CN108297134A - 一种基于视觉传感器的孔位检测自动送料装置 - Google Patents

一种基于视觉传感器的孔位检测自动送料装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于视觉传感器的孔位检测自动送料装置，包括：固定基座；连续提供压铆螺母的输送机构；活动安装在固定基座上、将来自输送机构的压铆螺母转移至工件铆接点的螺母抓料机构；采集工件铆接点位置信息并相应调节螺母抓料机构位置的视觉检测系统。本发明提供的基于视觉传感器的孔位检测自动送料装置，通过视觉传感器检测孔位，依据视觉传感器的信号，通过调节机构调整螺母抓料机构的位置，螺母抓料机构中的夹持机械手夹持压铆螺母并移动至目标孔位，实现压铆螺母的精确放置。

Description

一种基于视觉传感器的孔位检测自动送料装置
技术领域
本发明涉及铆接技术领域，具体涉及一种基于视觉传感器的孔位检测自动送料装置。
背景技术
钣金加工包括剪、折、冲等基本加工工艺，后续还包括焊接、无铆、拉铆、压铆等加工工艺，这些加工工艺不断成熟拓展，通过各种自动化机构的配合使用，形成各种自动化生产线，提高生产能力，满足社会发展需求。
现有技术中，部分压铆设备带有自动送料装置，但是在使用中有局限性，如不能在空间较小的范围内使用，送料装置送料点固定不能根据累积制作误差自动调整，需人工对准送料，无法实现自动化生产。
发明内容
本发明提供了一种基于视觉传感器的孔位检测自动送料装置，能够满足较小空间下的送料需求，通过视觉传感器检测孔位，并基于孔位实现精确送料，满足自动化生产的需求。
一种基于视觉传感器的孔位检测自动送料装置，包括：
固定基座；
连续提供压铆螺母的输送机构；
活动安装在固定基座上、将来自输送机构的压铆螺母转移至工件铆接点的螺母抓料机构；
采集工件铆接点位置信息并相应调节螺母抓料机构位置的视觉检测系统。
本发明提供的自动送料装置，适用于自动化生产流水线上，在板件孔位上放置压铆螺母。
自动化生产流水线上，采用流水线移栽机或机器人抓取工件，前道加工和抓取工件等累积定位误差比较大，最大可能在2-3毫米，为了保证压铆螺母的精确放置，需要送料装置能够自动补偿压铆螺母位置的位置偏差。本发明采用视觉传感器对板件上的孔位进行实时检测，螺母抓料机构根据视觉传感器检测到的位置信息，将压铆螺母移动至目标孔位。
对于含有多个压铆螺母孔位的钣金工件，在进行各压铆螺母放置时，需钣金工件自身控制位移以实现不同孔位中压铆螺母的放置，钣金工件移动到位后，针对其中某一个压铆螺母孔位，可以采用本发明提供的自动送料装置克服钣金工件因制作精度和抓取精度累积的误差，实现压铆螺母的精确放置。
作为优选，固定基座上设有受控于视觉检测系统、改变螺母抓料机构位置的调节机构，该调节机构包括：
滑动安装在固定基座上的横向移动板；
安装在固定基座上、驱动横向移动板直线往复运动的横向驱动机构；
滑动安装在横向移动板上的纵向移动板；
安装在横向移动板上、驱使纵向移动板直线往复运动的纵向驱动机构；
横向移动板和纵向移动板的运动方向均为水平方向且相互垂直；横向驱动机构和纵向驱动机构分别通过电路与视觉检测系统相连。
视觉检测系统检测到孔位信息后，控制横向驱动机构和纵向驱动机构驱动对应的横向移动板和纵向移动板移动，以调节螺母抓料机构的位置。
横向移动板和纵向移动板可以依次移动，也可以同时移动。横向驱动机构和纵向驱动机构仅提供驱动力，而不承受其他载荷。
作为优选，所述螺母抓料机构包括：
滑动安装在纵向移动板上的送料机械手安装板；
安装在纵向移动板上驱使送料机械手安装板直线往复运动的送料驱动机构，送料机械手安装板与横向移动板的运动方向相互平行；
设置在送料机械手安装板上的升降驱动机构；
受升降驱动机构驱使改变高度的夹持机械手。
