CN105196299A - 智能压紧安装末端执行器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能压紧安装末端执行器及其控制方法，包括L型安装板、激光位移传感器、真空吸盘、力传感器、位移电动缸以及视觉相机，其中视觉相机安装于L型安装板上，位移电动缸连接在L型安装板的立板和横板之间；力传感器设于L型安装板横板下方，一端与位移电动缸连接，另一端经连接套筒与真空吸盘固定连接；激光位移传感器安装于L型安装板横板的两侧边部下方。本发明能够实时监测力的大小，不会压坏工件，也不会因用过大的力而拉坏工件，避免因力不当而造成的材料浪费及返工，省去了人工装卸的过程，大大提高了生产效率，互换性好，易于安装，便于更换和维护。

Description

智能压紧安装末端执行器及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种智能制造技术领域，具体的说是一种智能压紧安装末端执行器其控制方法。

背景技术

产品生产制造过程中，有时涉及到略带曲面的工件的粘贴，为确保其粘贴质量牢固、稳定、一致性好，需要对粘贴好的工件进行压紧及拉力测试。

目前，在生产过程中主要采用工装形式进行压紧安装。对于拉力测试，主要的方法也是设计特殊工装，工装上装有真空吸盘，从而实现拉力测试。但上述方法存在以下问题：压紧或拉力测试时力的大小无从得知，力度过大而将工件压坏的情况时有发生，造成不必要的损失或浪费；定位及法向精度差，给压紧及拉力测试结果带来误差；整个产品上零件粘贴的一致性无法保障，粘贴质量就无法保障；效率低，过程繁琐，设计工装、人工装卸等均比较费时费力。

同时，由于产品设计时理论数模跟实物会有一定误差，现用的工装方法无法保证压紧及拉力测试时工件的位置精度和法向精度，对于工件来说受力不均衡，必然对测试结果带来影响，造成不必要的误差。

发明内容

针对现有技术中工件的粘贴质量无法保障、粘贴效率低，过程繁琐，无法保证压紧及拉力测试时工件的位置精度和法向精度等不足，本发明要解决的技术问题是提供一种能够辅助装配的智能压紧安装末端执行器及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明智能压紧安装末端执行器，包括L型安装板、激光位移传感器、真空吸盘、力传感器、位移电动缸以及视觉相机，其中视觉相机安装于L型安装板上，位移电动缸连接在L型安装板的立板和横板之间；力传感器设于L型安装板横板下方，一端与位移电动缸连接，另一端经连接套筒与真空吸盘固定连接；激光位移传感器安装于L型安装板横板的两侧边部下方。

L型安装板的立板外侧设有连接法兰。

视觉相机及其系统光源通过视觉相机及系统光源安装板安装于L型安装板的横板前边部下方。

L型安装板的立板与横板之间设有加强筋。

激光位移传感器为四个，两个一组，分别通过两个激光位移传感器安装板连接在L型安装板的横板边部两侧。

两组激光位移传感器的感测头所成夹角为45o~75o。

视觉相机及系统光源安装在视觉相机及系统光源安装板上。

本发明智能压紧安装末端执行器的控制方法包括以下步骤：

设备正常开机后开始启动自动模式或手动模式；

当系统进入自动模式时，系统自动调用预先编好的离线程序，根据离线程序，机器人带着末端执行器达到指定位置；

视觉相机11扫描工件的轮廓，并计算出工件中心位置；

机器人根据计算的中心位置进行位置调整，调整完毕后进行点位判断；

如果真空吸盘中心点位与工件中心点位一致，则进入法向测量环节；

激光位移传感器开始工作，并计算出工件中心点的法向，进入法向判断；

如果真空吸盘轴向与工件中心点的法向一致，则调用工艺参数，进入压紧或拉力测试环节：

位移电动缸产生位移，力传感器、连接套筒、真空吸盘一起随其产生位移；

当真空吸盘接触到工件后随着位移的变化产生力，经力传感器将检测到的值转换成力的大小传送给控制系统，当力的大小达到预先设定的压力或拉力时，位移电动缸位置锁定，进入压紧或拉力测试状态，达到压紧或拉力设定时间后，位移电动缸解锁，回零。

