CN110666410A - 一种基于双目视觉的船舶小组立自动装配装置及实现方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于双目视觉的船舶小组立自动装配装置，包括输送平台、机器人装配门架、双目视觉装置、机器人抓取装置、控制系统；输送平台水平设置；机器人装配门架包括2自由度可移动门架、点焊机器人；双目视觉装置包括双目视觉相机和控制器；机器人抓取装置包括抓取机器人、电磁吸附盘。还提出基于装置的实现方法。本发明可有效完成船舶小组立结构件的底板和筋板两个端头的自动点焊装配作业；双目视觉装置能快捷地获取底板和筋板的坐标信息，提高了生产效率；机器人装配门架、机器人抓取装置仅需根据筋板的安装坐标信息更新作业模板程序，便可进行自动装配和抓取安装作业，更方便、快捷、高效。

Description

一种基于双目视觉的船舶小组立自动装配装置及实现方法
技术领域
本发明属于船舶建造装备技术领域，具体地说是一种基于双目视觉的船舶小组立自动装配装置及实现方法，尤其涉及用于船舶小组立自动装配的装置。
背景技术
船舶工业是劳动力密集型产业，针对招工难，用工荒的情况，船厂不断深入推进智能制造，先行在船舶小组立建造阶段实现了机器人智能焊接作业，既保证了建造质量，又提升了建造效率。
目前，船舶小组立装配仍然依靠人工进行作业，由工人根据船舶小组立底板上面的划线作为标记，手动将筋板移动到位后，通过直角尺保证垂直，依靠人工使用手工焊接进行装配作业，大量重复的工作，往往耗时耗力，此外，焊接产生的烟尘和弧光影响工人身体健康，为了保证机器人焊接节拍需要，需要投入若干装配工人，增加了劳动力成本。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种基于双目视觉的船舶小组立自动装配装置及实现方法。
本发明的目的可以通过下述技术方案来实现：一种基于双目视觉的船舶小组立自动装配装置，包括输送平台、机器人装配门架、双目视觉装置、机器人抓取装置、控制系统；所述输送平台水平设置；所述机器人装配门架包括2自由度可移动门架、点焊机器人，所述2自由度可移动门架包括X轴移动机构、Y轴移动机构，所述X轴移动机构安装于输送平台的旁侧，所述Y轴移动机构安装于构件处理平台的上方，Y轴移动机构安装于X轴移动机构上且在X轴移动机构的带动下移动，所述点焊机器人安装于Y轴移动机构上且在Y轴移动机构的带动下移动；所述双目视觉装置包括双目视觉相机和控制器，所述双目视觉相机安装于输送平台的上方；所述机器人抓取装置包括抓取机器人、电磁吸附盘，所述抓取机器人安装于输送平台的旁侧，所述电磁吸附盘安装于抓取机器人的末端；所述控制系统与输送平台、机器人装配门架、双目视觉装置、机器人抓取装置连接。
进一步地，所述输送平台为链板输送平台。
进一步地，所述X轴移动机构、Y轴移动机构均包括基体、直线导轨、滑座、齿条、伺服减速电机、齿轮，所述直线导轨和齿条均安装于基体上，所述齿条沿直线导轨设置，所述伺服减速电机安装于滑座上且其输出轴连接有齿轮，所述齿轮与齿条啮合实现传动。
更进一步地，所述X轴移动机构、Y轴移动机构均还包括拖链槽、拖链支架、拖链，所述拖链槽安装于基体上且平行于直线导轨，所述拖链支架安装于滑座的一端，所述拖链设置于拖链槽内且其一端与拖链支架连接。
更进一步地，所述X轴移动机构为双直线导轨结构，并分别安装于输送平台的两侧；所述Y轴移动机构的基体两端分别通过基体支架安装于X轴移动机构的双直线导轨的滑座上。
进一步地，所述点焊机器人为6自由度点焊机器人。
更进一步地，所述双目视觉相机安装于Y轴移动机构的基体上。
进一步地，所述抓取机器人为6自由度抓取机器人。
