CN108344387A - 压力式装配自动测试方法和自动检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动化的技术领域，公开了压力式装配自动测试方法，用于自动检测第一部件和第二部件的装配情况，所述第二部件安装于所述第一部件上端，提供智能机械臂，所述智能机械臂包括执行端，所述压力式装配自动测试方法包括以下步骤：固定所述第一部件，识别所述第二部件的位置；所述执行端移动至所述第二部件上方并向下移动，检测到来自所述第二部件的作用力，通过此时所述执行端的位置判断所述第二部件是否安装到位，在测试过程的中无需人工参与，也无需专门的工装，具有使用成本低、自动化智能化程度高、测试效率高等优点。

Description

压力式装配自动测试方法和自动检测系统

技术领域

本发明涉及自动化的技术领域，尤其涉及借助只能机械臂实现的压力式装配自动测试方法。

背景技术

在工业自动化生产中，经常涉及自动装配的工艺，例如将两个部件之间相互卡接安装、将一个部件插入固定于另一个部件等。在完成这类自动装配后，按照工艺要求，相互装配的多个部件之间应当满足一定的相互位置关系要求，并且能够承受一定的作用力。

在现有技术中，对于完成自动装配的多个工件的检测方式一般需要专门的工装，借助专门的检测设备模拟实际环境对特定的工件进行检测，工装在前期设计、安装调试的过程中都需要专业人才参与，在检测的过程中也需要人工参与安装工装、操作检测设备等工作，因此，现有技术中的检测过程具有需要专门工装、人工参与程度高、效率低、智能化自动化程度低等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供压力式装配自动测试方法，旨在现有技术中对于多个工件之间装配的测试过需要专门工装、人工参与度高，效率低、智能化自动化程度低等问题。

本发明是这样实现的，压力式装配自动测试方法，用于自动检测第一部件和第二部件的装配情况，所述第二部件安装于所述第一部件上端，提供智能机械臂，所述智能机械臂包括能够控制输出力和移动坐标的执行端，所述压力式装配自动测试方法包括以下步骤：

固定所述第一部件，识别所述第二部件的位置；

所述执行端移动至所述第二部件上方并向下移动，检测到来自所述第二部件的作用力，通过此时所述执行端的位置判断所述第二部件是否安装到位。

与现有技术相比，本发明中的压力式装配自动测试方法，通过智能机械臂，驱动执行端触碰第二部件，根据触碰后的反馈结合执行端的坐标，智能判断第二部件与第一部件是否装配达标，测试过程中无需人工参与，也无需专门的工装，具有使用成本低、自动化智能化程度高、测试效率高等优点。

附图说明

图1至图4为本发明实施例提供的压力式装配自动测试方法的步骤示意图；

图5为本发明实施例提供的自动测试系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合具体附图对本实施例的实现进行详细的描述。为了原理叙述简洁，在本实施例中将第一部件22和第二部件21装配后的检测简化，只对二者纵向情况进行检测，即Z轴的方向的位置情况，如图5所示，在下文叙述中，设第一部件22的底端为基面，其坐标为Z0，达标状态下第二部件21的顶端面坐标为Z1(不达标状态的情况之一，第二部件21如图中虚线框所示)，执行端11的下端坐标为a。

实施例一

如图1至图5所示，本实施中提供压力式装配自动测试方法，用于自动检测第一部件22和第二部件21的装配情况，其中第二部件21安装于第一部件22上端。由于实际上，多个部件之间的装配关系往往较为复杂，本实施例中将多个部件的装配检测，简化为两个部件之间的装配检测，按照本实施例中的测试方法，多次使用即可多对多个部件进行检测。

本实施例中借助智能机械臂进行检测，智能机械臂包括能够控制输出力和移动坐标的执行端11，压力式装配自动测试方法具体包括以下步骤：

S10.固定第一部件22，识别第二部件21的位置；

S20.执行端11移动至第二部件21上方并向下移动，当检测到来自第二部件21的作用力时，通过此时执行端11的位置判断第二部件21是否安装到位，也即是否与第一部件22装配达标。