如果真空吸盘中心点位与工件中心点位不一致，回到机器人指定位置再继续调整，直至点位符合要求，进入法向测量环节。

法向判断时如果真空吸盘轴向不在工件中心点的法向上，回到机器人指定位置再继续点位和法向调整，直至其法向符合要求，调整完毕，进入压紧或拉力测试环节。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明由于设计了力反馈元件（力传感器），能够实时监测力的大小，一旦达到设定的力会将状态锁定并实施压紧或拉力测试，不会压坏工件，也不会用过大的力而拉坏工件，避免因力不当而造成的材料浪费及返工。

2.本发明由于设置了视觉相机及激光位移传感器，使得该末端执行器的位置精度及法向精度很高，同时由于由机器人带末端执行器工作，所以只要选好机器人的可达性，产品任何位置的测试都能完成，覆盖率高；对于生产中数量较大的粘贴工作来说用机器代替人工实现很好的解决了一致性的问题，大大提高了粘贴质量，省去了人工装卸的过程，大大提高了生产效率。

3．本发明在功能上，力反馈精准、位置及法向精度高、稳定可靠、覆盖率高、一致性好。

4．本发明中，激光位移传感器与位移电动缸同轴度较好，视觉相机与与位移电动缸平行度较好，这样系统在工作时精度高。

5．本发明中采用模块化设计，激光位移传感器或视觉相机均可按照实际测量要求更换不同量程或其他规格的产品，真空吸盘也可以根据实际工件大小及所需力的大小更换不同规格的吸盘，互换性好，易于安装便于更换和维护。

附图说明

图1为本发明结构示意图（一）；

图2为本发明的结构示意图（二）；

图3为本发明的结构剖面图；

图4为本发明工作流程图。

如图1~3所示，本发明智能压紧安装末端执行器，包括L型安装板1、激光位移传感器3、真空吸盘4、力传感器7、位移电动缸8以及视觉相机11，其中视觉相机11安装于L型安装板1上，位移电动缸8连接在L型安装板1的立板和横板之间；力传感器7设于L型安装板1横板下方，一端与位移电动缸8连接，另一端经连接套筒6与真空吸盘4固定连接；激光位移传感器3安装于L型安装板1横板的两侧边部下方；视觉相机11安装于L型安装板1的横板前边部下方。

本实施例中，L型安装板1的立板外侧连接着连接法兰2，另一侧在立板和横板之间焊接有两个加强筋9，位移电动缸8连接在L型安装板1的横板上部，力传感器7的上下两端都是螺纹杆，其上端直接拧入位移电动缸8的下端螺纹孔中，其下端拧入连接套筒6中螺纹孔，连接套筒6下端与真空吸盘4连接固定，两块激光位移传感器安装板5靠螺纹连接在L型安装板1的横板两侧边部，主体向下延伸，四个激光位移传感器感测头3分别安装在两块激光位移传感器安装板5上，视觉相机及系统光源安装板10靠螺纹连接在L型安装板1的横板前边部，主体向下延伸，视觉相机11及系统光源12安装在视觉相机及系统光源安装板10上。

视觉相机11和系统光源12的可安装在L型安装板1的任意位置上，只要保证视觉相机11的工作区域可覆盖工件范围即可，系统光源12在视觉相机测量光线较差时能够照亮工件所在区域且不遮挡视觉相机工作即可。

激光位移传感器感测头3为四个，两个一组，分两组分别安装在两个激光位移传感器安装板5上，两组激光位移传感器感测头3所成夹角为45o~75o，本实施例采用60°，也可以是其他角度，主要根据所测工件形状、大小等决定。

