CN105911069A - 一种机械手连接线自动测试装置 - Google Patents

Abstract

一种机械手连接线自动测试装置，包括分拣装置、机械手装置、压力传感器装置和图像采集与识别装置；分拣装置通过输送带对连接线进行分拣，并输送到机械手所对应的位置；机械手装置具有六个自由度，通过控制至少一个舵机的运动来完成转动、摆动、移动或复合运动；机械手手爪上设置可更换卡槽；压力传感器装置用于将压力信号转换为舵机的运转控制信号，使机械手能够准确的抓到连接线的端口部位并将其置于机械手的卡槽内；图像采集与识别装置通过图像传感器对测试仪信号进行分析，检测连接线的合格与否。本发明使连接线的检测更加智能化、自动化，从而给检测工作带来帮助，减轻工作人员的劳动强度，进一步推动检测技术的发展。

Description

一种机械手连接线自动测试装置

技术领域

本发明涉及一种自动测试装置，具体涉及一种机械手连接线自动测试装置。

背景技术

现在的大部分企业采用测线仪检查连接线的通断。现在市场上的测线器厂家众多、品种多样，但是存在不少弊端，若出现布线错乱、标识丢失时测试更加繁琐。 现在大多数工厂数据线的检测，需要人工一根一根地去反复插拔，既费时又费力，检测仪的运行过程比较慢，并且同时一种检测仪只能应对一种线缆的检测，当检测不同数据线型号时，则需要更换检测线序或调整程序，费用消耗较大。由此，我们要设计一款不需要人工插拔，可针对多类型多种接口的线缆，实现自动化数据线检测的检测装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有连接线检测需要人工插拔，为解决上述问题，提供一种机械手连接线自动测试装置。。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种机械手连接线自动测试装置，包括分拣装置、机械手装置、压力传感器装置和图像采集与识别装置；

所述分拣装置通过输送带对连接线进行分拣，并输送到机械手所对应的位置；

所述机械手装置具有六个自由度，通过控制至少一个舵机的运动来完成转动、摆动、移动或复合运动；所述机械手手爪上设置可更换卡槽；

所述压力传感器装置用于将压力信号转换为舵机的运转控制信号，使机械手能够准确的抓到连接线的端口部位并将其置于机械手的卡槽内；

所述图像采集与识别装置通过图像传感器对测试仪信号进行分析，检测连接线的合格与否。

所述输送带带轮上镶嵌有挂钩，带轮上的挂钩处于输送带的中间。

所述挂钩的直径大于连接线直径1-2mm。

在机械手的后方装有两个橡胶滚轮，连接线在被机械手抓起的时候，连接线的后端进入到两个相互啮合的橡胶滚轮里，通过两个橡胶滚轮的挤压以及摩擦力的作用使连接线向后移动，通过摩擦把连接线拉到机械手的卡槽中；当连接线的端部到达卡槽内后，压力值传输到卡槽上的压力传感器，微处理器通过对压力值进行信息处理与分析后传递信号使橡胶滚轮驱动舵机停止转动。

所述图像采集与识别装置进行图像采集之后，通过摄像机的模数转换部件完成图像数字化处理，并将处理结果输入微处理器，微处理器通过颜色传感器来识别颜色，进而检测连接线是否合格；微处理器根据检测结果驱动机械手上相应的舵机进行移动，把合格的产品移放到合格区，不合格的产品移放到不合格区。

所述机械手爪为齿式手爪。

所述机械手手臂部位采用铝合金材质的机械式夹持器。

所述舵机通过连接圆盘与机械手爪相连接。

相对于现有技术，本发明提出了一种机械手连接线自动测试装置，使连接线的检测更加智能化、自动化，从而给检测工作带来帮助，减轻工作人员的劳动强度，进一步推动检测技术的发展。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的工作流程图。

图3是本发明的机械手装置的抽线部位结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、测试仪；2、机械手装置；3、传送带分拣装置；4、机械手抽线部位；5、卡槽；6、橡胶滚轮；7、挂钩。