一种基于双目视觉的船舶小组立自动装配装置的实现方法，包括以下步骤：
S1、将双目视觉装置的双目视觉相机安装到合适高度，调节双目视觉相机的测量精度，并标定完成坐标系；
S2、输送平台输送船舶小组立结构件的底板到装配区域后停止；
S3、操作双目视觉装置的控制器，在底板上确定筋板的安装起始位置并确认，获得筋板的安装坐标信息；
S4、将筋板的安装坐标信息上传至控制系统，控制系统下发筋板的安装坐标信息至机器人抓取装置，并启动机器人抓取装置进行抓取筋板作业；
S5、机器人抓取装置抓取筋板后，根据筋板的安装坐标信息将筋板移动至安装位置，并发出反馈信号；
S6、控制系统得到机器人抓取装置的反馈信号后，将筋板的安装坐标信息下发至机器人装配门架，并启动机器人装配门架进行自动装配作业；
S7、机器人装配门架根据筋板的安装坐标信息对筋板一端的两侧分别准确定位并完成点焊装配；
S8、机器人装配门架根据筋板的安装坐标信息对筋板另一端的两侧分别准确定位并完成点焊装配；
S9、重复步骤S3至S8，依次完成底板上的其余筋板的自动装配。
进一步地，步骤S7和S8中，机器人装配门架对筋板端部每一侧准确定位后，沿着筋板方向后移100毫米完成点焊装配。
目前国内还未有此类用于船舶小组立结构件的自动装配装置，本发明的技术方案除了整体技术方案外，还包括很多细节方面的优化，具有以下有益效果：
1、采用2自由度可移动门架和6自由度点焊机器人构成8自由度的机器人装配门架，可以有效完成船舶小组立结构件的底板和筋板两个端头的自动点焊装配作业；
2、通过双目视觉相机获取底板的坐标信息，人工操作控制器确定筋板在底板上的安装位置，巧妙地实现了人机协同，能简单快捷地获取船舶小组立结构件的底板和筋板的坐标信息，提高了生产效率；
3、6自由度抓取机器人末端的电磁吸附盘通过电IO信号控制是否吸附，便于实现集成控制；
4、机器人装配门架、机器人抓取装置事先编制程序并示教完成作业模板程序，在实际生产中，机器人装配门架、机器人抓取装置仅需根据测量的筋板的安装坐标信息更新作业模板程序，便可进行自动装配和抓取安装作业，更方便、快捷、高效。
附图说明
图1为本发明的一实施例的一整体结构示意图。
图2为本发明的一实施例的正视图。
图3为本发明的一实施例的侧视图。
图4为本发明的一实施例的俯视图。
图5为本发明的一实施例的另一整体结构示意图。
图6为本发明的一实施例中的双目视觉装置的安装位置示意图。
图7为本发明的一实施例中的机器人抓取装置抓取筋板的示意图。
图中部件标号如下：
1输送平台
2 2自由度可移动门架
3 6自由度点焊机器人
4双目视觉相机
5 6自由度抓取机器人
6电磁吸附盘
7底板
8筋板。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本发明，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本发明的范围。
参见图1至图7，一种基于双目视觉的船舶小组立自动装配装置，包括输送平台1、机器人装配门架、双目视觉装置、机器人抓取装置、控制系统。
所述输送平台1水平设置，本实施例中，输送平台1为链板输送平台1。
所述机器人装配门架包括2自由度可移动门架2、6自由度点焊机器人3。
所述2自由度可移动门架2包括X轴移动机构、Y轴移动机构，所述X轴移动机构、Y轴移动机构均包括基体、直线导轨、滑座、齿条、伺服减速电机、齿轮、拖链槽、拖链支架、拖链，所述直线导轨和齿条均安装于基体上，所述齿条沿直线导轨设置，所述伺服减速电机安装于滑座上且其输出轴连接有齿轮，所述齿轮与齿条啮合实现传动，所述拖链槽安装于基体上且平行于直线导轨，所述拖链支架安装于滑座的一端，所述拖链设置于拖链槽内且其一端与拖链支架连接。其中，所述X轴移动机构为双直线导轨结构，并分别安装于输送平台1的两侧。所述Y轴移动机构设置于X轴移动机构和输送平台1的上方且在水平方向上垂直于X轴移动机构，Y轴移动机构的基体两端分别通过基体支架安装于X轴移动机构的双直线导轨的滑座上。