作为优选，所述夹持机械手包括：与升降驱动机构相连的夹爪气缸，以及受夹爪气缸驱动的夹爪机械手，夹爪机械手的前端折弯并向下延伸，延伸的末端为与压铆螺母相配合的夹持部。
夹爪机械手包括一对夹指，夹指前端相互靠近并向下折弯延伸，延伸末端的夹持部相互抱拢形成与压铆螺母外周相适应的弧形或V形，实现压铆螺母中心的定位。
作为优选，所述输送机构包括：
安装在固定基座上的压铆螺母自动送料振动盘；
固定在纵向移动板上的螺母工作平台，该螺母工作平台上设有向螺母抓料机构传送压铆螺母的压铆螺母导槽；
与压铆螺母自动送料振动盘的出料口相对接的输送软管，该输送软管出口端处在所述压铆螺母导槽的上方。
所述压铆螺母自动送料振动盘安装在固定基座上，避免放置在移动部件上产生共振，或因震动原因对检测精度产生影响。
压铆螺母自动送料振动盘内的螺母通过输送软管落入压铆螺母导槽内，等待螺母抓料机构中夹持机械手的抓取，螺母抓料机构的微小移动不会干扰压铆螺母在输送机构中的输送。
作为优选，所述纵向移动板上还设有沿压铆螺母导槽推送压铆螺母以适应螺母抓料机构位置的推料机构。
作为优选，所述视觉检测系统包括：
安装在固定基座上、采集工件上铆接点位置信息的视觉传感器；
接收视觉传感器信号、并相应控制调节机构以及螺母抓料机构的工控机。
作为优选，固定基座的一侧为工件放置位，视觉传感器处在工件放置位的下方，推料机构设置在纵向移动板上邻近工件放置位的一侧，且推料机构的推送方向与送料机械手安装板的运动方向相互垂直。
作为优选，所述推料机构包括：推料机械手、以及安装在纵向移动板上驱动推料机械手直线往复运动的推料气缸，推料机械手的推料方向平行于压铆螺母导槽的延伸方向。
本发明中各移动部件的移动到位信号由相应设置的传感器采集，工控机依据传感器信号向各驱动机构发出指令，实现自动化运行。
本发明提供的基于视觉传感器的孔位检测自动送料装置，通过视觉传感器检测孔位，依据视觉传感器的信号，通过调节机构调整螺母抓料机构的位置，螺母抓料机构中的夹持机械手夹持压铆螺母并移动至目标孔位，实现压铆螺母的精确放置。
附图说明
图1为本发明基于视觉传感器的孔位检测自动送料装置的示意图；
图2为图1中的A向视图；
图3为本发明基于视觉传感器的孔位检测自动送料装置的俯视图；
图4为本发明基于视觉传感器的孔位检测自动送料装置中固定基座上各部件的安装位置示意图；
图5为本发明基于视觉传感器的孔位检测自动送料装置中横向移动板上各部件的安装位置示意图；
图6为本发明基于视觉传感器的孔位检测自动送料装置中纵向移动板上各部件的安装位置示意图。
图中：1、固定基座；2、直线导轨；3、滑动座；4、纵向驱动机构；5、横向移动板；6、纵向移动板；7、滑块；8、送料机械手安装板；9、升降驱动机构；10、夹爪气缸；11、输送软管；12、推料气缸；13、压铆螺母自动送料振动盘；14、视觉传感器；15、支座；16、横向驱动机构；17、角座；18、送料驱动机构；19、工件；20、夹持机械手；20a、夹爪手指；21、螺母工作平台；22、直线导轨；23、滑动座；24、推料机械手；25、直线导轨。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明基于视觉传感器的孔位检测自动送料装置做详细描述。
如图1、图2、图3所示，一种基于视觉传感器的孔位检测自动送料装置，包括：固定基座1、连续提供压铆螺母的输送机构、活动安装在固定基座1上的螺母抓料机构、以及采集工件19铆接点位置信息并相应调节螺母抓料机构位置的视觉检测系统。
如图1所示，固定基座1为板件，固定基座1上设有受控于视觉检测系统、改变螺母抓料机构位置的调节机构。
如图1、图2、图4所示，调节机构包括：滑动安装在固定基座1上的横向移动板5、安装在固定基座1上驱动横向移动板5直线往复运动的横向驱动机构16、滑动安装在横向移动板5上的纵向移动板6、安装在横向移动板5上驱使纵向移动板6直线往复运动的纵向驱动机构4。
