CN110561080B - 一种高密度组件多级盲插智能装配装置及盲插方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高密度组件多级盲插智能装配装置及盲插方法，包括三维伺服运动平台、精密光学平台、TR组件抓取单元、激光扫描单元，三维伺服运动平台安装于精密光学平台上，TR组件抓取单元与激光扫描单元均安装在三维伺服运动平台上，三维伺服运动平台用于控制TR组件抓取单元及激光扫描单元在三维空间内的运动；天线结构放置在精密光学平台上，TR组件抓取单元抓取TR组件并在激光扫描单元的定位以及三维伺服运动平台的移动下实现天线结构和TR组件的盲插。本发明提能够自动检测连接器盲插孔位的位置和深度；在盲配连接器盲插装配过程中，适应不同平台、不同阵面规模的盲插孔位检测和定位，为盲插装配过程提供参考。

Description

一种高密度组件多级盲插智能装配装置及盲插方法

技术领域

本发明涉及智能装配技术领域，具体涉及一种高密度组件多级盲插智能装配装置及盲插方法。

背景技术

在射频装置中，每个单元之间射频信号的传输通常依靠射频连接器，如TR组件与天线单元之间射频信号的传输。受限于射频装置内部的空间及重量，多数连接器的连接采用盲配互联的方式，即电气连接点位于密闭容腔内，处于不可见状态。目前，盲配连接器的安装基本依靠人工盲插实现。在安装过程中，由于无法观察连接器的实际安装状态且射频连接器针孔较小(SMP连接器一般直径约0.4mm)，操作人员难以感知盲配连接器的盲插状态，易出现连接器针头插弯，甚至插断，损坏连接器的情况，导致射频装置无法正常工作。此外，通常情况下，部分射频装置的空间有限，内部组件排布密度高，盲配连接器安装操作空间狭小，导致内部组件及连接器安装困难，安装精度难以保证，影响装置的性能。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种高密度组件多级盲插智能装配装置包括三维伺服运动平台、精密光学平台、TR组件抓取单元、激光扫描单元，所述三维伺服运动平台安装于所述精密光学平台上，所述TR组件抓取单元与所述激光扫描单元均安装在所述三维伺服运动平台上，所述三维伺服运动平台用于控制所述TR组件抓取单元及所述激光扫描单元在三维空间内的运动；天线结构放置在所述精密光学平台上，所述TR组件抓取单元抓取TR组件并在所述激光扫描单元的定位以及所述三维伺服运动平台的移动下实现所述天线结构和所述TR组件的盲插。

较佳的，所述三维伺服运动平台包括辅助支撑平台、X方向直线运动模块、Y方向直线运动模块和Z方向伺服电动缸；所述辅助支撑平台用于支撑及固定所述三维运动平台，所述X方向直线运动模块、所述Y方向直线运动模块和所述Z方向伺服电动缸分别控制所述TR组件抓取单元及所述激光扫描单元在三维空间内X、Y与Z三个方向的运动。

较佳的，所述TR组件抓取单元包括抓取弹性销和抓取连接板，所述抓取连接板与所述Z方向伺服电动缸连接；所述抓取弹性销实现对所述TR组件的抓取固定。

较佳的，所述抓取弹性销与所述抓取连接板之间采用螺纹连接，所述抓取弹性销的头部设置为十字弹性花瓣状，且所述抓取弹性销的头部可插入所述TR组件的装配孔。

较佳的，所述TR组件抓取单元还包括端盖、壳体、脱离组件；所述壳体设置为空心筒状，且所述壳体的一端固定在所述抓取连接板上，另一端设置有所述端盖；所述脱离组件设置在所述壳体内。

较佳的，所述脱离组件包括直线轴承、弹簧、推板、推杆轴，所述推杆轴穿过所述抓取连接板与所述推板连接；所述直线轴承和所述弹簧均设置在所述壳体内，所述直线轴承套设在所述推杆轴上，所述弹簧套设在所述推杆轴上，所述弹簧一端与所述抓取连接板连接，另一端与所述推杆轴的限位部连接，且所述弹簧对所述抓取连接板和所述限位部提供弹性斥力。

较佳的，所述天线结构包括天线单元和SMP射频连接器；所述SMP射频连接器焊接在所述天线单元上，所述天线单元用于发射和接收电磁波信号；所述SMP射频连接器用于传输射频信号。

