CN110210068A - 一种管路组件空间位置装配自动变位装置及装配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种管路组件空间位置装配方法，根据管路组件三维模型中提取的信息，经过运动学参数计算，利用一种管路组件空间位置装配自动变位装置，实现管路组件空间位置的装配。本发明方法包括以下步骤：S1、管路组件三维模型信息提取；S2、运动学参数计算；S3、管接头相对位姿关系模拟；S4、单根管子及其接头的装配；S5、管路组件空间位置整体装配。本发明提供的管路组件空间位置装配方法，可以取代管路组件实物取样协调的传统装配方法，操作简单方便，能够有效提高装配精度和装配效率，实现管路组件和与其相连零件的并行生产，缩短了生产周期，节省了人力和时间。
Description
技术领域
本发明涉及管路组件装配领域，特别涉及一种管路组件空间位置装配方法。
背景技术
由于三维空间中管路组件的管接头接口朝向和管子走向比较复杂，管路组件的空间位置和姿态需要根据与其相连零件接口的空间位置和朝向来确定，传统的管路组件装配方法需要等到与管路组件连接的零件全部加工和安装完成后，在实物上进行取样和协调装配。
当针对与大型零件连接、管路形状和走向复杂的管路组件进行装配时，操作者需要多次往返总装现场与弯管现场，对管路组件进行取样和修整，操作繁琐，对操作者的技术和经验要求较高，装配精度较低，并且无法实现并行生产，生产周期较长。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种管路组件空间位置装配方法，以解决传统的管路组件装配方法操作繁琐、装配精度低、生产周期长的问题。
为了达到上述目的，本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是供了一种管路组件空间位置装配方法，根据管路组件三维模型中提取的信息，经过运动学参数计算，利用一种管路组件空间位置装配自动变位装置，实现管路组件空间位置的装配。管路组件空间位置装配自动变位装置，包括：底板平台；直线平移机构，提供一个直线位移自由度；基准三维转台，提供三个相互正交的转动自由度；移动三维转台，提供三个相互正交的转动自由度，可以在直线平移机构上进行直线运动；管接头夹具。具体包括以下步骤：S1、管路组件三维模型信息提取；S2、运动学参数计算；S3、管接头相对位姿关系模拟；S4、单根管子及其接头的装配；S5、管路组件空间位置整体装配。
进一步地，所述步骤S1中，以管路组件中的一根管子及其相连的管接头为装配对象，在管路组件三维模型中对两个管接头的空间位姿进行坐标系标定，保证模型中两个管接头的三维坐标系方向分别与所述的基准三维转台和移动三维转台上设定的三维坐标系方向相吻合，然后测量获得两个管接头空间位姿的相对坐标变换矩阵。
进一步地，所述步骤S2中，根据两个管接头的相对坐标变换矩阵，采用运动学逆解算法，计算得到七个运动学参数，包括所述的直线平移机构的直线位移参数、基准三维转台的三个转动角度参数和移动三维转台的三个转动角度参数。
进一步地，所述步骤S3中，使所述的管路组件空间位置装配自动变位装置的三个运动机构回到零位，然后输入七个自由度的运动学参数，分别控制所述的直线平移机构、基准三维转台和移动三维转台的运动，实现模拟管路组件中以管路相连的两个管接头之间的相对距离和空间朝向关系。
进一步地，所述步骤S4中，根据管路组件三维模型中的管接头接口朝向和管子走向，将两个管接头通过所述的管接头夹具分别装夹在所述的基准三维转台和移动三维转台上，并与折弯好的管子进行装配定位。
进一步地，所述步骤S5中，以管路组件中的另一根管子及其相连的管接头为装配对象，重复以上步骤，依次将管路组件中的每根管子与相连的管接头进行装配定位，最终完成整个管路组件的空间位置装配。
本发明提供的管路组件空间位置装配方法，与传统的管路组件装配方法相比，能够达到以下有益效果：
1)采用管路组件空间位置装配方法，替代管路组件实物取样协调的传统装配方法，操作简单方便，能够有效提高装配精度和装配效率。
2)利用管路组件三维模型和管路组件空间位置装配自动变位装置，即可完成管路组件空间位置的装配，能够实现管路组件和与其相连零件的并行生产，缩短了生产周期，节省了人力和时间。
附图说明
图1为管路组件空间位置装配自动变位装置的结构示意图；
图2为管路组件空间位置装配方法的流程图。
