CN111468939B - 阀轴安装方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种阀轴安装方法及设备，涉及阀轴装配技术领域，本发明实施例提供的阀轴安装方法，用于将阀轴与组装件上的阀孔对接，所述阀轴安装方法包括：移动阀轴和组装件，以使阀轴的底面与基准面平行，所述阀孔的深度方向与基准面垂直；沿垂直于基准面的方向，对阀轴的底面进行图像采集，以获取第一图像信息；沿垂直于基准面的方向，对阀孔进行图像采集，以获取第二图像信息；根据第一图像信息和第二图像信息获得所述阀轴的底面与所述阀孔的在基准面上的位置偏差信息；根据位置偏差信息移动阀轴和/或组装件，以使阀轴的底面与阀孔对齐；沿垂直于基准面方向移动阀轴和/或组装件，以使阀轴的底面插入到阀孔内。

Description

阀轴安装方法及设备

技术领域

本发明涉及阀轴装配技术领域，尤其是涉及一种阀轴安装方法及设备。

背景技术

节气门是一种控制气体进入发动机的阀门，是在精密组装过程中，常见的人工组装简易装置。

在实际生产过程中，由于人工组装精度低，容易让阀轴碰损阀孔壁，组装效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阀轴安装方法及设备，以缓解现有人工阀轴组装效率低，精确度低的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供的一种阀轴安装方法，用于将阀轴与组装件上的阀孔对接，所述阀轴安装方法包括：

移动阀轴和组装件，以使阀轴的底面与基准面平行，所述阀孔的深度方向与基准面垂直；

沿垂直于基准面的方向，对阀轴的底面进行图像采集，以获取第一图像信息；沿垂直于基准面的方向，对阀孔进行图像采集，以获取第二图像信息；

根据第一图像信息和第二图像信息获得所述阀轴的底面与所述阀孔的在基准面上的位置偏差信息；

根据位置偏差信息移动阀轴和/或组装件，以使阀轴的底面与阀孔对齐；

沿垂直于基准面方向移动阀轴和/或组装件，以使阀轴的底面插入到阀孔内。

进一步的，所述沿垂直于基准面的方向，对阀轴的底面进行图像采集，以获取第一图像信息；沿垂直于基准面的方向，对阀孔进行图像采集，以获取第二图像信息的步骤中：

利用第一图像采集机构对阀轴的底面进行图像采集，利用第二图像采集机构对阀孔进行图像采集；

所述阀轴安装方法还包括在所述沿垂直于基准面的方向，对阀轴的底面进行图像采集，以获取第一图像信息；沿垂直于基准面的方向，对阀孔进行图像采集，以获取第二图像信息的步骤前进行的步骤：

对第一图像采集机构和第二图像采集机构进行标定，以建立第一图像采集机构的空间坐标和第一图像信息上的像素坐标的第一转换关系；

以及建立第二图像信息采集机构的空间坐标和第二图像信息上的像素坐标的第二转换关系。

进一步的，所述对第一图像采集机构和第二图像采集机构进行标定的步骤具体包括：

对第一图像采集机构进行标定：

利用九点标定法标定第一图像采集机构，以获得第一图像采集机构的空间坐标与第一图像信息上的像素坐标的第一转换关系；

对第二图像采集机构进行标定：

将标定板放置于第一图像采集机构和第二图像采集机构的视野内，并均对标定板上的相同标定点进行拍照；

根据第一图像采集机构拍摄的标定点的像素坐标和第一转换关系，获取第一图像采集机构的空间坐标系下的定位点的空间坐标；

根据第一图像采集机构和第二图像采集机构在基准面上的空间坐标的偏差，以及第一图像采集机构的空间坐标系下的定位点的空间坐标，获得第二图像采集机构的空间坐标系下的定位点的空间坐标；

根据第二图像采集机构的空间坐标系下的定位点的空间坐标和第二图像采集机构拍摄的标定点的像素坐标，获得第二图像采集机构的空间坐标与第二图像信息上的像素坐标的第二转换关系；

或者，对第二图像采集机构进行标定：

利用九点标定法标定第二图像采集机构，以获得第二图像采集机构的空间坐标与第二图像信息上的像素坐标的第二转换关系；

对第一图像采集机构进行标定：

将标定板放置于第一图像采集机构和第二图像采集机构的视野内，并均对标定板上的相同标定点进行拍照；

根据第二图像采集机构拍摄的标定点的像素坐标和第二转换关系，获取第二图像采集机构的空间坐标系下的定位点的空间坐标；

根据第一图像采集机构和第二图像采集机构在基准面上的空间坐标的偏差，以及第二图像采集机构的空间坐标系下的定位点的空间坐标，获得第一图像采集机构的空间坐标系下的定位点的空间坐标；