具体实施方式

本发明的机械手连接线自动测试装置主要功能包括连接线的自动分拣、机械手夹持、测试仪的检测和连接线合格与否的自动分拣，其总体结构示意图如图1所示，主要工作流程如图2所示，首先将一捆一捆的连接线通过分拣装置将线束分成一根一根的，通过带传动将单根线运送到合适的位置，然后机械手进行夹持，橡胶轮的滚动使线的终端止于机械手的卡槽内，插入测试仪内进行检测，最后待检测完成后通过图像识别器对信号的处理，完成连接线合格与否的最终分拣。

分拣装置3：利用带传动把线进行分拣，并且运输到相应的位置；

机械手装置2：通过六个自由度的机械手保证机械手在空间范围内可以更加灵活的运动，手爪部位设计可换卡槽5，实现了该产品的多样化检测；

压力传感器装置：通过压力传感器使连接线的端部可以准确的位于机械手的卡槽5内；

图像采集与识别装置：通过图像传感器对测试仪1信号的分析，判断连接线的合格与否，进而确定机械手的下一步运动情况。

1）分拣装置

连接线检测的前提就是要把线一根一根的分拣出来，以便于机械手可以准确的抓住一根连接线进行检查。在工厂中一般都是一捆线分拨下来，然后人工进行一根一根的检测，这样花费了大量的时间，降低了工作效率。而且连接线具有一定的柔性，容易交缠在一起，这样更加不利于自动化的实施。为了配合自动化的生产，本文中所设计的分拣机构要求人工把线进行一定的整理，然后通过传送带输送到机械手所对应的位置，以便于机械手可以准确的进行操作。

输送带是在一定的线路上连续输送物料的物料搬运机械，输送机的位置可以进行水平、倾斜和垂直输送。其输送的线路是一定的。输送带输送能力大，运距长，还可以在输送的时候完成一些工艺的加工。输送带还具有结构简单，运行稳定的优点，适合长时间的运行。如图1所示，带轮上镶嵌有挂钩7，该挂钩7的直径大于连接线直径1-2mm,现在的市场上普遍的连接线的直径为3-5mm.带轮上的挂钩处于带的中间，在带运输的过程中，带上的挂钩上最多容纳一根线的位置，以便于实现带的分拣，为后续带的检测做准备。同时挂钩与挂钩之间有一定的距离。连接线的检测时间约为5s，再加上机械手的运作时间，选择合理的方式进行检测。带上挂钩的距离有助于资源的高效利用，便于整个系统可以稳定运转，充分发挥自动化在连接线检测系统中的作用，提高工厂的生产条件，减低成本，使企业在当今竞争行业中处于领先地位，而不至于被淘汰。

2）机械手装置

2.1）机械手装置的自由度

自由度是指构件所具有的独立运动的数目（或者是确定构架位置所需要的独立参量数目）。一个物体在空间里应该有六个自由度，包括了XYZ轴的独立移动和沿XYZ轴的轴向转动。如果一个物体仅被限制在一个平面内进行运动，则只包含三个自由度。在一个空间中如果六个自由度完全约束，则称其为完全约束。如果六个自由度中至少有一个自由的没有被约束，则成为不完全约束。

本发明的机械手主要包括了基座、舵机、摇臂、摆臂、机械手爪等构件，具有占地面积少、动作范围大、空间移动速度快、灵敏性高和通用性强等优点。手柄的部位运用齿式手爪，根据被抓连接线的形状、尺寸和作业要求面来进行设计。在机械手上装有舵机，通过控制舵机的运动来保证机械手可以完成各种转动和摆动、移动或复合运动，以此来实现规定的动作，改变连接线的位置和姿势，保证连接线在机械手的操作下可以插入检测装置中。由于连接线在空间中的位置是不确定的，所以本发明的机械手必须具备六个自由度。一般情况下，机械手的自由度越多，通用性就越广，灵活性也就越大。

本发明的六自由度的机械手连接线自动测试装置，是一个复杂相互作用的多连杆机构。通过旋转运动来完成沿Z轴的360度转向，以实现空间的抓住连接线的运动，以及后续连接线检测完之后合格与否的分拣。通过六个自由度实现升降、伸缩和旋转这几个主要的动作。各个自由度相对来说是相互独立的，但之间建立必要的相互联系。

