CN104786034B - 一种汽车仪表自动压针机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车仪表自动压针机，包括台架、设置在台架上的压针装置、设置在台架上的夹持装置和主控机；还包括一视觉分析定位系统和设置在所述压针装置下方的供料装置；所述压针装置通过一运动平台设置在台架上，所述压针装置包括呈交错动作的两个压针机头，所述压针机头上设有一拾压机构；所述夹持装置包括一设置在台架上的回转台，所述回转台包括可相互回转切换的一装配工位和一装夹工位；所述视觉分析定位系统包括设置在所述压针装置上的一主摄像头。其通过双工位夹持装置有效节省压针间隔时间，并与可三轴移动的压针装置配合，有效提高了压针的自动化，提高了汽车仪表盘的压针生产效率。

Description

一种汽车仪表自动压针机

技术领域

本发明涉及仪表装配设备，特别是涉及一种汽车仪表指针的自动装配设备。

背景技术

目前在汽车和摩托车等仪表制造企业，仪表里面的指针压制大都采用机械气动方式或机械手动人工方式压制。人工压制劳动强度大，生产效率低，而气动压制由于气体的特性，在启动后下压速度较快，而且中间段无法停止，所以在指针与步进电机位置不对称或者指针没放好的时候也会压下去，这样造成步进电机损坏，生产返工等现象。指针孔和电机轴的参数一致性存在差异，而且各仪表电机在指针压制时所处的初始角度也不完全一致，采用人工或直接气动压制均难以保证压制的指针角度和深度完全一致。另外，采用人工或直接气动压制均不支持按操作员、日期段查询合格率、错误内容等，造成智能管理系统数据的空白且后期更无法追溯。

公告号为CN203171219U的中国实用新型专利公开了一种自动压针机，包括支撑架，平衡架，所述平衡架可上下移动的设置在所述支撑架上；驱动装置，所述驱动装置固定在所述平衡架上端；丝杆，所述丝杆上端与所述驱动装置固定连接，且所述丝杆与所述支撑架转动连接；荷重检测器，所述荷重检测器固定在所述平衡架下端；位置定位器，所述位置定位器固定在所述荷重检测器上；组合吸针器，所述组合吸针器固定在所述荷重检测器下端；仪表固定盘，所述仪表固定盘对应设置在所述组合吸针器下方并固定在平衡架上。该技术方案中包括丝杆和组合吸针器的压针机构与夹持待压针仪表盘的仪表固定盘相对固定，且仪表固定盘每次只能装夹一个待压针仪表盘，压针机构每次只能拾取一个指针或一种规格的指针进行压针，压针机的工作效率低下，难以满足对一组合仪表盘中的各仪表指针进行快速压针操作。另外，组合吸针器难以满足自动寻针和拾取的要求，不能对拾针后的指针针轴个体差异进行校正，造成压针精度难以控制，合格率和效率低下的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种汽车仪表自动压针机，其通过将压针装置设置在一运动平台上，使压针装置在系统控制下多次往返拾取指针进行不同规格多次压针操作，有效提高了对组合仪表盘压针的工作效率；另外，将夹持待压针仪表盘的夹持装置设置成具有包括一装配工位和一装夹工位的双工位机构，使得当一个工位在进行压针操作时，另一工位进行装夹操作，其与可三轴移动的压针装置配合，大大地提高了自动压针的自动化程度，提高了汽车仪表盘的压针生产率。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种汽车仪表自动压针机，包括台架、设置在台架上的压针装置、设置在台架上的夹持装置和主控机；还包括一视觉分析定位系统和设置在所述压针装置下方的供料装置；所述压针装置通过一运动平台设置在台架上，所述压针装置包括呈交错动作的两个压针机头，所述压针机头上设有一拾压机构；所述夹持装置包括一设置在台架上的回转台，所述回转台包括可相互回转切换的一装配工位和一装夹工位；所述视觉分析定位系统包括设置在所述压针装置上的一主摄像头。其通过双工位夹持装置有效节省压针间隔时间，并与可三轴移动的压针装置配合，有效提高了压针的自动化，提高了汽车仪表盘的压针生产效率。

为了进一步地提高压针的生产效率，所述夹持装置包括设置在回转台上的若干夹持块机构；所述夹持块机构包括夹持气缸、与气缸活塞铰接的连杆和与连杆另一端铰接的夹持爪。该设置在回转台上的若干夹持块机构与视觉分析定位系统和控制系统的配合，当待压针仪表盘放置到位后，夹持块机构的夹持爪受夹持气缸的驱动自动对待压针仪表盘进行平紧，有效提高了待压针仪表盘的装夹效率。