根据第一图像采集机构的空间坐标系下的定位点的空间坐标和第一图像采集机构拍摄的标定点的像素坐标，获得第一图像采集机构的空间坐标与第一图像信息上的像素坐标的第一转换关系。

进一步的，所述根据第一图像信息和第二图像信息获得所述阀轴的底面与所述阀孔的在基准面上的位置偏差信息的步骤具体包括步骤：

从第一图像信息中提取阀轴的底面的中心点的坐标信息；从第二图像信息中提取阀孔的中心的坐标信息；

根据阀轴底面的中心点的坐标信息和阀孔的中心的坐标信息得到阀轴的底面和阀孔在基准面上的位置偏差信息。

进一步的，所述阀轴安装方法包括在所述移动阀轴和组装件，以使阀轴的底面与基准面平行，所述阀孔的深度方向与基准面垂直的步骤前进行的：

对阀轴的一端端面进行检测，并判断该端面为底面或者顶面。

进一步的，所述对阀轴的一端端面进行检测，并判断该端面为底面或者顶面的步骤包括：

沿阀轴的轴向，对阀轴的一端端面进行图像采集，从而获得第三图像信息；

根据第三图像信息与预设图像信息比对；

当第三图像信息与预设图像信息吻合时，被检测的该端面为阀轴的底面；

当第三图像信息与预设图像信息不吻合时，被检测的该端面为阀轴的顶面。

进一步的，所述的阀轴安装方法包括在所述移动阀轴和组装件，以使阀轴的底面与基准面平行，所述阀孔的深度方向与基准面垂直的步骤前进行的步骤：

将卡簧安装在所述阀轴上。

第二方面，本发明实施例提供的一种阀轴安装设备，用于将阀轴与组装件上的阀孔对接，所述阀轴安装设备包括：夹持运输装置、第一图像采集机构、第二图像采集机构和控制器，所述控制器分别与所述夹持运输装置、第一图像采集机构和第二图像采集机构连接；

所述夹持运输装置用于移动阀轴和组装件，以使阀轴的底面与基准面平行，所述阀孔的深度方向与基准面垂直；

所述第一图像采集机构用于沿垂直于基准面的方向，对阀轴的底面进行图像采集，以获取第一图像信息；

所述第二图像采集机构沿垂直于基准面的方向，对阀孔进行图像采集，以获取第二图像信息；

所述控制器用于根据第一图像信息和第二图像信息获得所述阀轴的底面与所述阀孔的在基准面上的位置偏差信息；

所述夹持运输装置用于根据位置偏差信息移动阀轴和/或组装件，以使阀轴的底面与阀孔对齐，并沿垂直于基准面方向移动阀轴和/或组装件，以使阀轴的底面插入到阀孔内。

进一步的，所述夹持运输装置包括移动台，所述移动台的活动端安装有第一夹爪，所述第一夹爪用于夹持阀轴，所述第二图像采集机构安装在所述移动台上，所述移动台用于带动所述阀轴和第二图像采集机构一起运动。

进一步的，所述阀轴安装设备包括第三图像采集机构，所述第三图像采集机构与控制器连接，沿阀轴的轴向，所述第三图像采集机构对阀轴的一端端面进行图像采集，从而获得第三图像信息；

所述控制器用于根据第三图像信息与预设图像信息比对；

当第三图像信息与预设图像信息吻合时，判定被检测的该端面为阀轴的底面；

当第三图像信息与预设图像信息不吻合时，判定被检测的该端面为阀轴的顶面。

本发明实施例提供的阀轴安装方法及设备，用于将阀轴与组装件上的阀孔对接，通过视觉识别方式可以得到阀轴的底面和阀孔在基准面上的位置信息，然后利用上述的位置信息，可以得到阀轴的底面和阀孔位置上的偏差，按照上述偏差改变阀轴的底面和阀孔的相对位置，以使阀轴的底面与阀孔对齐，对齐后可以将阀轴精准地插入到阀孔内，从而实现精确插接，相比于人工插接，利用机械自动化插接效率更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的阀轴安装方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的阀轴安装设备中视觉标定装置和夹持运输装置的示意图；

图3为本发明实施例提供的阀轴安装设备的上料装置中料仓和第三图像采集机构的示意图；

图4为本发明实施例提供的阀轴安装设备中的上料装置的旋转机构和第二夹爪的示意图；

图5为现有技术中阀杆的示意图。

图标：100-阀轴；210-第一图像采集机构；220-第二图像采集机构；310-三维移动台；320-第一夹爪；410-料仓；420-举升杆；430-电机；440-摇臂；500-第三图像采集机构；610-旋转机构；620-第二夹爪；630-横向传送机构；700-固定载座。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供的阀轴安装方法，用于将阀轴100与组装件上的阀孔对接，例如装配发动机的节气门，通过视觉识别方式可以得到阀轴100的底面和阀孔在基准面上的位置信息，然后利用上述的位置信息，可以得到阀轴100的底面和阀孔位置上的偏差，按照上述偏差改变阀轴100的底面和阀孔的相对位置，以使阀轴100的底面与阀孔对齐，对齐后可以将阀轴100精准地插入到阀孔内，从而实现精确插接，相比于人工插接，利用机械自动化插接效率更高。