2.2）机械手手爪部位的设计

线束是电子设备的重要接口设备，是一种沿着固定方向插入并且可以自动防止脱落的塑料接头。主要用于电子设备连接接口设备。目前国内连接线的产品众多，不过基本已经趋于标准化。采用了PC材料做工，进口全新的环保材料，韧性强，色泽均匀，时尚美观，经久耐用。连接线的端口采用复合高端传输标准，触点与线芯接触更充分，传导性更强，接触更加稳定，使用更耐久，传输速度更快。另外有韧性、耐弯折，经过多次180度弯折无断裂，纯铜芯片抗氧化、抗老化能力强，阻抗低，传导性经过1000次插拔测试。目前各种连接线的端口尺寸标准已经趋于规范化。另外市场还有各种别的线头端部的出现，为了保证该产品可以检测不同的连接线，将机械手的手爪部位设计有卡槽，通过更换卡槽内的不同形状的卡模，便可以轻松的实现的该产品的可以检测多种连接线，提高了产品的运用范围，极大的扩宽了机械手连接线检测装置的多样性。这样简便的更换方式，可以使机械手适应不同的环境。

机械手臂部位采用的是机械式的夹持器。该产品夹持器为全铝合金材质，配合两个180度旋转舵机，可以控制夹持器的张开、闭合和旋转，再配合上专门使用的舵机控制器，可以实现通过上位机对二自由度夹持器的控制，是智能机械手的必备之选。

夹持器的主要参数：

夹持器材质：全铝合金

夹持器重量：约68g（不含电机）

夹持器最大张角：55mm

夹持器整体长度：108mm（夹持器闭合时的整体最长长度）

夹持器整体宽度：98mm（夹持器张开时的最大整体宽度）

夹持器张开闭合舵机安装包括：

（1）舵机舵盘安装：主要包括舵机、连接圆盘、螺栓与机械手爪的连接，圆盘固定之后舵机起作用，带动机械手爪上齿轮的转动，从而起到手爪的开合。

（2）舵机的固定：舵机固定到手爪上，确保舵机的准确位置，防止其发生偏移与振动，影响机械手的正常工作。

（3）夹持器手臂与舵机的固定：夹持器手臂与舵机的固定，确保舵机准确的起到驱动作用。

舵机是遥控模型控制动作的动力来源，不同类型的遥控模型所需的舵机种类也随之不同。本发明中舵机的产品参数如下:

产品名称：舵机M0300

产品重量：55g

产品尺寸：40mm*20mm*37.5mm

电机类型：铁芯马达

齿轮：金属齿轮 轴承:双轴承

电压：4.8v-6.0v

扭力：3.8kg.cm.at(4.8v),4.5kg.cm.at(6.0v)

以网线的水晶头为例，为保证水晶头可以固定在机械手手爪相应的部位，本发明将机械手的夹抓部位按照水晶头的尺寸大小设置了卡槽，以便于机械手可以到达相应的位置，夹紧水晶头，就好像是人的手部一样，以此实现自动化的检测。

2.3） 机械手抽线部位的设计

由于在企业中含有不同长度的网线长度，当机械手抓住线的时候，我们需要把线向后拉动，以便于连接线的连接器可以顺利的拉到机械手的手臂卡槽的部位，通过压力传感器的识别，控制连接线向后拉的长度。如图3所示，为了适应线的长度不同，本申请中在机械手的后方装有两个橡胶滚轮6，连接线在被机械手抓起的时候，线的后端顺利进入到两个相互啮合的橡胶滚轮6里，通过两个轮的挤压，以及摩擦力的作用下，可以使连接线顺利的向后移动，通过摩擦把连接线拉到机械手的卡槽5中。