较佳的，所述TR组件包括TR本体、SMP射频连接器，所述SMP射频连接器焊接在所述天线单元上；所述SMP射频连接器焊接在所述TR本体上，SMP-KK连接器插入所述SMP射频连接器中，所述TR本体用于实现信号的放大与收发切换功能；所述SMP射频连接器用于传输射频信号；所述SMP-KK连接器用于传输射频信号。

较佳的，所述抓取连接板上还设置有用于定位的销轴，所述销轴配合所述抓取弹性销实现对所述TR组件的定位固定。

较佳的，一种使用所述高密度组件多级盲插智能装配装置的盲插方法，包括步骤：

S1，所述SMP射频连接器固定在所述天线单元上；所述SMP射频连接器固定在所述TR本体上，所述SMP-KK连接器插入所述SMP射频连接器中，所述天线单元固定在所述精密光学平台上，所述TR组件抓取单元上的所述抓取弹性销插入所述TR本体上的装配孔实现对所述TR组件的抓取；

S2，所述三维伺服运动平台移动所述激光扫描单元自动扫描所述SMP射频连接器，对所述SMP射频连接器上盲配孔进行自动测量及定位；

S3，通过步骤S2中的测量定位数据，所述三维伺服运动平台控制所述TR组件抓取单元精确运动至指定装配位置，所述Z方向伺服电动缸控制所述TR组件抓取单元将所述SMP-KK连接器和所述SMP射频连接器插入所述SMP射频连接器盲配孔中；

S4，所述SMP射频连接器压入后，利用所述Z方向伺服电动缸保持所述TR组件抓取单元位置不变，将所述抓取单元上的所述抓取弹性销取出，随后将螺钉穿过所述抓取单元上所述抓取弹性销的安装孔进入所述TR本体上的装配孔，从而通过所述螺钉将所述TR组件固定在所述天线结构上；

S5，当所述TR组件通过螺钉固定在所述天线结构上后，压住所述推杆轴，控制所述伺服电动缸回退，实现所述TR组件从所述TR组件抓取单元上的脱离。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：1，本发明提供的高密度组件多级盲插智能装配装置能够自动检测连接器盲插孔位的位置和深度；在盲配连接器盲插装配过程中，采用本发明中的智能装配装置适应不同平台、不同阵面规模的盲插孔位检测和定位，为盲插装配过程提供参考；2，本发明提供的高密度组件多级盲插智能装配装置能够根据盲插孔位检测结果，精确定位盲配连接器的安装位置，有效利用组件有限的安装空间，自动完成高密度组件的多级自动盲插，尽可能减少装配过程中的人为扰动，避免因固定TR组件导致连接器二次错位，确保盲配连接器的盲插精度和连接可靠性。

附图说明

图1为所述高密度组件多级盲插智能装配装置的结构视图；

图2为所述高密度组件多级盲插智能装配装置的装配效果示意图；

图3为所述TR组件抓取单元的剖面结构视图；

图4为所述TR组件抓取单元的结构视图。

图中数字表示：

1-三维伺服运动平台；2-精密光学平台；3-TR组件抓取单元；4-激光扫描单元；5-天线结构；6-TR组件；7-SMP-KK连接器；11-辅助支撑平台；12-X方向直线运动模块；13-Y方向直线运动模块；14-Z方向伺服电动缸；31-端盖；32-壳体；33-推杆轴；34-直线轴承；35-弹簧；36-推板；37-抓取连接板；38-抓取弹性销；41-扫描连接板；42-激光扫描仪；51-天线单元；52-SMP射频连接器；61-TR本体；62-SMP射频连接器。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

如图1所示，图1为所述高密度组件多级盲插智能装配装置的结构视图；本发明所述高密度组件多级盲插智能装配装置包括三维伺服运动平台1、精密光学平台2、TR组件抓取单元3、激光扫描单元4，所述三维伺服运动平台1安装于所述精密光学平台2上，所述TR组件抓取单元3与所述激光扫描单元4均安装在所述三维伺服运动平台1上，所述三维伺服运动平台1用于控制所述TR组件抓取单元3及所述激光扫描单元4在X、Y与Z三个方向的运动。

天线结构5放置在所述精密光学平台2上，所述TR组件抓取单元3抓取TR组件6并在所述激光扫描单元4的定位以及所述三维伺服运动平台1的移动下实现所述天线结构5和所述TR组件6的盲插。