横向移动板5和纵向移动板6的运动方向均为水平方向且相互垂直；横向驱动机构16和纵向驱动机构4分别通过电路与视觉检测系统相连。
如图1、图4所示，固定基座1上固定有相互平行的两条直线导轨2，每条直线导轨2上滑动配合有两个滑动座3，各滑动座3固定安装在横向移动板5的底部，横向移动板5通过滑动座3与直线导轨2的配合，实现直线往复移动。两直线导轨2位于横向驱动机构16轴线的两侧。
如图5所示，横向移动板5上固定有相互平行的两条直线导轨22，每条直线导轨22上滑动配合有两个滑动座23，各滑动座23固定安装在纵向移动板6的底部，纵向移动板6通过滑动座23与直线导轨22的配合，实现直线往复移动。两直线导轨22位于纵向驱动机构4轴线的两侧。
螺母抓料机构将来自输送机构的压铆螺母转移至工件19铆接点，如图1、图2所示，螺母抓料机构包括：滑动安装在纵向移动板6上的送料机械手安装板8、安装在纵向移动板6上驱使送料机械手安装板8直线往复运动的送料驱动机构18(通过角座17固定在纵向移动板6上)、设置在送料机械手安装板8上的升降驱动机构9、以及受升降驱动机构9驱使改变高度的夹持机械手20，其中，送料机械手安装板8与横向移动板5的运动方向相互平行。
如图6所示，纵向移动板6上固定安装有两条相互平行的直线导轨25，两条直线导轨25上分别滑动配合有滑块7，滑块7固定安装在送料机械手安装板8的底部。送料驱动机构18采用气缸，两条直线导轨25分别位于气缸轴线的两侧。
送料机械手安装板8的移动路径通过两直线导轨25限定，送料驱动机构18通过浮动接头与送料机械手安装板8相连接，即送料驱动机构18的推力方向可以偏离送料机械手安装板8的移动方向。
如图2、图6所示，夹持机械手20包括：与升降驱动机构9相连的夹爪气缸10，以及受夹爪气缸10驱动的夹爪机械手，夹爪机械手的前端折弯并向下延伸，延伸的末端为与压铆螺母相配合的夹持部。
如图6所示，夹爪机械手包括一对夹爪手指20a，通过夹爪气缸10控制夹爪手指20a相互夹紧或相互远离。两个夹爪手指20a的前端逐渐靠拢并向下延伸形成夹持部。夹持部相互抱拢形成与压铆螺母外周相适应的弧形或V形，以便于压铆螺母中心的定位，保持压铆螺母夹持的稳定。
如图1、图3所示，输送机构包括：安装在固定基座1上的压铆螺母自动送料振动盘13、固定在纵向移动板6上的螺母工作平台21、以及与压铆螺母自动送料振动盘13的出料口相对接的输送软管11。
螺母工作平台21上设有向螺母抓料机构传送压铆螺母的压铆螺母导槽、输送软管11出口端处在压铆螺母导槽的上方。输送软管11的出口端通过角件固定在螺母工作平台21上，且输送软管11的出口端与压铆螺母导槽具有一定距离，压铆螺母从输送软管11中落入压铆螺母导槽内，且在水平方向上不再受限于输送软管11的阻挡。
如图6所示，纵向移动板6上还设有沿压铆螺母导槽推送压铆螺母以适应螺母抓料机构位置的推料机构。
如图6所示，推料机构包括：推料机械手24、以及安装在纵向移动板6上驱动推料机械手24直线往复运动的推料气缸12。推料机械手24的运动方向平行于压铆螺母导槽的延伸方向，推料机械手24的末端设有与压铆螺母相配合的凹槽，推料机械手24将压铆螺母推送至适当位置供螺母抓料机构抓取。
如图2、图3所示，视觉检测系统包括：通过支座15安装在固定基座1上采集工件19上铆接点位置信息的视觉传感器14、以及接收视觉传感器14信号、并相应控制调节机构以及螺母抓料机构的工控机。
如图2所示，固定基座1的一侧为工件放置位，视觉传感器14处在工件放置位的下方，推料机构设置在纵向移动板6上邻近工件放置位的一侧，且推料机构的推送方向与送料机械手安装板8的运动方向相互垂直。
本发明的工作过程如下：