3） 数据的采集与信息的转化

3.1） 压力传感器的信号分析

压力传感器用于将压力信号转换为舵机的运转控制信号，使机械手能够准确的抓到连接线的端口部位，方便对该连接线的检测。

舵机带动橡胶滚轮转动，通过两轮之间的摩擦使连接线向后运动起到抽线的作用，当连接线的端部到达卡槽内后，压力值会传输到卡槽上的压力传感器，通过信息的处理与分析后，传感器传递信号使橡胶轮驱动电机停止转动，从而达到相应位置。

3.2） 图像传感器的信号分析及处理

图像传感器用于将连接线测试仪1上的红灯信号和绿灯信号进行识别，与之前设定好的颜色进行比对，以此来区分连接线的检测是否合格，通过颜色传感器的识别，带动机械手上相应的舵机进行移动，把合格的产品移放到合格去，不合格的产品移放到不合格区，做到最后一步的区分，达到检测的目的。

图像传感器的工作原理：

图像传感器是通过将物体颜色同参考颜色的阈值进行比较来检测颜色，当两个颜色在一定的误差范围内相吻合时，输出检测结果。从功能上说，它是一个能把接受到的光像分成许多小单元（称为像素），并把他们转换成电信号，然后顺序的输送出去。它的核心部位是电荷耦合器件（简称CCD），它具有光生电荷、积蓄和转移电荷的功能。这种光敏单元同时实现了光照程度和位置的测量功能。图像传感器具有小型、轻便、响应快、灵敏度高、稳点性好、寿命高和以光为媒介可以对人员不变初入的环境进行远距离测量等诸多优点，已得到了广泛的运用。

事先对红绿指示灯进行特征设定，图像采集之后，通过摄像机固有的模数转换部件完成图像数字化，通过端口输入微处理器，最后通过阈值的不同来识别颜色的不同，进而驱动机械手的下一步运动。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种机械手连接线自动测试装置，其特征在于：包括分拣装置、机械手装置、压力传感器装置和图像采集与识别装置；

所述分拣装置通过输送带对连接线进行分拣，并输送到机械手所对应的位置；

所述机械手装置具有六个自由度，通过控制至少一个舵机的运动来完成转动、摆动、移动或复合运动；所述机械手手爪上设置可更换的卡槽；

所述压力传感器装置用于将压力信号转换为舵机的运转控制信号，使机械手能够准确的抓到连接线的端口部位并将其置于机械手的卡槽内；

所述图像采集与识别装置通过图像传感器对测试仪信号进行分析，检测连接线的合格与否。

2.根据权利要求1 所述的机械手连接线自动测试装置，其特征在于：所述输送带带轮上镶嵌有挂钩，带轮上的挂钩处于输送带的中间。

3.根据权利要求2 所述的机械手连接线自动测试装置，其特征在于：所述挂钩的直径比连接线的直径大1至2毫米。

4.根据权利要求1 所述的机械手连接线自动测试装置，其特征在于：在机械手的后方装有两个橡胶滚轮，连接线在被机械手抓起的时候，连接线的后端进入到两个相互啮合的橡胶滚轮里，通过两个橡胶滚轮的挤压以及摩擦力的作用使连接线向后移动，通过摩擦把连接线拉到机械手的卡槽中；当连接线的端部到达卡槽内后，压力值传输到卡槽上的压力传感器，微处理器通过对压力值进行信息处理与分析后传递信号使橡胶滚轮驱动舵机停止转动。

5.根据权利要求1所述的机械手连接线自动测试装置，其特征在于：所述图像采集与识别装置进行图像采集之后，通过摄像机的模数转换部件完成图像数字化处理，并将处理结果输入微处理器，微处理器通过颜色传感器来识别颜色，进而检测连接线是否合格；微处理器根据检测结果驱动机械手上相应的舵机进行移动，把合格的产品移放到合格区，不合格的产品移放到不合格区。

6.根据权利要求1 所述的机械手连接线自动测试装置，其特征在于：所述机械手爪为齿式手爪。

7.根据权利要求1 所述的机械手连接线自动测试装置，其特征在于：所述机械手手臂部位采用铝合金材质的机械式夹持器。

8.根据权利要求1 所述的机械手连接线自动测试装置，其特征在于：所述舵机通过连接圆盘与机械手爪相连接。