其中，所述三维伺服运动平台1包括辅助支撑平台11、X方向直线运动模块12、Y方向直线运动模块13和Z方向伺服电动缸14；所述辅助支撑平台11用于支撑及固定所述三维运动平台1，所述X方向直线运动模块12、所述Y方向直线运动模块13和所述Z方向伺服电动缸14分别控制所述TR组件抓取单元3及所述激光扫描单元4在X、Y与Z三个方向的运动。

如图2所示，图2为所述高密度组件多级盲插智能装配装置的装配效果示意图；所述天线结构5包括天线单元51和SMP射频连接器52；所述TR组件6包括TR本体61、SMP射频连接器62。所述SMP射频连接器52焊接在所述天线单元51上；所述SMP射频连接器62焊接在所述TR本体61上，SMP-KK连接器7提前插入所述SMP射频连接器62中。其中，所述天线单元51用于发射和接收电磁波信号；所述SMP射频连接器52用于传输射频信号；所述TR本体61用于实现信号的放大与收发切换功能；所述SMP射频连接器62用于传输射频信号；所述SMP-KK连接器7用于传输射频信号。

所述激光扫描单元4包括扫描连接板41和激光扫描仪42；所述扫描连接板41用于所述激光扫描仪42的支撑；所述激光扫描仪42用于测量被测单元结构尺寸及坐标位置。

如图3和图4所示，图3为所述TR组件抓取单元的剖面结构视图；图4为所述TR组件抓取单元的结构视图。所述TR组件抓取单元3包括端盖31、壳体32、推杆轴33、直线轴承34、弹簧35、推板36、抓取连接板37和抓取弹性销38；所述壳体32设置为空心筒状，且所述壳体的一端固定在所述抓取连接板37上，另一端设置有所述端盖31；所述推杆轴33、所述直线轴承34、所述弹簧35均设置在所述壳体32内；所述推杆轴33与所述推板36通过螺钉相组合用于将所述TR组件6从所述TR组件抓取单元3上脱离；所述直线轴承34套设在所述推杆轴33上，用于对所述推杆轴33实现导向和支撑作用；所述弹簧35套设在所述推杆轴33上便于所述推杆轴33的回位；所述抓取连接板37与所述Z方向伺服电动缸14连接；所述抓取弹性销38实现对所述TR组件6的抓取固定。

所述推杆轴穿过所述抓取连接板与所述推板连接；所述直线轴承和所述弹簧均设置在所述壳体内，所述直线轴承套设在所述推杆轴上，所述弹簧套设在所述推杆轴上，所述弹簧一端与所述抓取连接板连接，另一端与所述推杆轴的限位部连接，且所述弹簧对所述抓取连接板和所述限位部提供弹性斥力，从而在所述推杆轴下压过程中，为所述推杆轴提供回弹力，实现所述推杆轴的回位。

所述TR组件抓取单元3抓取所述TR组件6，根据所述激光扫描单元4测量结果，所述三维伺服运动平台1控制所述TR组件抓取单元3精确运动至指定装配位置，所述Z方向伺服电动缸14控制所述TR组件抓取单元3将所述SMP-KK连接器7和所述SMP射频连接器62插入所述SMP射频连接器52盲配孔中，自动完成高密度组件多级盲插过程。

所述抓取弹性销38与所述抓取连接板37之间采用螺纹连接，可在装配过程中根据需要拆装。具体的，所述抓取弹性销38的头部设计成十字弹性花瓣状。当所述抓取弹性销38插入孔中后，利用花瓣头的弹性能够固定所述TR组件6，故所述抓取弹性销38利用花瓣头的弹性固定所述TR组件6。此外，所述TR组件抓取单元3有效利用所述TR组件6上装配孔，使所述抓取弹性销38和装配孔配合，占用空间小，能够进入人手难以操作的位置，实现高密度组件装配。借助本发明，能够自动检测连接器盲配孔的位置和深度，有效利用组件有限的安装空间，精确实现高密度组件的多级盲插，保证连接器的盲插精度和连接可靠性。

所述抓取连接板37上的销轴起定位作用，确保所述TR组件6的装配位置。控制所述推杆轴33向下压，利用所述推板36能够将所述TR组件6脱离所述TR组件抓取单元3，完成装配过程。在所述TR组件6脱离后，所述弹簧35将所述推杆轴33复位，准备下一次装配。