为了提高压针装置进行压针时待压针仪表盘的稳定性，提高压针精度，在所述回转台装配工位的下方设有至少一个支撑块机构；所述支撑块机构包括一支撑气缸、一与支撑气缸活塞连接的楔块和受楔块驱动的支撑块。通过楔块结构对支撑块进行驱动可更精准地控制支撑块与回转台的支撑精度和刚度。

具体地，为了有效提高压针效率避免压针机头的碰撞限制，所述压针装置包括呈上下交错动作的至少两个压针机头。进一步地，为了与双压针机头配合提高多指针拾取和压针操作，进一步提高压针效率，所述供料装置为至少两个；所述供料装置包括一导板和一通过一供料气缸驱动在所述导板上移动的供料平台。

为了有效获取装配工位上的待压针仪表盘电机轴位置信息和压针状态，提高压针精度，所述视觉分析定位系统还包括一设置在装配工位上方的辅助摄像头。

为了进行一步提高压针的深度精度，在所述压针装置上还设有一对压针后进行压针深度校验的测距机构。

本发明汽车仪表自动压针机为一套集三轴伺服运动平台、指针拾取的机械拾压机构、视觉分析定位系统为一体的高精度压针系统，具备仪表数据初始化、自动搜寻指针、自动锁定针轴、指针角度和深度任意标定、实际压针高度精确测量、压针流程自定义、双头指针拾取、双指针料盒、双工位工装平台等先进功能。

系统以三轴伺服运动平台作为基座，采用工业摄像机精确捕捉针轴及指针，并控制机械手将指针按工艺要求的角度和高度压入针轴，支持对组合仪表上任意数量的指针进行压针，具备双头指针分析拾取能力，可一次完成两种以上规格的指针拾取与压针。系统同时融合了仪表控制及初始化模块，使电机走在同一相对角度后进行压针，确保经过大正汽车仪表压针设备的仪表具有一致的指针角度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的结构示意图，图中移除了上罩以显示内部结构。

图3为本发明中主控系统和视觉分析定位系统的模块图。

图4为本发明中压针装置的结构示意图。

图5为图4中A处的放大图。

图6为本发明中压针装置的结构示意图。

图7为图6中B处的放大图。

图8为本发明中夹持装置的结构示意图。

图9为本发明中夹持装置的结构示意图。

图10为本发明中夹持块机构的结构示意图。

图11为本发明中供料装置的结构示意图。

其中：台架1、主控系统2、主控机21、控制模块22、伺服控制器221、压针控制器222、人机交互界面23、显示器231、输入键盘232、运动平台3、X轴伺服滑台机构31、Y轴伺服滑台机构32、Z轴伺服滑台机构33、Z向高度校准机构34、压针装置4、负载板41、压针机头42、机头支架421、机头本体422、同步带轮组423、机头步进电机425、角度跟踪器426、拾压机构427、负压吸盘轴4271、负压气缸4272、固定架4273、连接架4274、压力传感器4275、手爪机构428、手爪气缸4281、手爪推板4282、竖向滑轨4283、手爪连杆4284、手爪滑块4285、横向滑轨4286、手爪4287、手爪槽4288、测距机构429、机头气缸43、缓冲器44、挡块45、供料装置5、供料气缸51、导板52、供料平台53、滚轮54、视觉分析定位系统6、主摄像头61、辅助摄像头62、视觉分析模块63、视觉寻针模块631、针轴校正模块632、零位校正模块633、夹持装置7、回转台71、装配工位711、装夹工位712、回转定位机构713、支撑块机构72、支撑气缸721、楔块722、支撑块723、夹持块机构73、夹持支架731、夹持气缸732、连杆733、夹持爪734、回转驱动装置74、上罩8、待压针仪表盘9。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

参见图1、图2和图3，一种汽车仪表自动压针机，包括主控系统2、由主控系统2控制的压针装置4和运动平台3、供料装置5和用于夹持待压针仪表盘9的夹持装置7。该主控系统2包括设置在一台架1上的主控机21、设置在主控机21中的控制模块22，和视觉分析定位系统6。该主控机21包括设置在台架1上包括显示器231和输入键盘232的人机交互界面23。该控制模块22包括对运动平台3进行控制的伺服控制器221和对压针装置4进行控制的压针控制器222。该运动平台3为一三轴伺服平台，其包括X轴伺服滑台机构31、Y轴伺服滑台机构32、Z轴伺服滑台机构33和Z向高度校准机构34。