具体的，所述阀轴安装方法包括：

S10. 移动阀轴100和组装件，以使阀轴100的底面与基准面平行，所述阀孔的深度方向与基准面垂直。

组装前，组装件位于一侧，阀轴100位于组装件上阀孔的开口朝向的一侧，且阀轴100的底面朝向组装件所在的一侧，基准面可以为水平面。

S20. 沿垂直于基准面的方向，对阀轴100的底面进行图像采集，以获取第一图像信息；沿垂直于基准面的方向，对阀孔进行图像采集，以获取第二图像信息。

可以利用第一图像采集机构210对阀轴100的底面进行拍照，以获取第一图像信息。利用第二图像采集机构220对阀孔进行拍照，以获取第二图像信息。

S30. 根据第一图像信息和第二图像信息获得所述阀轴100的底面与所述阀孔的在基准面上的位置偏差信息。

第一图像采集机构210和第二图像采集机构220拍摄的照片中，可以得到阀轴100底面的投影图像和阀孔的投影图像，通过对像素图形的分析，可以找到相应的特征点或者特征曲线，求出两个特征点或者两段特征曲线的偏差，便可以得到所述阀轴100的底面与所述阀孔的在基准面上的位置偏差信息。本实施例中，采用获取中心点的方式求上述偏差，具体的，在第一图像信息中，可以得到阀轴100底面投影轮廓的中心点的坐标，同理，在第二图像信息中可以提取阀孔的投影轮廓的中心点的坐标，两个坐标信息的偏差就是所述阀轴100的底面与所述阀孔在基准面上的位置偏差信息。可以在基准面上建立xy直角坐标系，则阀轴100底面投影轮廓的中心点的坐标为（Xa，Ya），阀孔的投影轮廓的中心点的坐标（Xb，Yb），那么阀轴100的底面与所述阀孔在基准面上的位置偏差信息为ΔX= Xb –Xa,ΔY= Yb-Ya。

S40. 根据位置偏差信息移动阀轴100和/或组装件，以使阀轴100的底面与阀孔对齐。

改变阀轴100和阀孔的相对位置关系可以将阀轴100的底面与阀孔对齐，可以固定一者，移动另一者，也可以同时移动二者。在本实施例中，组装件固定不动，移动阀轴100，使阀轴100的底面与阀孔对齐。

S50. 沿垂直于基准面方向移动阀轴100和/或组装件，以使阀轴100的底面插入到阀孔内。

同理，改变阀轴100和阀孔的相对位置关系可以将阀轴100的底面插入到阀孔内，可以固定一者，移动另一者，也可以同时移动二者。本实施例中，阀轴100的底面与阀孔对齐后，向阀孔方向推动阀轴100，可以将阀轴100的底面插入到阀孔内。

本实施例中，可以将第一图像采集机构210固定，然后，使第二图像采集机构220与阀轴100一起运动，当阀轴100经过第一图像采集机构210后，第一图像采集机构210对其上方的阀轴100的底面进行拍照，而阀轴100与第二图像采集机构220一起运动到阀孔上方时，第二图像采集机构220对其下方的阀孔进行拍照。

所述沿垂直于基准面的方向，对阀轴100的底面进行图像采集，以获取第一图像信息；沿垂直于基准面的方向，对阀孔进行图像采集，以获取第二图像信息的步骤中：利用第一图像采集机构对阀轴100的底面进行图像采集，利用第二图像采集机构对阀孔进行图像采集；所述阀轴安装方法还包括在所述沿垂直于基准面的方向，对阀轴100的底面进行图像采集，以获取第一图像信息；沿垂直于基准面的方向，对阀孔进行图像采集，以获取第二图像信息的步骤前进行的步骤：对第一图像采集机构210和第二图像采集机构220进行标定，以建立第一图像采集机构210的空间坐标和第一图像信息上的像素坐标的第一转换关系；以及建立第二图像信息采集机构的空间坐标和第二图像信息上的像素坐标的第二转换关系。

第一图像采集机构210和第二图像采集机构220是相对设置的。通过视觉识别方式，将空间坐标与像素坐标建立关系，从而可以利用第一图像采集机构210和第二图像采集机构220实现阀轴100底面与阀孔空间上的定位。