真空吸盘4的种类及大小可更换，配备相应的连接套筒6即可更换真空吸盘4，可应对不同规格工件。

如图4所示，本发明智能压紧安装末端执行器的工作过程如下：

设备正常开机后开始启动自动模式或手动模式；

当系统进入自动模式时，系统自动调用预先编好的离线程序，根据离线程序，机器人带着末端执行器达到指定位置；

视觉相机11扫描工件的轮廓，并计算出工件中心位置；

机器人根据计算的中心位置进行位置调整，调整完毕后进行点位判断；

如果真空吸盘中心点位与工件中心点位一致，则进入法向测量环节；否则回到机器人指定位置再继续调整，直至点位符合要求，进入法向测量环节；

四个激光位移传感器感测头3开始测量并计算工件中心点的法向；机器人进行法向调整，调整完毕；

法向判断，如果真空吸盘轴向与工件中心点的法向一致，则调用工艺参数，进入压紧或拉力测试环节，否则回到机器人指定位置再继续点位和法向调整，直至其法向符合要求，进入压紧或拉力测试环节：

位移电动缸8产生位移，力传感器7、连接套筒6、真空吸盘4一起随其产生位移；

当真空吸盘4接触到工件后随着位移的变化必然产生力，此力会以同等大小实时传递给力传感器7，力传感器7将检测到的值转换成力的大小传送给控制系统，一旦力达到控制系统预先设定的力的值，位移电动缸8位置锁定，进入压紧或拉力测试状态，达到压力或拉力测试设定的时间后，位移电动缸解锁，回零。

当系统进入手动模式时，则直接进入点位判断，后续步骤同上。

如此重复从而完成生产线上的辅助安装。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能压紧安装末端执行器，其特征在于：包括L型安装板、激光位移传感器、真空吸盘、力传感器、位移电动缸以及视觉相机，其中视觉相机安装于L型安装板上，位移电动缸连接在L型安装板的立板和横板之间；力传感器设于L型安装板横板下方，一端与位移电动缸连接，另一端经连接套筒与真空吸盘固定连接；激光位移传感器安装于L型安装板横板的两侧边部下方。

2.按权利要求1所述的智能压紧安装末端执行器，其特征在于：L型安装板的立板外侧设有连接法兰。

3.按权利要求1所述的智能压紧安装末端执行器，其特征在于：视觉相机及其系统光源通过视觉相机及系统光源安装板安装于L型安装板的横板前边部下方。

4.按权利要求1所述的智能压紧安装末端执行器，其特征在于：L型安装板的立板与横板之间设有加强筋。

5.按权利要求1所述的智能压紧安装末端执行器，其特征在于：激光位移传感器为四个，两个一组，分别通过两个激光位移传感器安装板连接在L型安装板的横板边部两侧。

6.按权利要求5所述的智能压紧安装末端执行器，其特征在于：两组激光位移传感器的感测头所成夹角为45o~75o。

7.按权利要求1所述的智能压紧安装末端执行器，其特征在于：视觉相机及系统光源安装在视觉相机及系统光源安装板上。

8.一种智能压紧安装末端执行器的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

设备正常开机后开始启动自动模式或手动模式；

当系统进入自动模式时，系统自动调用预先编好的离线程序，根据离线程序，机器人带着末端执行器达到指定位置；

视觉相机11扫描工件的轮廓，并计算出工件中心位置；

机器人根据计算的中心位置进行位置调整，调整完毕后进行点位判断；

如果真空吸盘中心点位与工件中心点位一致，则进入法向测量环节；

激光位移传感器开始工作，并计算出工件中心点的法向，进入法向判断；

如果真空吸盘轴向与工件中心点的法向一致，则调用工艺参数，进入压紧或拉力测试环节：

位移电动缸产生位移，力传感器、连接套筒、真空吸盘一起随其产生位移；

当真空吸盘接触到工件后随着位移的变化产生力，经力传感器将检测到的值转换成力的大小传送给控制系统，当力的大小达到预先设定的压力或拉力时，位移电动缸位置锁定，进入压紧或拉力测试状态，达到压紧或拉力设定时间后，位移电动缸解锁，回零。

9.按权利要求8所述的智能压紧安装末端执行器的控制方法，其特征在于：如果真空吸盘中心点位与工件中心点位不一致，回到机器人指定位置再继续调整，直至点位符合要求，进入法向测量环节。

10.按权利要求8所述的智能压紧安装末端执行器的控制方法，其特征在于：法向判断时如果真空吸盘轴向与工件中心点法向不一致，回到机器人指定位置再继续点位和法向调整，直至其法向符合要求，调整完毕，进入压紧或拉力测试环节。