由于智能机械臂有着智能化、自动化的控制环路，其可以根据需求驱动执行端11完成指定的动作，例如：以指定速度在两个指定位置之间移动、从指定坐标开始输出指定的力等，而且其控制环路实时检测执行端11的位置和受力情况，在自动测试中，能够以执行端11所受到的反馈作为判断第二部件21装配情况的依据。

具体地，在步骤S20中，当执行端11检测到来自第二部件21的作用力时，说明执行端11已经接触到第二部件21的上端面，此时执行端11的坐标a即相当于第二部件21的上端面与执行端11接触点(以下简称接触点)的坐标，如果第二部件21未完全装配至第一部件22，二者之间留有间隙，那么接触点的位置必然存在异常，也即坐标a与Z1点不在同一水平面上，即可判断第二部件21与第一部件22之间的装配未达标。

根据上述的检测过程可以看出，本实施例中借助智能机械臂，对第一部件22和第二部件21进行压力检测，根据位置即可获知装配情况，在检测前，只需要输入第一部件22、第二部件21尺寸、正确装配位置坐标等信息，开启智能机械臂按照上述的检测过程进行，即可自动完成检测，检测过程中无需人工参与，不仅无需专门设计工装，检测成本低、适用性强，而且还具有检测效率高、智能化程度高等优点。

优选的，在步骤S10中，识别第二部件21的位置具体包括：通过视觉识别，判断第二部件21位置，借助摄像头等结构，能够采集并判断第二部件21的位置。优选的，在其他实施例中，在识别的过程中，还可以自动采集第一部件22和第二部件21的尺寸，以第一部件22的下端面为基面，计算二者正确装配后第二部件21的上端面所在平面的高度位置，即自动在系统内标定Z0和Z1坐标，可作为后续步骤中的判断依据，节省了人工事先输入位置坐标等信息的过程，进一步提高智能化程度。

优选的，在步骤S20中，检测到来自第二部件21的作用力，通过此时执行端11的位置判断第二部件21是否安装到位具体包括：

S21.记录检测到作用力时的执行端11坐标a1，将坐标a1与预设中第二部件21的正确位置比对，即坐标a1与Z1比较：

如果坐标a1与正确位置不同，判断第二部件21装配达标；

如果坐标a1与正确位置相同，判断第二部件21装配不达标。

也即，通过坐标比对的方式，以接触点的位置为装配是否达标的判断依据。为了使比对更具有可操作性，可设置一定的合理范围，a1与Z1差值在合理范围内，判断为达标，超出合理范围外，判断为不达标。

由于，装配时也可能出现以下情况：例如第二部件21为长方体，其一个角与第一部件22装配到位，但是其他三个角的位置均未装配到位，整体呈倾斜状，如果执行端11选择的接触点正好位于第二部件21装配到位的部分，其就会发生误判。

为了避免上述情况，进一步提高检测精度，优选的如图2所示，在判断第二部件21安装到位中，还具体包括：

S22.第一次检测到位后，执行端11上升移动位置后，再次下降进行第二次检测，执行端11下降检测到作用力后，记录此时执行端11坐标a2，将a2与预设中第二部件21的正确位置比对，即坐标a2与Z1比较。也即，选择第二个接触点，重复检测步骤。

如此往复N次后，坐标a1、坐标a2……坐标aN处均达标，也即选择了N个点检测，确定这些点均与Z1的差值处于合理范围，即可判断第二部件21安装到位，与第一部件22之间装配达标。其中N为大于等于2的自然数，在具体实施中，可以为4、6、9等数字，采集的点越多，出现误判的概率越低。

在装配时还可能出现以下情况：装配过程中，第二部件21或者第一部件22的相关部位发生损坏，虽然二者从位置上与正确装配的情况下相同，但是能够提供的力学性能难以满足生产装配要求，这种情况也应当判定为装配不达标，所以，优选的，在步骤S20中判断第二部件安装到位之后，还包括以下步骤：