具体的，所述对第一图像采集机构210和第二图像采集机构220进行标定的步骤具体包括：对第一图像采集机构210进行标定：利用九点标定法标定第一图像采集机构210，以获得第一图像采集机构210的空间坐标与第一图像信息上的像素坐标的第一转换关系；对第二图像采集机构220进行标定：将标定板放置于第一图像采集机构210和第二图像采集机构220的视野内，并均对标定板上的相同标定点进行拍照；根据第一图像采集机构210拍摄的标定点的像素坐标和第一转换关系，获取第一图像采集机构210的空间坐标系下的定位点的空间坐标；根据第一图像采集机构210和第二图像采集机构220在基准面上的空间坐标的偏差，以及第一图像采集机构210的空间坐标系下的定位点的空间坐标，获得第二图像采集机构220的空间坐标系下的定位点的空间坐标；根据第二图像采集机构220的空间坐标系下的定位点的空间坐标和第二图像采集机构220拍摄的标定点的像素坐标，获得第二图像采集机构220的空间坐标与第二图像信息上的像素坐标的第二转换关系。

因为本实施例中，第一图像采集机构210是固定的，可以先利用九点标定法标定第一图像采集机构210，将标定板中的标记圆点依次在第一图像采集机构210的视野中平移九次位置（尽量涵盖第一图像采集机构210的整个视野）；求解第一图像信息下的像素坐标（x`，y`）和空间坐标（x，y）的放射变换矩阵，即第一转换关系，可以求得参数m00，m01，m02，m10，m11，m12，参见公式（1）。

（1）

当第一图像采集机构210标定后，可以参照第一图像采集机构标定第二图像采集机构220。

将标定板同时置于第一图像采集机构210和第二图像采集机构220的视野中，拍相同的标记圆点，并记录此时第一图像采集机构210拍照位置坐标(x_ref1，y_ref1)，第二图像采集机构220拍照位置坐标(x_ref2，y_ref2)，实现参考标定。

根据第一图像采集机构210拍摄的标定点的像素坐标（x`，y`）和第一转换关系，此处选取的标定点的数量可以为三个、四个或者五个等，获取第一图像采集机构210的空间坐标系下的定位点的空间坐标（x，y），参见公式（2）。

（2）

根据第一图像采集机构210和第二图像采集机构220在基准面上的空间坐标的偏差，以及第一图像采集机构210的空间坐标系下的定位点的空间坐标（x，y），获得第二图像采集机构220的空间坐标系下的定位点的空间坐标（x2，y2），参见公式（3）。

（3）

根据第二图像采集机构220的空间坐标系下的定位点的空间坐标（x2，y2）和第二图像采集机构220拍摄的标定点的像素坐标（x``，y``），获得第二图像采集机构220的空间坐标与第二图像信息上的像素坐标的第二转换关系，参见公式（4）。

（4）

在其他的实施方式，可以固定第二图像采集机构220，而移动第一图像采集机构210，从而通过视觉识别的方式识别阀轴100的底面和阀孔，此时，可以利用九点标定法标定第二图像采集机构220，而用上述参考标定方式标定第一图像采集机构210。

所述阀轴安装方法包括在所述移动阀轴100和组装件，以使阀轴100的底面与基准面平行，所述阀孔的深度方向与基准面垂直的步骤前进行的：

S01.对阀轴100的一端端面进行检测，并判断该端面为底面或者顶面。

在进行批量组装时，多根阀轴100平行地堆积，因为阀轴100为非对称结构，多个阀轴100具有正反两个状态，后续的加工具有方向性，所以，需要判断阀轴100哪端为底面，哪端为顶面。

所述对阀轴100的一端端面进行检测，并判断该端面为底面或者顶面的步骤包括：沿阀轴100的轴向，对阀轴100的一端端面进行图像采集，从而获得第三图像信息；根据第三图像信息与预设图像信息比对；当第三图像信息与预设图像信息吻合时，被检测的该端面为阀轴100的底面；当第三图像信息与预设图像信息不吻合时，被检测的该端面为阀轴100的顶面。

阀轴100的底面和顶面具有不同的投影图形，通过将采集到的投影图像上图形与预设的图像上的图形进行比对，可以判断被检测的端面为顶面还是顶面，从而方便了后续的加工。

所述的阀轴安装方法包括在所述移动阀轴100和组装件，以使阀轴100的底面与基准面平行，所述阀孔的深度方向与基准面垂直的步骤前进行的步骤：

S02.将卡簧安装在所述阀轴100上。

该步骤可以在阀轴100的正反判断之后进行，先将阀轴100两端面型确定，然后将该阀轴100放置到卡簧安装装置上，可以将卡簧安装到阀轴100上。

打卡簧的过程也可以设置在阀轴100的正反判断之前。

如图2-图5所示，本发明实施例提供的阀轴安装设备，用于将阀轴100与组装件上的阀孔对接，所述阀轴安装设备包括：夹持运输装置、第一图像采集机构210、第二图像采集机构220和控制器，所述控制器分别与所述夹持运输装置、第一图像采集机构210和第二图像采集机构220连接。控制器可以为PLC控制器。

