CN109571008B - 精确定位智能装配系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种精确定位智能装配系统，包括工业机器人单元、智能检测装配单元以及夹具快换单元，所述工业机器人单元包括机器人本体以及固定于机器人本体上的夹具转换件，所述夹具快换单元包括快换工作台以及位于所述快换工作台上的工件夹具和装配件夹具，所述智能检测装配单元包括智能工作台，所述智能工作台上固定有SCARA机器人、视觉检测台、装配台以及至少一套工件定位台，所述工件定位台、所述装配台以及所述视觉检测台均位于所述SCARA机器人的移动范围内。本发明可以有效减轻在智能制造行业中工人的劳动强度和减少生产操作人员，提高装配精度，提高工作效率。

Description

精确定位智能装配系统

技术领域

本发明涉及智能制造领域，尤其涉及一种精确定位智能装配系统。

背景技术

在智能制造领域的生产线中，智能装配一直是智能化生产有发展空间的区域，而物料的精确定位是智能装配的关键，物料在装配之前只有精确定位了，装配机器人才能准确抓取物料并准确放置到指定装配位置实现精确装配，现有的方法中需要借助人工对物料进行定位，且无法对多种物料进行输送，需要借助人工进行，操作麻烦且效率较低，因此有必要提供一种精确定位智能装配系统以保证物料输送后放置定位精确并满足生产线后端精确装配，且满足多物料输送。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精确定位智能装配系统，旨在用于解决现有的装配系统需要人工对物料进行定位及输送的问题。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种精确定位智能装配系统，包括工业机器人单元、智能检测装配单元以及夹具快换单元，所述工业机器人单元包括机器人本体以及固定于机器人本体上的夹具转换件，所述夹具快换单元包括快换工作台以及位于所述快换工作台上的工件夹具和装配件夹具，所述智能检测装配单元包括智能工作台，所述智能工作台上固定有SCARA机器人、视觉检测台、装配台以及至少一套工件定位台，所述工件定位台、所述装配台以及所述视觉检测台均位于所述SCARA机器人的移动范围内。

进一步地，所述夹具转换件包括法兰和快换公头，所述法兰与所述机器人本体的末端固定，所述快换公头与所述法兰固定连接。

进一步地，所述工件夹具包括夹具安装件、第一快换母头、气动手指、夹爪组件以及吸盘组件，所述第一快换母头固定在所述夹具安装件上，所述夹爪组件和所述吸盘组件分别安装于所述夹具安装件的两端。

进一步地，所述装配件夹具包括气缸、气爪安装板、安装爪、快换母头安装板以及第二快换母头，所述安装爪通过所述气爪安装板安装于所述气缸一侧，所述第二快换母头通过所述快换母头安装板安装于所述气缸另一侧。

进一步地，所述夹具快换单元还包括固定于所述快换工作台上的工件夹具定位台以及装配件夹具定位台，所述工件夹具定位台和所述装配件夹具定位台上分别具有用于定位所述工件夹具的第一凹槽和用于定位所述装配件夹具的第二凹槽。

进一步地，所述SCARA机器人包括SCARA机器人本体以及SCARA机器人夹具，所述SCARA机器人夹具包括SCARA机器人法兰、吸盘安装盘以及多个吸盘，所述SCARA机器人法兰与所述SCARA机器人本体固定，所述吸盘安装盘固定在所述SCARA机器人法兰上，所述吸盘安装在所述吸盘安装盘上。

进一步地，所述工件定位台包括定位座、推杆气缸、气缸安装块以及定位块，所述定位座和所述气缸安装块固定在所述智能工作台上，所述推杆气缸固定在所述气缸安装块上，所述推杆气缸和所述定位块位于所述定位座四周。