S30.所示执行端11继续向下施压至预设压力F，根据反馈判断第二部件21与第一部件22的装配情况。

其中，预设压力F为正确装配的第二部件21可以承受的极限压力，在该压力下，第二部件21如果不发生位移，可以判断其能够提供满足装配要求的力学性能。根据压力从小到大直至预设压力F过程中，第二部件21对于执行端11的反馈情况，即可判断装配情况。

优选的，在步骤S30中，根据反馈判断第二部件21与第一部件22的装配情况具体包括：

S31.执行端11逐渐增大压力直至指定压力F，如果未检测到执行端11的坐标变化，则判断第二部件21与第一部件22装配达标；

在执行端11逐渐增大压力尚未达到指定压力F时，如果检测到执行端11坐标发生变化，说明第二部件21无法提供满足装配要求的力学性能，则判断第二部件21与第一部件22装配未达标。

与前文中步骤S20相似地，在步骤S30中，也可能出现局部满足装配正确，而其他部位未达标的情况，为了避免单次检测出现的误操作，优选的，如图4所示，步骤S30也采用多次检测的方式，具体包括：

S32.选取第一个目标点，驱动执行端11下压测试，根据反馈判断装配情况；

选取第二个目标点，驱动执行端11下压测试，根据反馈判断装配情况；

……

选取第N个目标点，驱动执行端11下压测试，根据反馈判断装配情况；

在任意目标点检测到反馈不符合装配要求时终止检测并判断第二部件21装配未达标；如果检测完N次后，全部达标，则判断第二部件21与第一部件22的装配达标。检测次数、接触点选择与步骤S20中相似，不做赘述。

本实施例还提供了自动检测系统，用于自动检测第一部件22和第二部件21的装配情况，第二部件21安装于第一部件22上端，包括：

工作台12，用于固定第一部件22；

图像采集设备，用于采集第二部件21的位置信息

智能机械臂，包括执行端11，执行端11移动下压至第二部件21上端，通过检测来自第二部件21的作用力和执行端11的坐标，判断装配情况。

在检测时，将第一部件22固定在工作台12上，由图像采集设备识别第二部件21的位置，然后智能机械臂驱动执行端11下压接触第二部件21，根据反馈判断装配情况。整个自动检测系统的工作步骤原理，与前文所述的压力式装配自动测试方法相同，不做赘述。

优选的，在本实施例中，执行端11的末端安装有压力传感器111，能够检测其受到的压力。在其他的实施例中，也可以根据智能机械臂本身对执行端11的位置检测、输出力曲线检测，判断是否受到作用力。

实施例二：

本实施例中提供了另外一种压力式装配自动测试方法，其整体与实施例一相似，在步骤S30中有所区别，具体为：

在步骤S30中，根据反馈判断第二部件21与第一部件22的装配情况具体包括：

S31a.执行端11逐渐增大压力直至指定压力F，检测到执行端11受到的作用力随着其自身施加的压力同步变化，则判断第二部件21与第一部件22装配达标；

执行端11逐渐增大压力尚未达到指定压力F时，检测到执行端11受到的作用力发生突变，其自身施加的压力出现不同步，则判断第二部件21与第一部件22装配未达标。

换言之，在本实施例中，将执行端11受到的作用力变化作为判断依据。根据牛顿力学定律可知，在静止的系统中，作用力总是等于作用力，因此，如果第二部件21能够满足装配的力学性能要求，其受到作用力F时，本身结构稳定，执行端11检测到的作用力与作用力数值相同。

但是，如果第二部件21无法满足装配的力学性能要求，其受到的作用力到达小于作用力F的某个值时，自身发生位移，此时执行端11检测到的作用力并非与作用力同步，而是检测到作用力发生突变，即可说明第二部件21与第一部件22的装配未达标。

本实施例中其他未提及的内容，均可参照实施例一进行理解。

以上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之内。

Claims (10)