所述夹持运输装置用于移动阀轴100和组装件，以使阀轴100的底面与基准面平行，所述阀孔的深度方向与基准面垂直。所述第一图像采集机构210用于沿垂直于基准面的方向，对阀轴100的底面进行图像采集，以获取第一图像信息。所述第二图像采集机构220沿垂直于基准面的方向，对阀孔进行图像采集，以获取第二图像信息；所述控制器用于根据第一图像信息和第二图像信息获得所述阀轴100的底面与所述阀孔的在基准面上的位置偏差信息。所述夹持运输装置用于根据位置偏差信息移动阀轴100和/或组装件，以使阀轴100的底面与阀孔对齐，并沿垂直于基准面方向移动阀轴100和/或组装件，以使阀轴100的底面插入到阀孔内。

在本实施例中，基准面可以为水平面，因为组装件体积比阀轴100大，所以组装件被固定在固定载座700上，夹持运输装置可以夹持并运输阀轴100在水平及竖向上运动。

所述第一图像采集机构210用于沿垂直于基准面的方向，对阀轴100的底面进行图像采集，以获取第一图像信息。

第二图像采集机构220和所述夹持运输装置位于同一侧，所述第一图像采集机构210位于所述第一图像采集机构210和所述夹持运输装置的相对侧。当阀轴100沿水平方向经过第一图像采集机构210时，第一图像采集机构210对阀轴100的底面拍照，以获取第一图像信息。

所述第二图像采集机构220沿垂直于基准面的方向，对阀孔进行图像采集，以获取第二图像信息。

第二图像采集机构220可以与阀轴100一起运动，当第二图像采集机构220移动到阀孔的上方时，可以对阀孔进行拍照，以获取第二图像信息。

所述控制器用于根据第一图像信息和第二图像信息获得所述阀轴100的底面与所述阀孔的在基准面上的位置偏差信息。

第一图像采集机构210和第二图像采集机构220拍摄的照片中，可以得到阀轴100底面的投影图像和阀孔的投影图像，通过对像素的分析，可以找到相应的特征点或者特征曲线，求出两个特征点或者两段特征曲线的偏差，便可以得到所述阀轴100的底面与所述阀孔的在基准面上的位置偏差信息。本实施例中，采用获取中心点的方式求偏差，在第一图像信息中，可以得到阀轴100底面投影轮廓的中心点的坐标，同理，在第二图像信息中可以提取阀孔的中心点的坐标信息，两个坐标信息的偏差就是所述阀轴100的底面与所述阀孔的在基准面上的位置偏差信息。

所述夹持运输装置用于根据位置偏差信息移动阀轴100和/或组装件，以使阀轴100的底面与阀孔对齐，并沿垂直于基准面方向移动阀轴100和/或组装件，以使阀轴100的底面插入到阀孔内。

改变阀轴100和阀孔的相对位置关系可以将阀轴100的底面与阀孔对齐，可以固定一者，移动另一者，也可以同时移动二者。在本实施例中，组装件固定不动，移动阀轴100，使阀轴100的底面与阀孔对齐。同理，改变阀轴100和阀孔的相对位置关系可以将阀轴100的底面插入到阀孔内，可以固定一者，移动另一者，也可以同时移动二者。本实施例中，阀轴100的底面与阀孔对齐后，向阀孔方向推动阀轴100，可以将阀轴100的底面插入到阀孔内。

所述夹持运输装置包括移动台，所述移动台的活动端安装有第一夹爪320，所述第一夹爪320用于夹持阀轴100，所述第二图像采集机构220安装在所述移动台上，所述移动台用于带动所述阀轴100和第二图像采集机构220一起运动。

移动台可以为三维移动台310，第一夹爪320抓取阀轴100，可以使阀轴100的底面与第一图像采集机构210的拍摄面平行，然后利用三维移动台310沿基准面平移阀轴100，当阀轴100进入到第一图像采集机构210的拍摄范围内时，可以对阀轴100的底面进行拍照，从而获得第一图像信息，通过图像识别技术，可以识别出端部的中心位置坐标。而第二图像采集机构220能够移动到阀孔的上方采集对阀孔进行拍照，从而获得第二图像信息，通过第二图像信息，可以获得阀孔中心的坐标，利用三维移动台可以将阀轴100中心平移到阀孔的中心上方。