所述6自由度点焊机器人3安装于Y轴移动机构的滑座上。6自由度点焊机器人3配合2自由度可移动门架2构成8自由度的机器人装配门架，可以有效完成船舶小组立结构件的底板7和筋板8两个端头的自动点焊装配作业。
所述双目视觉装置安装于输送平台1的上方，双目视觉装置包括双目视觉相机4和控制器，双目视觉相机4可以安装于Y轴移动机构的基体上，也可以安装于车间顶部，双目视觉相机4的安装高度可以根据实际情况调整。通过双目视觉相机4获取船舶小组立结构件底板7的坐标信息，人工操作控制器确定筋板8在底板7上的安装位置，巧妙地实现了人机协同，能简单快捷地获取船舶小组立结构件的底板7和筋板8的坐标信息。
所述机器人抓取装置安装于输送平台1的一侧，机器人抓取装置包括6自由度抓取机器人5、电磁吸附盘6，所述电磁吸附盘6安装于6自由度抓取机器人5的末端，电磁吸附盘6通过电IO信号控制是否吸附，便于实现集成控制。
所述控制系统与输送平台1、机器人装配门架、双目视觉装置、机器人抓取装置连接。
其中，机器人装配门架、机器人抓取装置事先编制程序并示教完成作业模板程序。在实际生产中，机器人装配门架、机器人抓取装置仅需根据测量的筋板的安装坐标信息更新作业模板，便可进行自动装配和抓取安装作业程序，更方便、快捷、高效。
基于上述装置的实现方法包括以下步骤：
S1、将双目视觉装置的双目视觉相机4安装到合适高度，双目视觉相机4通过相机标定、图像校正、立体匹配获得满足要求的测量精度，并标定完成坐标系；
S2、输送平台1输送船舶小组立结构件的底板7到装配区域后停止；
S3、操作双目视觉装置的控制器，在船舶小组立结构件的底板7上确定筋板8的安装起始位置并确认，获得筋板8的安装坐标信息；
S4、将筋板8的安装坐标信息上传至控制系统，控制系统下发筋板8的安装坐标信息至机器人抓取装置，并启动机器人抓取装置进行抓取筋板8作业；
S5、机器人抓取装置抓取筋板8后，依照事先编好的程序更新筋板8的安装坐标信息，将筋板8移动至安装位置，并发出反馈信号；
S6、控制系统得到机器人抓取装置的反馈信号后，将筋板8的安装坐标信息下发至机器人装配门架，并启动机器人装配门架进行自动装配作业；
S7、机器人装配门架依照事先编好的程序更新筋板8的安装坐标信息，机器人装配门架根据内置的三方向检测功能，对筋板8一端的两侧分别准确定位并完成点焊装配，其中，为便于端头机器人包角作业，定位完成后的机器人装配门架需沿着筋板方向后移100毫米完成点焊装配；
S8、机器人装配门架对筋板8另一端头的两侧分别准确定位并沿着筋板方向后移100毫米完成点焊装配；
S9、重复步骤S3至S8，依次完成船舶小组立结构件的底板7上的其余筋板8的自动装配。
应当指出，对于经充分说明的本发明来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本发明的说明，而不是对本发明的限制。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。

Claims (10)

1.一种基于双目视觉的船舶小组立自动装配装置，其特征在于，包括输送平台、机器人装配门架、双目视觉装置、机器人抓取装置、控制系统；
所述输送平台水平设置；