1.压力式装配自动测试方法，用于自动检测第一部件和第二部件的装配是否合格，所述第二部件安装于所述第一部件上端，其特征在于，提供智能机械臂，所述智能机械臂包括执行端，所述压力式装配自动测试方法包括以下步骤：

固定所述第一部件，识别所述第二部件的位置；

所述执行端移动至所述第二部件上方并向下移动，检测到来自所述第二部件的作用力，通过此时所述执行端的位置判断所述第二部件是否安装到位。

2.如权利要求1所述的压力式装配自动测试方法，其特征在于，检测到来自所述第二部件的作用力，通过此时所述执行端的位置判断所述第二部件是否安装到位具体包括：

记录检测到作用力时的所述执行端坐标a1，将所述坐标a1与预设中所述第二部件的正确位置比对，所述坐标a1与所述正确位置不同，判断所述第二部件未安装到位，如果所述坐标a1与所述正确位置相同，判断所述第二部件安装到位。

3.如权利要求2所述的压力式装配自动测试方法，其特征在于，如果所述坐标a1与所述正确位置相同，判断所述第二部件安装到位具体包括：

第一次检测到位后，所述执行端上升移动位置后，再次下降进行第二次检测，所述执行端下降检测到作用力后，记录此时执行端坐标a2，将所述坐标a2与所述正确位置比对；

如此往复N次后，所述坐标a1、所述坐标a2……所述坐标aN均与所述正确位置符合，判断所述第二部件安装到位。

4.如权利要求1所述的压力式装配自动测试方法，其特征在于，判断所述第二部件安装到位后，还包括以下步骤：

所示执行端继续向下逐渐增大压力至预设压力F，根据反馈判断所述第二部件与所述第一部件的装配情况。

5.如权利要求4所述的压力式装配自动测试方法，其特征在于，根据反馈判断所述第二部件与所述第一部件的装配情况具体包括：

所述执行端逐渐增大压力直至所述指定压力F，未检测到所述执行端的坐标变化，则判断所述第二部件与所述第一部件装配达标；

所述执行端逐渐增大压力尚未达到所述指定压力F时，检测到所述执行端坐标发生变化，则判断所述第二部件与所述第一部件装配未达标。

6.如权利要求4所述的压力式装配自动测试方法，其特征在于，根据反馈判断所述第二部件与所述第一部件的装配情况具体包括：

所述执行端逐渐增大压力直至所述指定压力F，检测到所述执行端受到的作用力随着其自身施加的压力同步变化，则判断所述第二部件与所述第一部件装配达标；

所述执行端逐渐增大压力尚未达到所述指定压力F时，检测到所述执行端受到的作用力发生突变，其自身施加的压力出现不同步，则判断所述第二部件与所述第一部件装配未达标。

7.如权利要求1所述的压力式装配自动测试方法，其特征在于，所述执行端继续向下施压至指定压力F，根据反馈判断所述第二部件与所述第一部件的装配情况具体包括：

选取第一个目标点，驱动所述执行端下压测试，根据反馈判断装配情况；

选取第二个目标点，驱动所述执行端下压测试，根据反馈判断装配情况；

……

选取第N个目标点，驱动所述执行端下压测试，根据反馈判断装配情况；

在任意目标点检测到反馈不符合装配要求时终止检测并判断所述第二部件装配未达标。

8.如权利要求1所述的压力式装配自动测试方法，其特征在于，识别所述第二部件的位置具体包括：

通过视觉识别，判断所述第二部件位置。

9.自动检测系统，用于自动检测第一部件和第二部件的装配情况，所述第二部件安装于所述第一部件上端，其特征在于，包括：

工作台，用于固定所述第一部件；

图像采集设备，用于采集所述第二部件的位置信息

智能机械臂，包括执行端，所述执行端移动下压至所述第二部件上端，通过检测来自所述第二部件的作用力和所述执行端的坐标，判断装配情况。

10.如权利要求9所述的自动检测系统，其特征在于，所述执行端末端安装有压力传感器。