所述三维移动台310包括x轴导轨、y轴导轨和z轴导轨，且三者彼此垂直，所述z轴沿竖向设置；所述第一图像采集机构210和第二图像采集机构220的拍摄方向均与z轴导轨的延伸方向平行，且第一图像采集机构210的拍摄方向与所述第二图像采集机构220的拍摄方向相反。

具体的，设备包括支架，第一图像采集机构210安装在支架的底部，而三维移动台310安装在支架的顶部。第一图像采集机构210和第二图像采集机构220可以均为相机，第一图像采集机构210的镜头竖直向上，第一夹爪320上的阀轴100呈竖直状态，其底端面朝向下方，三维移动台310首先带动第一夹爪320上的阀轴100沿x轴运动，使阀轴100进入到第一图像采集机构210的拍摄范围内停止，利用第一图像采集机构210对其端面进行拍照，其中，所述第二图像采集机构220可以与所述夹持运输装置连接，以使所述第二图像采集机构220与所述阀轴100一起运动。获得了阀轴100的底面的中心位置的位置信息后，三维移动台310继续带动阀轴100沿x运动到阀孔的上方，阀孔的深度方向沿竖直方向，阀孔进入到第二图像采集机构220的拍摄范围内，利用第二图像采集机构220对阀孔进行拍照，从而获得阀孔的位置信息，综合阀轴100在水平面上的位置信息，以及阀孔在水平面上的位置信息，可以计算得到位置的偏差值，根据位置的偏差沿y轴和x轴方向移动阀轴100，可以将阀轴100移动到阀孔的正上方。最后沿z轴方向移动阀轴100，将阀轴100插入到阀孔内。

所述阀轴安装设备还包括固定载座700，所述固定载座700与所述第一图像采集机构210同侧，用于固定带有阀孔的组装件。

固定载座700上可以用来固定组装件，以使组装件上的阀孔的深度方向可以与z轴方向一致，方便阀轴100的插接。

所述阀轴安装设备还包括上料装置，所述上料装置用于输出阀轴100。

批量生产时，需要源源不断的提供阀轴100，以使这些阀轴100可以与阀孔组装。

所述上料装置包括料仓410和举升机构，所述举升机构的升降端上设置有与所述阀轴100直径对应的凹槽，所述举升机构位于所述料仓410内，用于将料仓410内的阀轴100举升。

料仓410内沿平行的方向堆叠了很多阀轴100，举升机构可以包括一个举升杆420，举升杆420能够沿竖向进行往复运动，在举升杆420的顶端具有凹槽，凹槽的尺寸与阀轴100的直径相同，在举升杆420从料仓410底端上升时，可以将一个阀轴100从料仓410中推举出来。

举升机构位于料仓410的中间位置。沿竖向向下，料仓410的宽度逐渐减小，在不断的取料后，料仓410内的多根阀杆会由于重力以及料仓410侧壁的作用而向中间位置滑动，以使举升机构可以将料仓410内的最后一个阀轴100举升。

举升机构包括电机430和摇臂440，摇臂440的一端与电机430的输出轴连接，另一端与举升杆420的底端连接，电机430将扭力传递给摇臂440，摇臂440进行摇动，从而可以使举升杆420进行升降运动。

所述阀轴安装设备包括第三图像采集机构500，所述第三图像采集机构500与控制器连接，沿阀轴100的轴向，所述第三图像采集机构对阀轴100的一端端面进行图像采集，从而获得第三图像信息；所述控制器用于根据第三图像信息与预设图像信息比对；当第三图像信息与预设图像信息吻合时，判定被检测的该端面为阀轴100的底面；当第三图像信息与预设图像信息不吻合时，判定被检测的该端面为阀轴100的顶面。

在阀轴100插入到阀孔前需要使阀轴100的底面朝向第一图像采集机构210，所以，需要在阀轴100被第一夹爪320夹持前判断阀轴100两端的位置状态，这个操作可以在阀轴100从出料仓410离开时进行，料仓410内的阀轴100都是平行排列的，一共只有相反的两种状态，通过第三图像采集机构500对阀轴100的一端进行拍照，获取阀轴100一端端面的图像信息，因为阀轴100两端的端面的图像是不一样的，所以，可以得到阀轴100刚被举升时的状态，方便后续装置对阀轴100控制。阀轴100刚被举升时的状态可以为第一状态或者第二状态，所述阀轴100处于第一状态时，其顶面正对所述第三图像采集机构500，所述阀轴100处于第二状态时，其底面正对所述第三图像采集机构500。

所述上料装置包括旋转机构610和第二夹爪620，所述第二夹爪620用于夹持阀轴100，所述旋转机构610与所述第二夹爪620连接，用于带动所述第二夹爪620及阀轴100旋转，以使所述阀轴100处于预设的第一状态或者第二状态。

