平移动距离。分拣机械手吸爪采用真空吸盘抓取硬盘读写头弹性臂物料，保证抓取和移动过程中弹性臂物料被充分固定，其采用4个真空吸头来吸取弹性臂物料。

分拣机械手的工作过程：机械手移动到物料上方贴近表面处，真空阀打开，吸嘴腔体内气压低于大气压形成负压，物料被机械手指的多个真空吸头牢牢吸住，机械手臂转动，将物料搬移到收料盘的设定位置，空开阀关闭、破坏阀接通，吸嘴腔体内气通入大于大气压的正气压，物料与吸嘴分离。

2.3批量投料、批量取料机构设计

批量投放料盘被放入料盘定位框，接料托盘上升准备承接料盘，自动分料盘机构分离出单只物料盘，接料托盘取走单只料盘以备分拣作业之需。料盘少于备用数量时机器发出提示声光信号，作业员根据机器提醒适时补充空料盘。

批量取料盘机构的结构如图3所示，其工作原理是：机器逐次将单只完工弹性臂放入料盘定位框，料盘底部设有止退机构使完工料盘只能向取件口方向移动，料盘累积到一定数量之后机器发出提示声光信号，作业员根据机器提醒定期取出完工料盘。

自动检测分拣设备集顺序控制、多轴运动控制、图像处理及气动控制于一体，既完成各种工序的控制，同时保证一定的位置精度，控制比较复杂。工业现场要求抗十扰能力强、机器运行稳定可靠、且数据运算量大，因此选用带运动卡、图像专用处理卡的工业计算机。

分拣机械手手臂及机械手变距的执行元件均选用伺服电机，其余由普通气缸驱动机构完成，各气缸的动作由电磁阀控制。据各环节的工作流程，编写相应的软件来实现，主控程序流程如图5所示。整个系统是开放结构体系的自动化系统，系统和设备有机地结合在一起，从按扭到PLC、从传感器到软件、从控制系统到信息显示器，联成网络，数据与信息方便地在各模块之间进行交换传递。

4结束语.

项目设计了硬盘读写头弹性臂自动检测分拣机，该分拣机提高检测结果的准确性：误判率由人眼目视检测的1%降低至机器视觉检测的0.01%；大幅提高生产效率：分拣效率由人工分拣的每小时约500pcs提升到机器分拣的每小时3500pcs；大量节省作业员数量：一台机器的产能相当于之前7个分拣作业员加3.5个检测作业产能的总和；消除由于作业员误碰工件导致的报废损失：人工分拣时平均误碰工件导致的报废损失约5-6%。

参考文献：

[1]罗军辉，冯平，哈力旦.A等.MATLAB7.0在图像处理中的应用[M].北京：机械工业出版社，2005.

[2]杨旭.面向硬盘弹性臂前端高度的非接触式测量研究与实现[D]哈尔滨工业大学深圳研究生院.工学硕士学位论文.2009，6.

[3]刘杰，李鹏.基于可编程控制器的分拣装置设计与实现[J].西南师范大学学报.2014，7：98-101.

[4]QinYang，ChuanSun，GuanHaoZhao.ResearchofTobaccoSortingSystemandEquipmentBasedontheInternetofThings.AdvancedMaterialsResearch.2012

[5]汪庭春，梅健，朱文燕，张乐年.基于机器视觉的烟草分拣系统的设计[J].机械制造与自动化.2011.05.

[6]刘波，梅瑛，李瑞琴.基于TRIZ理论的图书分拣机的设计研究[J].机械设计与制造.2013.2.