所述机器人装配门架包括2自由度可移动门架、点焊机器人，所述2自由度可移动门架包括X轴移动机构、Y轴移动机构，所述X轴移动机构安装于输送平台的旁侧，所述Y轴移动机构安装于构件处理平台的上方，Y轴移动机构安装于X轴移动机构上且在X轴移动机构的带动下移动，所述点焊机器人安装于Y轴移动机构上且在Y轴移动机构的带动下移动；
所述双目视觉装置包括双目视觉相机和控制器，所述双目视觉相机安装于输送平台的上方；
所述机器人抓取装置包括抓取机器人、电磁吸附盘，所述抓取机器人安装于输送平台的旁侧，所述电磁吸附盘安装于抓取机器人的末端；
所述控制系统与输送平台、机器人装配门架、双目视觉装置、机器人抓取装置连接。
2.根据权利要求1所述的基于双目视觉的船舶小组立自动装配装置，其特征在于，所述输送平台为链板输送平台。
3.根据权利要求1所述的基于双目视觉的船舶小组立自动装配装置，其特征在于，所述X轴移动机构、Y轴移动机构均包括基体、直线导轨、滑座、齿条、伺服减速电机、齿轮，所述直线导轨和齿条均安装于基体上，所述齿条沿直线导轨设置，所述伺服减速电机安装于滑座上且其输出轴连接有齿轮，所述齿轮与齿条啮合实现传动。
4.根据权利要求3所述的基于双目视觉的船舶小组立自动装配装置，其特征在于，所述X轴移动机构、Y轴移动机构均还包括拖链槽、拖链支架、拖链，所述拖链槽安装于基体上且平行于直线导轨，所述拖链支架安装于滑座的一端，所述拖链设置于拖链槽内且其一端与拖链支架连接。
5.根据权利要求3或4所述的基于双目视觉的船舶小组立自动装配装置，其特征在于，所述X轴移动机构为双直线导轨结构，并分别安装于输送平台的两侧；所述Y轴移动机构的基体两端分别通过基体支架安装于X轴移动机构的双直线导轨的滑座上。
6.根据权利要求1所述的基于双目视觉的船舶小组立自动装配装置，其特征在于，所述点焊机器人为6自由度点焊机器人。
7.根据权利要求2所述的基于双目视觉的船舶小组立自动装配装置，其特征在于，所述双目视觉相机安装于Y轴移动机构的基体上。
8.根据权利要求1所述的基于双目视觉的船舶小组立自动装配装置，其特征在于，所述抓取机器人为6自由度抓取机器人。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的基于双目视觉的船舶小组立自动装配装置的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将双目视觉装置的双目视觉相机安装到合适高度，调节双目视觉相机的测量精度，并标定完成坐标系；
S2、输送平台输送船舶小组立结构件的底板到装配区域后停止；
S3、操作双目视觉装置的控制器，在底板上确定筋板的安装起始位置并确认，获得筋板的安装坐标信息；
S4、将筋板的安装坐标信息上传至控制系统，控制系统下发筋板的安装坐标信息至机器人抓取装置，并启动机器人抓取装置进行抓取筋板作业；
S5、机器人抓取装置抓取筋板后，根据筋板的安装坐标信息将筋板移动至安装位置，并发出反馈信号；
S6、控制系统得到机器人抓取装置的反馈信号后，将筋板的安装坐标信息下发至机器人装配门架，并启动机器人装配门架进行自动装配作业；
S7、机器人装配门架根据筋板的安装坐标信息对筋板一端的两侧分别准确定位并完成点焊装配；
S8、机器人装配门架根据筋板的安装坐标信息对筋板另一端的两侧分别准确定位并完成点焊装配；
S9、重复步骤S3至S8，依次完成底板上的其余筋板的自动装配。
10.根据权利要求9所述的基于双目视觉的船舶小组立自动装配装置的实现方法，其特征在于，步骤S7和S8中，机器人装配门架对筋板端部每一侧准确定位后，沿着筋板方向后移100毫米完成点焊装配。
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