所述TR组件抓取单元3利用所述抓取连接板37的定位销与所述抓取弹性销38抓取所述TR组件6，随后将所述TR组件6安装在所述天线结构5上。所述SMP射频连接器62压入后，利用所述Z方向伺服电动缸14保持所述TR组件抓取单元3位置不变，将所述抓取单元3上的所述抓取弹性销38取出，随后将螺钉穿过所述抓取弹性销38的孔进入螺钉安装孔位，将所述TR组件6固定在所述天线结构5上。当所述TR组件抓取单元3脱离所述TR组件6后，将剩余四个螺钉安装好，完成整个装配过程。

整个安装过程中，所述TR组件6的位置仅由所述激光扫描仪42确定，且在所述SMP射频连接器62装入后不发生任何移动，即所述SMP射频连接器62，所述SMP-KK连接器7与所述SMP射频连接器52的位置在连接器装配结束后固定，减少装配过程中人为扰动，避免因拧螺钉固定TR组件导致连接器二次错位，保证装配精度和连接器连接的可靠性。

当所述TR组件6通过螺钉固定在所述天线结构5上后，压住所述推杆轴33，控制所述伺服电动缸14回退，即可实现所述TR组件6从所述TR组件抓取单元3上脱离，完成整个装配过程。此外，所述TR组件抓取单元3有效利用所述TR组件6上装配孔，能够进入人手难以操作的位置，实现高密度组件装配。借助本发明，能够自动检测连接器盲配孔的位置和深度，有效利用组件有限的安装空间，精确实现高密度组件的多级盲插，保证连接器的盲插精度和连接可靠性。

利用所述三维伺服运动平台1能够控制所述激光扫描单元4自动扫描被测对象，实现所述天线结构5上所述连接器52盲配孔的自动测量及定位。根据扫描结果确定所述TR组件抓取单元3实际装配位置，实现高密度组件的精确多级盲插。

本发明实施例能够自动检测所述天线结构5上连接器盲配孔的位置和深度，根据检测数据，能够精准定位盲配连接器的安装位置。

本发明实施例根据检测结果，有效利用组件有限的安装空间，精确实现高密度组件的多级自动盲插，保证连接器的盲插精度和连接可靠性。

具体的，使用本发明所述高密度组件多级盲插智能装配装置的盲插方法，具体包括步骤：

S1，所述SMP射频连接器52焊接在所述天线单元51上；所述SMP射频连接器62焊接在所述TR本体61上，SMP-KK连接器7插入所述SMP射频连接器62中，所述天线单元固定在所述精密光学平台2上，所述TR组件抓取单元3上的所述抓取弹性销38插入所述TR本体61上的装配孔实现对所述TR组件6的抓取；

S2，所述三维伺服运动平台1移动所述激光扫描单元4自动扫描所述SMP射频连接器52，对所述SMP射频连接器52上盲配孔进行自动测量及定位；

S3，所述三维伺服运动平台1控制所述TR组件抓取单元3精确运动至指定装配位置，所述Z方向伺服电动缸14控制所述TR组件抓取单元3将所述SMP-KK连接器7和所述SMP射频连接器62插入所述SMP射频连接器52盲配孔中；

S4，所述SMP射频连接器62压入后，利用所述Z方向伺服电动缸14保持所述TR组件抓取单元3位置不变，将所述抓取单元3上的所述抓取弹性销38取出，随后将螺钉穿过所述抓取单元3上所述抓取弹性销38的安装孔进入所述TR本体61上的装配孔，从而通过所述螺钉将所述TR组件6固定在所述天线结构5上；

S5，当所述TR组件6通过螺钉固定在所述天线结构5上后，压住所述推杆轴33，控制所述伺服电动缸14回退，实现所述TR组件6从所述TR组件抓取单元3上的脱离。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种高密度组件多级盲插智能装配装置，其特征在于，包括三维伺服运动平台、精密光学平台、TR组件抓取单元、激光扫描单元，所述三维伺服运动平台安装于所述精密光学平台上，所述TR组件抓取单元与所述激光扫描单元均安装在所述三维伺服运动平台上，所述三维伺服运动平台用于控制所述TR组件抓取单元及所述激光扫描单元在三维空间内的运动；天线结构放置在所述精密光学平台上，所述TR组件抓取单元抓取TR组件并在所述激光扫描单元的定位以及所述三维伺服运动平台的移动下实现所述天线结构和所述TR组件的盲插；

