CN108406777B - 一种基于机器人的电子元件手眼协调插件机构 - Google Patents

一种基于机器人的电子元件手眼协调插件机构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于机器人的电子元件手眼协调插件机构；主要包括设置在平行开闭型气动手爪机构侧面的用于安装工业相机的活动转接机构；活动转接机构包括第一转接板、第二转接板；所述第一转接板具有一凸肩，第二转接板具有一与凸肩对应的凹肩，所述凸肩置于凹肩内，并通过螺栓轴将凸肩和凹肩活动连接在一起，使第二转接板绕螺栓轴转动。该电子元件手眼协调插件系统结构简单，使用方便，具备相机光轴与末端关节轴线的平行与相交两种模式，可实现待插电子元件与PCB板的同时观测，有利于提高电子元件的插装精度和生产效率。

Description

一种基于机器人的电子元件手眼协调插件机构
技术领域
本发明涉及电子元件插件技术领域，尤其涉及一种基于机器人的电子元件手眼协调插件机构。
背景技术
电子元件插件机是实现PCB板的插件装配过程的核心装备，随着电子设备功能多样化，体积小型化，装配精密化，PCB板插装的电子元件集成度越来越高，新工艺对电子元件插装精度和效率提出新的挑战。传统电子元器件的装配过程多依赖于手动插装，其具有效率低，成本高，错插和漏插现象严重等缺点，成为制约电子元件快速高效插装的重要因素。
当前，针对改善传统电子元件插件效率的方法主要有两种：
(1)采用工业机器人代替手工插件(如参考ZL 201610523784.5)；
(2)工业机器人与机器视觉相结合的带定位功能的插件系统(如参考ZL201410340142.2和ZL 201620065431.0)。
现有技术有助于提高PCB板的插件装配效率，但仍存在以下一些不足，主要表现为：
1)采用工业机器人代替手工插件的方法针对不同板件以及不同待插装的电子元件仍需要手动插件示教，插件系统本身不具有识别定位功能，限制了插件机自动化能力。
2)现有手眼搭配的插件系统多采用相机轴线与机械臂平行的布置，通过拍照补偿的方式对PCB板的待插孔位进行识别和定位。相机很难直接拍摄到插件电子元件与PCB板的插件过程，其定位精度严格依赖于相机与机械臂的标定精度和安装精度，同时还受到机器人本身的重复精度等多个不确定性因素的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种基于机器人的电子元件手眼协调插件机构，解决现有电子元件手眼协调插件机构的工业相机因角度无法调整，进而导致插件效率低，定位难等技术问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于机器人的电子元件手眼协调插件机构，包括设置于工作台1上的工业四自由度机器人；该工业四自由度机器人包括安装于小臂7上的丝杆6；丝杆6的下端安装有一平行开闭型气动手爪机构；所述平行开闭型气动手爪机构的侧面连接有一用于安装工业相机16的活动转接机构；
所述活动转接机构包括第一转接板13、第二转接板14；所述第一转接板13具有一凸肩131，第二转接板14具有一与凸肩131对应的凹肩141，所述凸肩131置于凹肩141内，并通过螺栓轴151将凸肩131和凹肩141活动连接在一起，使第二转接板14绕螺栓轴151转动；
所述螺栓轴151的轴线与丝杆6的轴线彼此垂直。
所述工业相机16通过一相机安装板15与第二转接板14通过螺栓连接；工业相机16与镜头17连接。
所述镜头17的轴与丝杆6的轴共面，可通过第一转接板13和第二转接板14的相对旋转实现二者平行或相交。
所述工业四自由度机器人包括基座2，设置于基座2上的大臂3，设置于大臂3上的小臂7，设置于基座2与小臂7之间的电缆4，安装于小臂7上丝杆6；
所述基座2和大臂3构成一个旋转关节，所述大臂3与小臂7构成一个旋转关节，所述丝杆6和小臂7构成一个旋转关节和一个垂直于基座2底面方向的移动关节，它们构成了工业四自由度机器人的三个旋转关节和一个移动关节。
所述平行开闭型气动手爪机构包括自上而下依次连接的下止挡块8、导向轴支座9、气缸安装板10、平行开闭型气动手爪11、仿形手爪12；
所述导向轴支座9以螺纹紧抱结构安装于丝杆6上，并与丝杆6上的下止挡块8下表面相贴合；丝杆6的上端安装上止挡块5；上止挡块5和下止挡块8，用以限制丝杆6上下运动的行程范围；
气缸安装板10采用螺钉与平行开闭型气动手爪11底面相连，第一转接板13用螺钉固定在气缸安装板10侧面；通过螺钉将气缸安装板10与导向轴支座9固定在一起；
所述仿形手爪12通过螺钉与平行开闭型气动手爪11固连在一起，以实现不同尺寸电子元件的夹取。
所述工作台1的一侧，即仿形手爪12的下方设置有一用于运送PCB板18的输送台20；在输送台20内部设有一平行背光源19，平行背光源19的光源面积≥PCB板18的面积。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
1)本发明通过设置在平行开闭型气动手爪机构侧面的、用于安装工业相机的活动转接机构，构成工业相机与机械臂末端执行器之间的旋转关节，可实现相机的旋转调节，极大的提高了针对不同电子元件插装过程的适应性。基于所设计的旋转关节，相机轴线与末端效应器的轴线可实现平行或交叉两种模式，双模式的视觉定位插件系统，提高了插件系统对不同插件工况的适应性。
2)本发明活动转接机构，构成工业相机与机械臂末端执行器之间的旋转关节，可观测针脚与待插孔位的全过程，有利于电子元件的精确插装。采用交叉轴设计时，由于工业相机轴线与末端效应器轴线之间角度可调节，有效解决了工业相机装于手臂上且与末端效应器轴相平行模式下，工业相机无法拍摄到所夹持的电子元件的问题；同时，工业相机可拍摄到元件针脚插入待插孔的全过程，通过实时视觉检测与插件运动控制相结合的方式，避免了仅依靠机械手臂重复精度和手眼相对位置的标定精度进行插件定位，有利于改善电子元件的插装精度，特别适用于基于视觉伺服控制的插件过程。
3)与带检测识别功能的手眼插件系统协同作业，可有效节约人力资源与时间成本，降低人员劳动强度，提高插件成品率与插件效率。
附图说明
图1为本发明基于机器人的电子元件手眼协调插件机构整体结构示意图。