第二夹爪620能够升降并夹持举升机构上的阀轴100，根据后续装置的需要判断是否需要将阀轴100进行旋转，以调整阀轴100的状态。

旋转机构610连接在一个横向传送机构630上，横向传送机构630架设在料仓410的正上方，横向传送机构630能够带动旋转机构610和第二夹爪620运动至下一个加工工位。横向传送机构630上面通过坦克链容纳元件的线束，防止平移过程导致线路拉扯损坏。

除了上述的实施方式外，还可以采用利用第一夹爪320直接对被举升的阀轴100进行夹持，而利用第一图像采集机构210检测阀轴100端面的是为顶面还是底面，具体的，所述夹持运输装置包括三维移动台310，所述三维移动台310的活动端安装有第一夹爪320，所述第一夹爪320用于夹持阀轴100，且所述活动端与所述第一夹爪320之间设置有旋转机构610，所述旋转机构610用于带动所述第一夹爪320及阀轴100旋转，以使所述阀轴100处于预设的第一状态或者第二状态。

三维移动台310的移动范围覆盖上料装置，利用第一夹爪320夹取阀轴100，然后通过在水平面上进行旋转的方式调整阀轴100的状态，以使所述阀轴100处于预设的第一状态或者第二状态。然后，利用三维移动台310带动阀轴100进入到下一个工位。

料仓410出料后的阀轴100可以先进行打卡簧操作，然后再将阀轴100插入到阀孔内。也可以在进入料仓410前，将卡簧组装到阀轴100上。

整个设备的运行通过PLC控制。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种阀轴安装方法，用于将阀轴（100）与组装件上的阀孔对接，其特征在于，所述阀轴安装方法包括：

移动阀轴（100）和组装件，以使阀轴（100）的底面与基准面平行，所述阀孔的深度方向与基准面垂直；

沿垂直于基准面的方向，对阀轴（100）的底面进行图像采集，以获取第一图像信息；沿垂直于基准面的方向，对阀孔进行图像采集，以获取第二图像信息；

根据第一图像信息和第二图像信息获得所述阀轴（100）的底面与所述阀孔的在基准面上的位置偏差信息；

根据位置偏差信息移动阀轴（100）和/或组装件，以使阀轴（100）的底面与阀孔对齐；

沿垂直于基准面方向移动阀轴（100）和/或组装件，以使阀轴（100）的底面插入到阀孔内；

所述沿垂直于基准面的方向，对阀轴（100）的底面进行图像采集，以获取第一图像信息；沿垂直于基准面的方向，对阀孔进行图像采集，以获取第二图像信息的步骤中：

利用第一图像采集机构对阀轴（100）的底面进行图像采集，利用第二图像采集机构对阀孔进行图像采集；

所述阀轴安装方法还包括在所述沿垂直于基准面的方向，对阀轴（100）的底面进行图像采集，以获取第一图像信息；沿垂直于基准面的方向，对阀孔进行图像采集，以获取第二图像信息的步骤前进行的步骤：

对第一图像采集机构（210）和第二图像采集机构（220）进行标定，以建立第一图像采集机构（210）的空间坐标和第一图像信息上的像素坐标的第一转换关系；

以及建立第二图像信息采集机构的空间坐标和第二图像信息上的像素坐标的第二转换关系；

所述对第一图像采集机构（210）和第二图像采集机构（220）进行标定的步骤具体包括：

对第一图像采集机构（210）进行标定：

利用九点标定法标定第一图像采集机构（210），以获得第一图像采集机构（210）的空间坐标与第一图像信息上的像素坐标的第一转换关系；

对第二图像采集机构（220）进行标定：

将标定板放置于第一图像采集机构（210）和第二图像采集机构（220）的视野内，并均对标定板上的相同标定点进行拍照；

根据第一图像采集机构（210）拍摄的标定点的像素坐标和第一转换关系，获取第一图像采集机构（210）的空间坐标系下的定位点的空间坐标；

根据第一图像采集机构（210）和第二图像采集机构（220）在基准面上的空间坐标的偏差，以及第一图像采集机构（210）的空间坐标系下的定位点的空间坐标，获得第二图像采集机构（220）的空间坐标系下的定位点的空间坐标；

根据第二图像采集机构（220）的空间坐标系下的定位点的空间坐标和第二图像采集机构（220）拍摄的标定点的像素坐标，获得第二图像采集机构（220）的空间坐标与第二图像信息上的像素坐标的第二转换关系；