所述三维伺服运动平台包括辅助支撑平台、X方向直线运动模块、Y方向直线运动模块和Z方向伺服电动缸；所述辅助支撑平台用于支撑及固定所述三维伺服运动平台，所述X方向直线运动模块、所述Y方向直线运动模块和所述Z方向伺服电动缸分别控制所述TR组件抓取单元及所述激光扫描单元在三维空间内X、Y与Z三个方向的运动；

所述TR组件抓取单元包括抓取弹性销和抓取连接板，所述抓取连接板与所述Z方向伺服电动缸连接；所述抓取弹性销实现对所述TR组件的抓取固定；

所述抓取弹性销与所述抓取连接板之间采用螺纹连接，所述抓取弹性销的头部设置为十字弹性花瓣状，且所述抓取弹性销的头部可插入所述TR组件的装配孔；

所述TR组件抓取单元还包括端盖、壳体、脱离组件；所述壳体设置为空心筒状，且所述壳体的一端固定在所述抓取连接板上，另一端设置有所述端盖；所述脱离组件设置在所述壳体内；

所述脱离组件包括直线轴承、弹簧、推板、推杆轴，所述推杆轴穿过所述抓取连接板与所述推板连接；所述直线轴承和所述弹簧均设置在所述壳体内，所述直线轴承套设在所述推杆轴上，所述弹簧套设在所述推杆轴上，所述弹簧一端与所述抓取连接板连接，另一端与所述推杆轴的限位部连接，且所述弹簧对所述抓取连接板和所述限位部提供弹性斥力。

2.如权利要求1所述的高密度组件多级盲插智能装配装置，其特征在于，所述天线结构包括天线单元和SMP射频连接器；所述SMP射频连接器焊接在所述天线单元上，所述天线单元用于发射和接收电磁波信号；所述SMP射频连接器用于传输射频信号。

3.如权利要求2所述的高密度组件多级盲插智能装配装置，其特征在于，所述TR组件包括TR本体、SMP射频连接器，所述SMP射频连接器焊接在所述天线单元上；所述SMP射频连接器焊接在所述TR本体上，SMP-KK连接器插入所述SMP射频连接器中，所述TR本体用于实现信号的放大与收发切换功能；所述SMP射频连接器用于传输射频信号；所述SMP-KK连接器用于传输射频信号。

4.如权利要求3所述的高密度组件多级盲插智能装配装置，其特征在于，所述抓取连接板上还设置有用于定位的销轴，所述销轴配合所述抓取弹性销实现对所述TR组件的定位固定。

5.一种使用如权利要求4所述的高密度组件多级盲插智能装配装置的盲插方法，其特征在于，包括步骤：

S1，所述SMP射频连接器固定在所述天线单元上；所述SMP射频连接器固定在所述TR本体上，所述SMP-KK连接器插入所述SMP射频连接器中，所述天线单元固定在所述精密光学平台上，所述TR组件抓取单元上的所述抓取弹性销插入所述TR本体上的装配孔实现对所述TR组件的抓取；

S2，所述三维伺服运动平台移动所述激光扫描单元自动扫描所述SMP射频连接器，对所述SMP射频连接器上盲配孔进行自动测量及定位；

S3，通过步骤S2中的测量定位数据，所述三维伺服运动平台控制所述TR组件抓取单元精确运动至指定装配位置，所述Z方向伺服电动缸控制所述TR组件抓取单元将所述SMP-KK连接器和所述SMP射频连接器插入所述SMP射频连接器盲配孔中；

S4，所述SMP射频连接器压入后，利用所述Z方向伺服电动缸保持所述TR组件抓取单元位置不变，将所述抓取单元上的所述抓取弹性销取出，随后将螺钉穿过所述抓取单元上所述抓取弹性销的安装孔进入所述TR本体上的装配孔，从而通过所述螺钉将所述TR组件固定在所述天线结构上；

S5，当所述TR组件通过螺钉固定在所述天线结构上后，压住所述推杆轴，控制所述伺服电动缸回退，实现所述TR组件从所述TR组件抓取单元上的脱离。

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