进一步地，所述装配台包括旋转气缸以及成品定位盘，所述旋转气缸固定在所述智能工作台上，所述成品定位盘固定在所述旋转气缸上。

进一步地，所述视觉检测台包括视觉检测系统以及视觉支撑架，所述视觉支撑架固定在所述智能工作台上，所述视觉检测系统安装在所述视觉支撑架上。

进一步地，所述智能检测装配单元还包括位于所述智能工作台上的激光刻标机、刻标定位台以及输送气缸，所述刻标定位台安装于所述输送气缸上，所述输送气缸用于输送所述刻标定位台至激光刻标机下方。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的这种精确定位智能装配系统，配有视觉检测台对工件信息进行确认以识别工件类型等，方便机器人将工件放置到对应的工件定位台或者装配台上，配有工件定位台对工件进行精确定位，方便SCARA机器人按预定的程序准确抓取工件并按指定方位放置到装配台上实现成品件的精确装配。且本申请配有工件夹具和装配件夹具，工业机器人不仅能实现工件的转移，还能实现将装配好的成品件放入下一工序，完成物料的循环运行。本申请可以有效减轻在智能制造行业中工人的劳动强度和减少生产操作人员，提高装配精度，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种精确定位智能装配系统整体结构图；

图2为本发明实施例提供的夹具快换单元结构图；

图3为本发明实施例提供的智能检测装配单元结构图；

图4为本发明实施例提供的夹具转换件结构图；

图5为本发明实施例提供的工件夹具结构图；

图6为本发明实施例提供的装配件夹具结构图；

图7为本发明实施例提供的SCARA机器人夹具结构图；

图8为本发明实施例提供的工件定位台结构图；

图9为本发明实施例提供的装配台结构图；

图10为本发明实施例提供的装配件结构图。

附图标记说明：1-工业机器人单元、11-机器人本体、12-夹具转换件、121-法兰、122-快换公头、2-夹具快换单元、21-快换工作台、22-工件夹具、221-夹具安装件、222-第一快换母头、223-气动手指、224-夹爪、225-吸盘安装件、226-吸盘件、23-装配件夹具、231-第二快换母头、232-快换母头安装板、233-气缸、234-气爪安装板、235-安装爪、24-工件夹具定位台、25-装配件夹具定位台、3-智能检测装配单元、31-智能工作台、32-激光刻标机支架、33-刻标显示器、34-激光刻标机、35-工件定位台、351-定位块、352-定位座、353-推杆气缸、354-气缸安装块、355-第二到位检测传感器、36-SCARA机器人、361-SCARA机器人法兰、362-吸盘安装盘、363-吸盘、364-第一到位检测传感器、37-装配台、371-旋转气缸、372-成品定位盘、373-传感器支架、374-第三到位检测传感器、38-视觉检测台、39-控制中心显示器、40-警示灯、41-SCARA机器人底座、42-刻标定位台、43-输送气缸、5-基座、6-工件A、7-工件B、8-工件C。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图3所示，本发明实施例提供一种精确定位智能装配系统，包括工业机器人单元1、智能检测装配单元3以及夹具快换单元2，所述工业机器人单元1包括机器人本体11以及固定于机器人本体11上的夹具转换件12，所述夹具快换单元2包括快换工作台21以及位于所述快换工作台21上的工件夹具22和装配件夹具23，所述夹具转换件12用于与所述工件夹具22或者所述装配件夹具23固定，并可实现二者的切换，所述工业机器人单元1用于通过所述工件夹具22将待装配的工件从上一工序转移到智能检测装配单元3，以及通过所述装配件夹具23将装配好的成品件转移到下一工序，也可用于工件在智能检测装配单元3各工位上的转移。所述智能检测装配单元3包括智能工作台31，所述智能工作台31上固定有SCARA机器人36、视觉检测台38、装配台37以及至少一套工件定位台35，所述工件定位台35、所述装配台37以及所述视觉检测台38均位于所述SCARA机器人36的移动范围内，所述SCARA机器人36用于搬运工件实现工件在所述视觉检测台38、所述工件定位台35以及所述装配台37之间的转移。所述视觉检测台38用于对工件信息进行确认以识别工件类型等，方便机器人将工件放置到对应的工件定位台35或者装配台37上，所述工件定位台35用于对工件进行定位，不同的工件使用不同的工件定位台35，定位后的工件摆放位置精确，方便SCARA机器人36按预定的程序准确的抓取工件并按指定方位放置到装配台37上，实现成品件的精确装配。