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，以下结合附图和具体实施例，对本发明提供的管路组件空间位置装配方法作进一步详细说明。
参照图1，本发明实施例涉及的一种管路组件空间位置装配自动变位装置，包括：底板平台1；直线平移机构2，提供一个直线位移自由度；基准三维转台3，提供三个相互正交的转动自由度；移动三维转台4，提供三个相互正交的转动自由度，可以在直线平移机构2上进行直线运动；管接头夹具5。
参照图1和图2，本发明实施例提供的一种管路组件空间位置装配方法，包括以下步骤：
S1、管路组件三维模型信息提取：以管路组件中的一根管子及其相连的管接头为装配对象，在管路组件三维模型中对两个管接头的空间位姿进行坐标系标定，保证模型中两个管接头的三维坐标系方向分别与管路组件空间位置装配自动变位装置中基准三维转台3和移动三维转台4上设定的三维坐标系方向相吻合，然后测量获得两个管接头空间位姿的相对坐标变换矩阵。
S2、运动学参数计算：根据两个管接头的相对坐标变换矩阵，采用运动学逆解算法，计算得到七个运动学参数，包括直线平移机构2的直线位移参数、基准三维转台3的三个转动角度参数和移动三维转台4的三个转动角度参数。
S3、管接头相对位姿关系模拟：使管路组件空间位置装配自动变位装置的三个运动机构回到零位，然后输入七个自由度的运动学参数，分别控制直线平移机构2、基准三维转台3和移动三维转台4的运动，实现模拟管路组件中以管路相连的两个管接头之间的相对距离和空间朝向关系。
S4、单根管子及其接头的装配：根据管路组件三维模型中的管接头接口朝向和管子走向，将两个管接头通过管接头夹具5分别装夹在基准三维转台3和移动三维转台4上，并与折弯好的管子进行装配定位。
S5、管路组件空间位置整体装配：以管路组件中的另一根管子及其相连的管接头为装配对象，重复以上步骤，依次将管路组件中的每根管子与相连的管接头进行装配定位，最终完成整个管路组件的空间位置装配。
由上述实施例可知，本发明提供的一种管路组件空间位置装配方法，根据管路组件三维模型中提取的信息，经过运动学参数计算，利用管路组件空间位置装配自动变位装置，实现管路组件空间位置的装配，可以取代管路组件实物取样协调的传统装配方法，操作简单方便，能够有效提高装配精度和装配效率，实现管路组件和与其相连零件的并行生产，缩短了生产周期，节省了人力和时间。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (6)
1.一种管路组件空间位置装配方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、管路组件三维模型信息提取；
S2、运动学参数计算；
S3、管接头相对位姿关系模拟；
S4、单根管子及其接头的装配；
S5、管路组件空间位置整体装配。
2.依据权利要求1所述的一种管路组件空间位置装配方法，其特征在于：所述步骤S1中，以管路组件中的一根管子及其相连的管接头为装配对象，在管路组件三维模型中对两个管接头的空间位姿进行坐标系标定，保证模型中两个管接头的三维坐标系方向分别与所述基准三维转台和移动三维转台上设定的三维坐标系方向相吻合，然后测量获得两个管接头空间位姿的相对坐标变换矩阵。
3.依据权利要求2所述的一种管路组件空间位置装配方法，其特征在于：所述步骤S2中，根据两个管接头的相对坐标变换矩阵，采用运动学逆解算法，计算得到七个运动学参数，包括直线平移机构的直线位移参数、基准三维转台的三个转动角度参数和移动三维转台的三个转动角度参数。
4.依据权利要求3所述的一种管路组件空间位置装配方法，其特征在于：所述步骤S3中，使管路组件空间位置装配自动变位装置的三个运动机构回到零位，然后输入七个自由度的运动学参数，分别控制直线平移机构、基准三维转台和移动三维转台的运动，实现模拟管路组件中以管路相连的两个管接头之间的相对距离和空间朝向关系。
5.依据权利要求4所述的一种管路组件空间位置装配方法，其特征在于：所述步骤S4中，根据管路组件三维模型中的管接头接口朝向和管子走向，通过管接头夹具，将两个管接头分别装夹在基准三维转台和移动三维转台上，并与折弯好的管子进行装配定位。
6.依据权利要求5所述的一种管路组件空间位置装配方法，其特征在于：所述步骤S5中，以管路组件中的另一根管子及其相连的管接头为装配对象，重复以上步骤，依次将管路组件中的每根管子与相连的管接头进行装配定位，最终完成整个管路组件的空间位置装配。
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