图2为图1局部结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1和图2所示。本发明公开了一种基于机器人的电子元件手眼协调插件机构，包括设置于工作台1上的工业四自由度机器人；该工业四自由度机器人包括安装于小臂7上的丝杆6；丝杆6的下端安装有一平行开闭型气动手爪机构；所述平行开闭型气动手爪机构的侧面连接有一用于安装工业相机16的活动转接机构；
所述活动转接机构包括第一转接板13、第二转接板14；所述第一转接板13具有一凸肩131，第二转接板14具有一与凸肩131对应的凹肩141，所述凸肩131置于凹肩141内，并通过螺栓轴151将凸肩131和凹肩141活动连接在一起，使第二转接板14绕螺栓轴151转动；通过调节螺栓轴151的松紧度，进而调节凹肩141与凸肩131之间的夹持力度；但也可采用其他方式，比如可以通过在凹肩141和凸肩131上安装螺钉，通过拧紧螺钉使其顶紧调节螺栓轴151的杆部，实现二者之间角度的相对固定位置。螺钉的轴线与调节螺栓轴151的杆部轴向相互垂直。
所述螺栓轴151的轴线与丝杆6的轴线彼此垂直。
所述工业相机16通过一相机安装板15与第二转接板14通过螺栓连接；工业相机16与镜头17连接。
所述镜头17的轴与丝杆6的轴共面，可通过第一转接板13和第二转接板14的相对旋转实现二者平行或相交。
所述工业四自由度机器人包括基座2，设置于基座2上的大臂3，设置于大臂3上的小臂7，设置于基座2与小臂7之间的电缆4，安装于小臂7上丝杆6；所述基座2和大臂3构成一个旋转关节，所述大臂3与小臂7构成一个旋转关节，所述丝杆6和小臂7构成一个旋转关节和一个垂直于基座2底面方向的移动关节，它们构成了工业四自由度机器人的三个旋转关节和一个移动关节。
所述平行开闭型气动手爪机构包括自上而下依次连接的下止挡块8、导向轴支座9、气缸安装板10、平行开闭型气动手爪11、仿形手爪12；
所述导向轴支座9以螺纹紧抱结构安装于丝杆6上，并与丝杆6上的下止挡块8下表面相贴合；丝杆6的上端安装上止挡块5；上止挡块5和下止挡块8，用以限制丝杆6上下运动的行程范围；
气缸安装板10采用螺钉与平行开闭型气动手爪11底面相连，第一转接板13用螺钉固定在气缸安装板10侧面；通过螺钉将气缸安装板10与导向轴支座9固定在一起；
所述仿形手爪12通过螺钉与平行开闭型气动手爪11固连在一起，以实现不同尺寸电子元件的夹取。
所述工作台1的一侧，即仿形手爪12的下方设置有一用于运送PCB板18的输送台20；在输送台20内部设有一平行背光源19，平行背光源19的光源面积≥PCB板18的面积，以保证整个PCB板18的板面具有较好的光照效果。
上述平行开闭型气动手爪机构、工业相机16构成了机械臂末端手眼结构，它可随丝杆6在空间内实现平面移动，Z方向上下运动和绕丝杆6轴线旋转运动。
仿形手爪12具有挡肩，扩大了气动手爪的可抓取尺寸范围，可实现不同尺寸的异型电子元件夹取与插装，夹取尺寸范围取4～12mm。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于机器人的电子元件手眼协调插件机构，包括设置于工作台（1）上的工业四自由度机器人；该工业四自由度机器人包括安装于小臂（7）上的丝杆（6）；丝杆（6）的下端安装有一平行开闭型气动手爪机构；其特征在于：所述平行开闭型气动手爪机构的侧面连接有一用于安装工业相机（16）的活动转接机构；
所述活动转接机构包括第一转接板（13）、第二转接板（14）；所述第一转接板（13）具有一凸肩（131），第二转接板（14）具有一与凸肩（131）对应的凹肩（141），所述凸肩（131）置于凹肩（141）内，并通过螺栓轴（151）将凸肩（131）和凹肩（141）活动连接在一起，使第二转接板（14）绕螺栓轴（151）转动；
所述螺栓轴（151）的轴线与丝杆（6）的轴线彼此垂直；
所述工业相机（16）通过一相机安装板（15）与第二转接板（14）通过螺栓连接；工业相机（16）与镜头（17）连接；
所述镜头（17）的轴与丝杆（6）的轴共面，可通过第一转接板（13）和第二转接板（14）的相对旋转实现二者平行或相交；
所述工业四自由度机器人包括基座（2），设置于基座（2）上的大臂（3），设置于大臂（3）上的小臂（7），设置于基座（2）与小臂（7）之间的电缆（4），安装于小臂（7）上丝杆（6）；
所述基座（2）和大臂（3）构成一个旋转关节，所述大臂（3）与小臂（7）构成一个旋转关节，所述丝杆（6）和小臂（7）构成一个旋转关节和一个垂直于基座（2）底面方向的移动关节，它们构成了工业四自由度机器人的三个旋转关节和一个移动关节；
所述平行开闭型气动手爪机构包括自上而下依次连接的下止挡块（8）、导向轴支座（9）、气缸安装板（10）、平行开闭型气动手爪（11）、仿形手爪（12）；
所述导向轴支座（9）以螺纹紧抱结构安装于丝杆（6）上，并与丝杆（6）上的下止挡块（8）下表面相贴合；丝杆（6）的上端安装上止挡块（5）；上止挡块（5）和下止挡块（8），用以限制丝杆（6）上下运动的行程范围；
气缸安装板（10）采用螺钉与平行开闭型气动手爪（11）底面相连，第一转接板（13）用螺钉固定在气缸安装板（10）侧面；通过螺钉将气缸安装板（10）与导向轴支座（9）固定在一起；
所述仿形手爪（12）通过螺钉与平行开闭型气动手爪（11）固连在一起，以实现不同尺寸电子元件的夹取；
所述工作台（1）的一侧，即仿形手爪（12）的下方设置有一用于运送PCB板（18）的输送台（20）；在输送台（20）内部设有一平行背光源（19），平行背光源（19）的光源面积≥PCB板（18）的面积。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109287077B (zh) * 2018-10-17 2024-04-05 华南理工大学 一种电子元件插装方法和装置
CN113160645A (zh) * 2021-04-02 2021-07-23 北京科技大学 一种组合式多工位综合性工业机器人实训平台
CN114378825B (zh) * 2022-01-21 2023-05-12 四川长虹智能制造技术有限公司 一种多相机视觉定位方法、系统及电子设备