参见图4～图7，该压针装置4通过一负载板41固定在该运动平台3上，通过伺服控制器221对运动平台XYZ轴的伺服电机进行控制实现压针装置4在XYZ轴上的精确位置移动。该压针装置4包括滑动连接在负载板41上两个压针机头42和设置在两个压针机头42中间的测距机构429。该压针机头42包括机头机架421、设置在机头支架421一贯通轴孔中的机头本体422、设置在该机头支架421上用于驱动该机头本体422转动的角度调整机构、设置在该机头本体422下端用于对仪表指针进行拾取和压针的拾压机构427、以及定位于该拾压机构427下方的手爪机构428。该角度调整机构包括设置在机头机架421上的机头步进电机425和同步带轮组423以及设置在机头支架421上通过同步轮组连接到机头本体422上端的角度跟综器426。该角度跟综器426用于反馈机头本体422的转动角度信息。该拾压机构427包括通过一固定架4273固定在机头本体422下端上的负压气缸4272、设置在该负压气缸4272活塞杆端的负压吸盘轴4271和通过一连接架4274设置在该负压气缸4272活塞杆端与负压吸盘轴4271之间的压力传感器4275。该手爪机构428设置在拾压机构427固定架4273的一延伸部上。该手爪机构428包括固定在该固定架4273延伸部上的手爪气缸4281、固定在固定架4273延伸部上并定位于手爪气缸4281下方的竖向滑轨4283、滑动连接在该竖向滑轨4283上的手爪推板4282、两个分别与手爪推板4282下部两侧呈对称铰接的手爪连杆4284、设置在固定架4273延伸部下部前面上的横向滑轨4286、分别铰接在两个手爪连杆4284另一端上并滑动连接在横向滑轨4286上的手爪滑块4285和分别固定在该两个手爪滑块4285下端的两个手爪4287。该负压吸盘轴4271定位于固定架4273延伸部的前面，该手爪机构428中的手爪气缸4281、手爪推板4282、手爪连杆4284和竖向滑轨4283均定位于固定架4273延伸部的后面，手爪机构428的两个手爪滑块4285定位于固定架4273延伸部的下面，两个手爪4287延伸到负压吸盘轴4271的下方。在手爪4287的内侧设有一手爪槽4288，该手爪槽4288为一直角缺口。该手爪推板4282上端与手爪气缸4281向下延伸出的手爪气缸4281活塞杆连接，通过该手爪气缸4281推动手爪推板4282进而通过两个手爪连杆4284控制两个手爪4287沿横向滑轨4286作开合动作。该两个压针机头42分别通过各自的机头气缸43进行切换呈上下交错移动。该机头气缸43设置在负载板41上，并且在该负载板41与机头支架421之间设有缓冲器44。

参见图8、图9和图10，该夹持装置7包括设置在台架1上的回转台71、设置在回转台71上的夹持块机构73和设置在回转台71下方的支撑块机构72。该回转台71设有通过设置在该回转台71下方的台架1上一回转定位机构713定位的装配工位711和装夹工位712。该回转定位机构713包括一由定位气缸驱动的定位销。该设置在回转台71上的夹持块机构73包括夹持支架731、夹持气缸732、一端与夹持气缸732活塞杆铰接的连杆733、与连杆733另一端铰接的夹持爪734。待压针仪表盘9放置在回转台的装夹工位712上并通过夹持气缸732启动夹持爪734压紧。在本实施例中，该夹持爪734沿待压针仪表盘9周边设有5个。该支撑块机构72定位在回转台71装配工位711的下方。该支撑块机构72包括一支撑气缸721、一与支撑气缸721活塞杆连接的楔块722和受楔块722驱动的支撑块723。

参见图11，该供料装置5设置在该夹持装置7一侧的台架1上。该供料装置5包括一固定在台架1上的导板52、供料平台53和驱动供料平台53沿导板52移动的供料气缸51。该供料平台53通过定位于导板52两侧上的滚轮54与导板52作滚动连接。在本实施例中，该供料装置5设有两个。仪表指针呈矩阵排列在指针料盒中，指针料盒放置在供料平台53上通过供料气缸51移动到压针装置4的下方。

参见图3，该视觉分析定位系统6包括设置在压针装置4上的主摄像头61、设置在夹持装置7回转台71装配工位711上方的辅助摄像头62和视觉分析模块63。该视觉分析模块63包括自动搜索合格指针的视觉寻针模块631、校正仪表针轴位置个体差异的针轴校正模块632和校正零刻度个体差异位置使每个仪表指向一致的零位校正模块633。