或者，对第二图像采集机构（220）进行标定：

利用九点标定法标定第二图像采集机构（220），以获得第二图像采集机构（220）的空间坐标与第二图像信息上的像素坐标的第二转换关系；

对第一图像采集机构（210）进行标定：

将标定板放置于第一图像采集机构（210）和第二图像采集机构（220）的视野内，并均对标定板上的相同标定点进行拍照；

根据第二图像采集机构（220）拍摄的标定点的像素坐标和第二转换关系，获取第二图像采集机构（220）的空间坐标系下的定位点的空间坐标；

根据第一图像采集机构（210）和第二图像采集机构（220）在基准面上的空间坐标的偏差，以及第二图像采集机构（220）的空间坐标系下的定位点的空间坐标，获得第一图像采集机构（210）的空间坐标系下的定位点的空间坐标；

根据第一图像采集机构（210）的空间坐标系下的定位点的空间坐标和第一图像采集机构（210）拍摄的标定点的像素坐标，获得第一图像采集机构（210）的空间坐标与第一图像信息上的像素坐标的第一转换关系。

2.根据权利要求1所述的阀轴安装方法，其特征在于，所述根据第一图像信息和第二图像信息获得所述阀轴（100）的底面与所述阀孔的在基准面上的位置偏差信息的步骤具体包括步骤：

从第一图像信息中提取阀轴（100）的底面的中心点的坐标信息；从第二图像信息中提取阀孔的中心的坐标信息；

根据阀轴（100）底面的中心点的坐标信息和阀孔的中心的坐标信息得到阀轴（100）的底面和阀孔在基准面上的位置偏差信息。

3.根据权利要求1所述的阀轴安装方法，其特征在于，所述阀轴安装方法包括在所述移动阀轴（100）和组装件，以使阀轴（100）的底面与基准面平行，所述阀孔的深度方向与基准面垂直的步骤前进行的：

对阀轴（100）的一端端面进行检测，并判断该端面为底面或者顶面。

4.根据权利要求3所述的阀轴安装方法，其特征在于，所述对阀轴（100）的一端端面进行检测，并判断该端面为底面或者顶面的步骤包括：

沿阀轴（100）的轴向，对阀轴（100）的一端端面进行图像采集，从而获得第三图像信息；

根据第三图像信息与预设图像信息比对；

当第三图像信息与预设图像信息吻合时，被检测的该端面为阀轴（100）的底面；

当第三图像信息与预设图像信息不吻合时，被检测的该端面为阀轴（100）的顶面。

5.根据权利要求4所述的阀轴安装方法，其特征在于，所述的阀轴安装方法包括在所述移动阀轴（100）和组装件，以使阀轴（100）的底面与基准面平行，所述阀孔的深度方向与基准面垂直的步骤前进行的步骤：

将卡簧安装在所述阀轴（100）上。

6.一种阀轴安装设备，用于将阀轴（100）与组装件上的阀孔对接，其特征在于，所述阀轴安装设备包括：夹持运输装置、第一图像采集机构（210）、第二图像采集机构（220）和控制器，所述控制器分别与所述夹持运输装置、第一图像采集机构（210）和第二图像采集机构（220）连接；

所述夹持运输装置用于移动阀轴（100）和组装件，以使阀轴（100）的底面与基准面平行，所述阀孔的深度方向与基准面垂直；

所述第一图像采集机构（210）用于沿垂直于基准面的方向，对阀轴（100）的底面进行图像采集，以获取第一图像信息；

所述第二图像采集机构（220）沿垂直于基准面的方向，对阀孔进行图像采集，以获取第二图像信息；

所述控制器用于根据第一图像信息和第二图像信息获得所述阀轴（100）的底面与所述阀孔的在基准面上的位置偏差信息；

所述夹持运输装置用于根据位置偏差信息移动阀轴（100）和/或组装件，以使阀轴（100）的底面与阀孔对齐，并沿垂直于基准面方向移动阀轴（100）和/或组装件，以使阀轴（100）的底面插入到阀孔内；

所述阀轴安装设备包括第三图像采集机构（500），所述第三图像采集机构（500）与控制器连接，沿阀轴（100）的轴向，所述第三图像采集机构对阀轴（100）的一端端面进行图像采集，从而获得第三图像信息；

所述控制器用于根据第三图像信息与预设图像信息比对；

当第三图像信息与预设图像信息吻合时，判定被检测的该端面为阀轴（100）的底面；

当第三图像信息与预设图像信息不吻合时，判定被检测的该端面为阀轴（100）的顶面。

7.根据权利要求6所述的阀轴安装设备，其特征在于，所述夹持运输装置包括移动台，所述移动台的活动端安装有第一夹爪（320），所述第一夹爪（320）用于夹持阀轴（100），所述第二图像采集机构（220）安装在所述移动台上，所述移动台用于带动所述阀轴（100）和第二图像采集机构（220）一起运动。

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