如图1和图4所示，细化上述实施例，所述工业机器人安装在机器人底座上，所述机器人底座通过钢膨胀螺栓安装在地面上。如图4所示，所述夹具转换件12包括法兰121和快换公头122，所述法兰121与所述机器人本体11的末端固定，所述快换公头122与所述法兰121固定连接，所述快换公头122用于与夹具上的快换母头配合实现与夹具的连接以及夹具的快速切换。

如图2所示，进一步地，所述快换工作台21由欧标铝型材搭建而成，所述夹具快换单元2还包括固定于所述快换工作台21上的工件夹具定位台24以及装配件夹具定位台25，所述工件夹具定位台24和所述装配件夹具定位台25通过螺栓固定在快换工作台21上，所述工件夹具定位台24上具有用于定位所述工件夹具22的第一凹槽，所述装配件夹具定位台25上具有用于定位所述装配件夹具23的第二凹槽，通过凹槽与夹具本身的结构相配合来实现夹具的精确定位，方便工业机器人快速准确地切换夹具。

如图5所述，在一个实施例中，所述工件夹具22包括夹具安装件221、第一快换母头222、气动手指223、夹爪组件以及吸盘组件，所述第一快换母头222固定在所述夹具安装件221上，用于与所述快换公头122连接以实现工件夹具22与夹具转换件12固定，所述夹爪组件和所述吸盘组件分别安装于所述夹具安装件221的两端。所述夹爪组件包括气动手指223以及夹爪224，所述气动手指223安装在所述夹具安装件221上，所述夹爪224固定在所述气动手指223上，通过气动手指223驱动夹爪224夹取工件。所述吸盘组件包括吸盘安装件225以及一套吸盘件226，所述一套吸盘件226通过所述吸盘安装件225安装在所述夹具安装件221上，所述一套吸盘件226包括吸盘安装盘以及安装于吸盘安装盘上的四个吸盘。所述夹爪224和所述吸盘可以实现对不同种类工件的抓取，适应性好。

如图6所述，在一个实施例中，所述装配件夹具23包括气缸233、气爪安装板234、安装爪235、快换母头安装板232以及第二快换母头231，所述安装爪235通过所述气爪安装板234安装于所述气缸233一侧，所述第二快换母头231通过所述快换母头安装板232安装于所述气缸233另一侧，所述第二快换母头231用于与所述快换公头122连接以实现装配件夹具23与夹具转换件12固定。

如图3和图7所示，细化上述实施例，所述智能工作台31由欧标铝型材搭建而成，所述SCARA机器人36通过SCARA机器人底座41安装于所述智能工作台31上，所述SCARA机器人36包括SCARA机器人本体以及SCARA机器人夹具，所述SCARA机器人夹具包括SCARA机器人法兰361、吸盘安装盘362以及多个吸盘363，所述SCARA机器人法兰361通过紧固螺钉与所述SCARA机器人本体的末端固定，所述吸盘安装盘362通过螺栓固定在所述SCARA机器人法兰361上，所述吸盘363通过吸盘杆和螺栓安装在所述吸盘安装盘362上，所述吸盘363用于吸取工件实现工件的转移。所述SCARA机器人夹具上还安装有第一到位检测传感器364，第一到位检测传感器364检测到工件到位后，真空系统运行真空吸盘363吸取工件放入下一工位。

如图8所示，在一个实施例中，所述工件定位台35具有三套，分别用于定位待装配的三个工件，所述工件定位台35包括定位座352、推杆气缸353、气缸安装块354以及定位块351，所述定位座352和所述气缸安装块354通过螺栓固定在所述智能工作台31上，所述推杆气缸353通过螺栓固定在所述气缸安装块354上，所述推杆气缸353和所述定位块351位于所述定位座352四周，所述定位座352用于放置待定位的工件，所述定位块351的结构根据待定位的工件的结构进行设计，对应不同的工件所述定位块351的结构不同，所述推杆气缸353与所述定位块351配合对工件进行夹紧定位。所述工件定位台35上还安装有第二到位检测传感器355，第二到位检测传感器355检测到工件到位后，推杆气缸353运行和定位块351协同对工件进行定位。