(1)移栽机或机器人抓取钣金工件19到工作位置，视觉传感器14扫描钣金工件19上的压铆螺母孔位，并通过工控机计算控制纵向驱动机构4带动纵向移动板6移动，横向驱动机构16带动横向移动板5移动至合适位置；
(2)压铆螺母自动送料振动盘13通过输送软管11向压铆螺母导槽内输送螺母，推料机械手24将压铆螺母推送给螺母抓料机构的夹持机械手20，升降驱动机构9驱动夹持机械手20下降，夹持机械手20夹紧压铆螺母；
(3)升降驱动机构9驱动夹持机械手20上升，送料驱动机构18驱动夹持机械手20运动，夹持机械手20将压铆螺母移动至目标压铆螺母孔位，升降驱动机构9驱动夹持机械手20下降，夹持机械手20释放压铆螺母，压铆螺母落入目标压铆螺母孔位，完成一次送料过程。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种基于视觉传感器的孔位检测自动送料装置，其特征在于，包括：
固定基座；
连续提供压铆螺母的输送机构；
活动安装在固定基座上、将来自输送机构的压铆螺母转移至工件铆接点的螺母抓料机构；
采集工件铆接点位置信息并相应调节螺母抓料机构位置的视觉检测系统。
2.如权利要求1所述的基于视觉传感器的孔位检测自动送料装置，其特征在于，固定基座上设有受控于视觉检测系统、改变螺母抓料机构位置的调节机构，该调节机构包括：
滑动安装在固定基座上的横向移动板；
安装在固定基座上、驱动横向移动板直线往复运动的横向驱动机构；
滑动安装在横向移动板上的纵向移动板；
安装在横向移动板上、驱使纵向移动板直线往复运动的纵向驱动机构；
横向移动板和纵向移动板的运动方向均为水平方向且相互垂直；横向驱动机构和纵向驱动机构分别通过电路与视觉检测系统相连。
3.如权利要求2所述的基于视觉传感器的孔位检测自动送料装置，其特征在于，所述螺母抓料机构包括：
滑动安装在纵向移动板上的送料机械手安装板；
安装在纵向移动板上驱使送料机械手安装板直线往复运动的送料驱动机构，送料机械手安装板与横向移动板的运动方向相互平行；
设置在送料机械手安装板上的升降驱动机构；
受升降驱动机构驱使改变高度的夹持机械手。
4.如权利要求3所述的基于视觉传感器的孔位检测自动送料装置，其特征在于，所述夹持机械手包括：与升降驱动机构相连的夹爪气缸，以及受夹爪气缸驱动的夹爪机械手，夹爪机械手的前端折弯并向下延伸，延伸的末端为与压铆螺母相配合的夹持部。
5.如权利要求2所述的基于视觉传感器的孔位检测自动送料装置，其特征在于，所述输送机构包括：
安装在固定基座上的压铆螺母自动送料振动盘；
固定在纵向移动板上的螺母工作平台，该螺母工作平台上设有向螺母抓料机构传送压铆螺母的压铆螺母导槽；
与压铆螺母自动送料振动盘的出料口相对接的输送软管，该输送软管出口端处在所述压铆螺母导槽的上方。
6.如权利要求5所述的基于视觉传感器的孔位检测自动送料装置，其特征在于，所述纵向移动板上还设有沿压铆螺母导槽推送压铆螺母以适应螺母抓料机构位置的推料机构。
7.如权利要求6所述的基于视觉传感器的孔位检测自动送料装置，其特征在于，所述视觉检测系统包括：
安装在固定基座上、采集工件上铆接点位置信息的视觉传感器；
接收视觉传感器信号、并相应控制调节机构以及螺母抓料机构的工控机。
8.如权利要求7所述的基于视觉传感器的孔位检测自动送料装置，其特征在于，固定基座的一侧为工件放置位，视觉传感器处在工件放置位的下方，推料机构设置在纵向移动板上邻近工件放置位的一侧，且推料机构的推送方向与送料机械手安装板的运动方向相互垂直。
9.如权利要求6所述的基于视觉传感器的孔位检测自动送料装置，其特征在于，所述推料机构包括：推料机械手、以及安装在纵向移动板上驱动推料机械手直线往复运动的推料气缸，推料机械手的推料方向平行于压铆螺母导槽的延伸方向。
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