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4586868A (en) * 1982-10-20 1986-05-06 Fanuc, Ltd. Wrist mechanism of an industrial robot
JP2013086200A (ja) * 2011-10-14 2013-05-13 Seiko Epson Corp 双腕ロボット
CN204700882U (zh) * 2015-06-26 2015-10-14 杭州汇萃智能科技有限公司 基于三轴运动控制平台的pcb电路板模块夹取插装装置
CN105157725A (zh) * 2015-07-29 2015-12-16 华南理工大学 一种二维激光视觉传感器和机器人的手眼标定方法
CN205600732U (zh) * 2016-05-18 2016-09-28 河北工业大学 具有六自由度的双作用机械手
CN106346456A (zh) * 2016-11-24 2017-01-25 成都炬石科技有限公司 仿人机械手臂和机器人
CN106954384A (zh) * 2017-05-03 2017-07-14 哈尔滨理工大学 基于机器视觉的异形插件机器人

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202011003666U1 (de) * 2011-03-07 2012-06-12 Staubli Faverges Kamerasystem mit sechs Drehachsen zum Bewegen einer Kamera

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4586868A (en) * 1982-10-20 1986-05-06 Fanuc, Ltd. Wrist mechanism of an industrial robot
JP2013086200A (ja) * 2011-10-14 2013-05-13 Seiko Epson Corp 双腕ロボット
CN204700882U (zh) * 2015-06-26 2015-10-14 杭州汇萃智能科技有限公司 基于三轴运动控制平台的pcb电路板模块夹取插装装置
CN105157725A (zh) * 2015-07-29 2015-12-16 华南理工大学 一种二维激光视觉传感器和机器人的手眼标定方法
CN205600732U (zh) * 2016-05-18 2016-09-28 河北工业大学 具有六自由度的双作用机械手
CN106346456A (zh) * 2016-11-24 2017-01-25 成都炬石科技有限公司 仿人机械手臂和机器人
CN106954384A (zh) * 2017-05-03 2017-07-14 哈尔滨理工大学 基于机器视觉的异形插件机器人

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