如图9所示，在一个实施例中，所述装配台37包括旋转气缸371以及成品定位盘372，所述旋转气缸371通过螺栓固定在所述智能工作台31上，所述成品定位盘372通过螺栓固定在所述旋转气缸371上，通过所述旋转气缸371带动所述成品定位盘372旋转，使得成品定位盘372上工件待安装的位置朝向机器人，方便机器人将工件放置到成品定位盘372的对应位置上。所述装配台37还包括第三到位检测传感器374以及传感器支架373，所述传感器支架373通过螺栓安装在智能工作台31上，所述第三到位检测传感器374通过螺栓固定在传感器支架373上，所述传感器支架373具有两套且在旋转气缸371的周边对向放置。

如图3所示，在一个实施例中，所述视觉检测台38包括视觉检测系统以及视觉支撑架，所述视觉支撑架固定在所述智能工作台31上，所述视觉检测系统安装在所述视觉支撑架上，所述视觉检测系统用于对工件信息进行确认，工件信息包括工件类型、工件状态等，方便机器人根据工件类型将工件转移到对应的位置上。

如图3所示，作为本实施例的优选，所述智能检测装配单元3还包括位于所述智能工作台31上的激光刻标机34、刻标定位台42以及输送气缸43，所述激光刻标机34通过螺栓安装于一激光刻标机支架32上，所述激光刻标机支架32固定在智能工作台31上，所述输送气缸43通过螺栓安装在智能工作台31上且位于激光刻标机34附近，所述刻标定位台42通过螺栓安装于所述输送气缸43上，所述输送气缸43用于根据加工工艺输送所述刻标定位台42至激光刻标机34下方或返回，以对刻标定位台42上的工件进行激光刻标，使装配成品件更具有代表性。具体地，所述输送气缸43为无杆气缸，刻标定位台42上安装有第四到位检测传感器，当检测到工件已经放入刻标定位台42后，无杆气缸开始运行，将刻标定位台42运输至激光刻标机34下方进行刻标，刻标完成后无杆气缸运行将刻标定位台42送回原位。还包括固定在智能工作台31的刻标显示器33，可以在刻标显示器33上对工作任务进行实时操作。

如图3所示，所述智能工作台31上还具有控制中心显示器39以及警示灯40，所述控制中心显示器39作为整个智能检测装配单元3的大脑，可显示当前各设备运行状态，所述警示灯40用于显示异常状况，当运行出现异常时，警示灯40显示不同颜色的灯光进行警示。

下面以工件A 6、工件B 7、工件C 8以及基座5的组合装配为例，对本发明的工作流程进行说明：

首先工件A 6、工件B 7、工件C 8从前端设备输送到本精确定位智能装配系统，工业机器人开始运行，依次抓取工件A 6、工件B 7、工件C 8（根据前方工序输送的工件顺序抓取）去视觉检测台38进行视觉检测，确认工件信息（包括工件类型，工件状态等），SCARA机器人36根据工件信息抓取工件到对应的工件定位台35定位，然后将工件放置于刻标定位台42上，输送气缸43开始运行，将工件输送至激光刻标机34正下方，激光刻标机34开始工作，根据工作任务对工件进行刻标。刻标完成后输送气缸43运行，将工件输送至刻标定位台42初始位置，SCARA机器人36抓取工件到对应的工件定位台35上进行二次定位，提高精确度。

基座5从前端设备输送到本精确定位智能装配系统，工业机器人开始运行，抓取基座5去视觉检测台38进行视觉检测，确认工件信息（包括工件类型，工件状态等）。然后工业机器人抓取基座5放置于装配台37成品定位盘372上。

SCARA机器人36从工件定位台35上依次抓取工件A 6、工件B 7、工件C 8（根据前方工序输送顺序抓取），分别放置于基座5上对应的卡槽，完成成品件的装配，如图10所示。

工业机器人在快换工作台21上将工件夹具22换成装配件夹具23，抓取成品件放入下一工序的入口，完成物料的循环运行。

在整个物料输送、检测、刻标和装配的过程中，控制中心显示器39作为整个单元的大脑，可显示当前设备运行状态，在操作过程中可以对各设备进行状态显示，数据的收集和处理，并可提示报警信息。