操作时，先打开气路，打开设备主机电源，显示器上显示登录窗口后，以操作员账号登录压针系统。在压针主窗口中选择待压针仪表盘的型号点击开始压针按钮，系统首次上电或急停后会自动通过Z向高度校准机构34先进行回零操作，然后进入正常压针状态。将待压针仪表盘9在夹持装置7的装夹工位712通过夹持块机构73进行装夹，到位信号检测后，夹持块机构73自动抱紧待压针仪表盘9，人机交互界面23的显示器231弹出确认待压针仪表盘9外观是否正常，确认后执行夹持装置7的回转台71旋转，使待压针仪表盘9进入装配工位71。压针装置7的压针机头42通过三轴伺服运动平台3移动到供料装置5的上方，视觉分析定位系统6中的主摄像头61获取供料装置5中呈阵列的仪表指针的指针位置和有针无针状态信息，并通过视觉分析模块63中的视觉寻针模块631和针轴校正模块632进行分析和校正。在本实施例中，该压针机头42具有两个，当其一A压针机头拾针后，通过机头气缸43进行A/B压针机头切换，再通过B压针机头进行拾针。在压针机头42移动进行拾针前，手爪气缸4281使手爪推板4282推动手爪连杆4284进而带动手爪滑块4285使手爪4287打开，两个压针机头42上移，拾针机构427的负压吸盘轴4271上升，移动到供料装置5上方的取针位置后，A压针机头通过机头气缸43切换下行，伸出负压吸盘轴4271，吸针后退回，手爪4287关闭，手爪机构428回退，与负压吸盘轴4271顶住指针工件并通过手爪4287上的手爪槽4288自动校正指针位置；A压针机头完成拾针后B压针机头以同样的方式再次拾针。完成拾针后的两个压针机42头移至预设定位置，通过视觉分析定位系统6中的辅助摄像头62捕捉装配中心点和装配角度，并测量装配Z方向高度位置，通过视觉分析模块63分析后由主控系统2控制压针机头42移动至目的地坐标位置。切换A压针机头下行，并控制三轴伺服运动平台3Z轴伺服滑台机构33缓慢将其送入一定距离，打开手爪4287，回退Z轴伺服滑台机构33一个相对距离，负压吸盘轴4271往下移动至限位，Z轴伺服滑台机构33下移压入指针工件至一定的深度距离，然后A压针机头切换回退，负压吸盘轴4271回退，测距机构429移至上方进行测量。A压针机头完成其中一个指针的压针后，B压针机头以同样方式完成另一指针的压针。完成压针后主控系统将数值进行比对，给出实际装配的公差范围。装配结束后，回转台71旋出装配工位711，在装夹工位712完成装夹的待压针仪表盘9同时进入装配工位711，重复压针工作。

具体实施例是为了更清楚地理解本发明，并不作为对本发明权利的一种限制，在不脱离本发明宗旨的前提下，可以有各种各样的变化，所有这些对所述领域技术人员显而易见的修改将包括在本权利要求的范围之内。

Claims (8)

1.一种汽车仪表自动压针机，包括台架、设置在台架上的压针装置、设置在台架上的夹持装置和主控机；其特征在于：还包括一视觉分析定位系统和设置在所述压针装置下方的供料装置；所述压针装置通过一运动平台设置在台架上，所述压针装置包括呈交错动作的两个压针机头，所述压针机头上设有一拾压机构；拾压机构包括通过一固定架固定在机头本体下端上的负压气缸、设置在该负压气缸活塞杆端的负压吸盘轴和通过一连接架设置在该负压气缸活塞杆端与负压吸盘轴之间的压力传感器；所述夹持装置包括一设置在台架上的回转台，所述的回转台设有通过设置在该回转台下方的台架上一回转定位机构定位的并可相互切换的一装配工位和一装夹工位；该回转定位机构包括一由定位气缸驱动的定位销；所述视觉分析定位系统包括设置在所述压针装置上的一主摄像头；所述夹持装置包括设置在回转台上的若干夹持块机构；所述夹持块机构包括夹持气缸、与气缸活塞铰接的连杆和与连杆另一端铰接的夹持爪；在所述回转台装配工位的下方设有至少一个支撑块机构；所述支撑块机构包括一支撑气缸、一与支撑气缸活塞连接的楔块和受楔块驱动的支撑块。

2.根据权利要求1所述的自动压针机，其特征在于：所述压针装置包括呈上下交错动作的至少两个压针机头。

3.根据权利要求1所述的自动压针机，其特征在于：所述供料装置为至少两个；所述供料装置包括一导板和一通过一供料气缸驱动在所述导板上移动的供料平台。

4.根据权利要求1所述的自动压针机，其特征在于：所述视觉分析定位系统还包括一设置在装配工位上方的辅助摄像头。

5.根据权利要求1所述的自动压针机，其特征在于：在所述压针装置上还设有一对压针后进行压针深度校验的测距机构。

6.根据权利要求2所述的自动压针机，其特征在于：所述供料装置为至少两个；所述供料装置包括一导板和一通过一供料气缸驱动在所述导板上移动的供料平台。

7.根据权利要求2所述的自动压针机，其特征在于：所述视觉分析定位系统还包括一设置在装配工位上方的辅助摄像头。

8.根据权利要求2所述的自动压针机，其特征在于：在所述压针装置上还设有一对压针后进行压针深度校验的测距机构。