如果在运行过程中出现卡滞，或其中的某设备出现故障，或运行流程出现故障，在警示灯40处均有对应的灯光颜色显示。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种精确定位智能装配系统，其特征在于：包括工业机器人单元、智能检测装配单元以及夹具快换单元，所述工业机器人单元包括机器人本体以及固定于机器人本体上的夹具转换件，所述夹具快换单元包括快换工作台以及位于所述快换工作台上的工件夹具和装配件夹具，所述智能检测装配单元包括智能工作台，所述智能工作台上固定有SCARA机器人、视觉检测台、装配台以及三套工件定位台，三套工件定位台分别用于定位工件A 、工件B 、工件C，所述工件定位台、所述装配台以及所述视觉检测台均位于所述SCARA机器人的移动范围内；所述工件定位台包括定位座、推杆气缸、气缸安装块以及定位块，所述定位座和所述气缸安装块固定在所述智能工作台上，所述推杆气缸固定在所述气缸安装块上，所述推杆气缸和所述定位块位于所述定位座四周；所述装配台包括旋转气缸以及成品定位盘，所述旋转气缸固定在所述智能工作台上，所述成品定位盘固定在所述旋转气缸上；所述智能检测装配单元还包括位于所述智能工作台上的激光刻标机、刻标定位台以及输送气缸，所述刻标定位台安装于所述输送气缸上，所述输送气缸用于输送所述刻标定位台至激光刻标机下方；

工业机器人单元依次抓取工件A 、工件B 、工件C去视觉检测台进行视觉检测，确认工件信息，SCARA机器人根据工件信息抓取工件到对应的工件定位台定位，然后将工件放置于刻标定位台上，输送气缸将工件输送至激光刻标机正下方，激光刻标机根据工作任务对工件进行刻标，刻标完成后输送气缸将工件输送至刻标定位台初始位置，SCARA机器人抓取工件到对应的工件定位台上进行二次定位，工业机器人单元抓取基座去视觉检测台进行视觉检测，确认工件信息，然后工业机器人单元抓取基座放置于装配台成品定位盘上，SCARA机器人从工件定位台上依次抓取工件A 、工件B 、工件C，分别放置于基座上对应的卡槽，完成成品件的装配；工业机器人单元在快换工作台上将工件夹具换成装配件夹具，抓取成品件放入下一工序的入口。

2.如权利要求1所述的精确定位智能装配系统，其特征在于：所述夹具转换件包括法兰和快换公头，所述法兰与所述机器人本体的末端固定，所述快换公头与所述法兰固定连接。

3.如权利要求2所述的精确定位智能装配系统，其特征在于：所述工件夹具包括夹具安装件、第一快换母头、气动手指、夹爪组件以及吸盘组件，所述第一快换母头固定在所述夹具安装件上，所述夹爪组件和所述吸盘组件分别安装于所述夹具安装件的两端。

4.如权利要求2所述的精确定位智能装配系统，其特征在于：所述装配件夹具包括气缸、气爪安装板、安装爪、快换母头安装板以及第二快换母头，所述安装爪通过所述气爪安装板安装于所述气缸一侧，所述第二快换母头通过所述快换母头安装板安装于所述气缸另一侧。

5.如权利要求1所述的精确定位智能装配系统，其特征在于：所述夹具快换单元还包括固定于所述快换工作台上的工件夹具定位台以及装配件夹具定位台，所述工件夹具定位台和所述装配件夹具定位台上分别具有用于定位所述工件夹具的第一凹槽和用于定位所述装配件夹具的第二凹槽。

6.如权利要求1所述的精确定位智能装配系统，其特征在于：所述SCARA机器人包括SCARA机器人本体以及SCARA机器人夹具，所述SCARA机器人夹具包括SCARA机器人法兰、吸盘安装盘以及多个吸盘，所述SCARA机器人法兰与所述SCARA机器人本体固定，所述吸盘安装盘固定在所述SCARA机器人法兰上，所述吸盘安装在所述吸盘安装盘上。

7.如权利要求1所述的精确定位智能装配系统，其特征在于：所述视觉检测台包括视觉检测系统以及视觉支撑架，所述视觉支撑架固定在所述智能工作台上，所述视觉检测系统安装在所述视觉支撑架上。

Images