CN111673751A - 一种基于视觉的断路器触臂安装系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于视觉的断路器触臂安装系统，包括控制系统和触臂装配机器人，触臂装配机器人包括夹具和视觉系统，视觉系统设置在触臂装配机器人的前端，夹具夹取待安装的触臂，视觉系统指导触臂装配机器人进行触臂安装。本发明还公开了一种基于视觉的断路器触臂安装方法。本发明通过视觉系统指导触臂的安装，通过视觉系统完成触臂纠偏，确保产品的整体一致性，同时能够实时直观观察到触臂安装情况，具有良好的实用意义。

Description

一种基于视觉的断路器触臂安装系统及方法

技术领域

本发明涉及断路器装配领域，尤其涉及一种基于视觉的断路器触臂安装系统及方法。

背景技术

现有的断路器触臂安装工序主要依赖人工实现。由于断路器触臂的规格不同，在装配过程中需要的配置参数均不相同，而人工手动组装具有不确定性，容易造成产品不合格率提高。另外，人工组装的效率较低，不能够满足生产过程的需要。因此需要一种能够提高准确率和效率的触臂安装方法。

发明内容

为解决现有的技术问题，本发明提供了一种基于视觉的断路器触臂安装系统及方法。

本发明的具体内容如下：一种基于视觉的断路器触臂安装系统，包括控制系统和触臂装配机器人，触臂装配机器人包括夹具和视觉系统，视觉系统设置在触臂装配机器人的前端，夹具夹取待安装的触臂，视觉系统指导触臂装配机器人进行触臂安装和纠偏。

进一步的，触臂装配机器人还包括固定机械臂，固定机械臂设置在夹具的后方；固定机械臂的轴线与夹具的中心轴线在同一条直线上，固定机械臂的顶端与触臂的形状互相配合，在夹具夹持触臂之后将触臂移动到固定平台，固定机械臂下移与触臂紧密连接，再将触臂抬起进行触臂安装。

进一步的，控制系统根据待组装的断路器框架的规格和型号信息发送配置参数至触臂装配机器人，触臂装配机器人根据配置参数信息调取安装程序，视觉系统根据参数信息确定断路器的极柱出线座位置并拍照。

进一步的，所述视觉系统包括摄像设备，摄像设备在全部触臂装配前对断路器框架进行拍照，生成安装前尺寸图。

进一步的，摄像设备在全部触臂装配前拍摄断路器框架上6个极柱出线座中心位置和断路器框架底座的两端和中间位置，共计对9个位置进行拍照，根据拍摄图像生成安装前尺寸图。

进一步的，在安装单个触臂时，触臂装配机器人将摄像设备移动到对应极柱正前方并拍摄，拍摄完毕后将触臂移动至拍摄的极柱前方进行装配，装配完成后根据视觉系统拍摄的图像进行纠偏。

进一步的，单个触臂安装完成后，固定机械臂的扭力枪逆运转将螺钉逆旋出出线座，使触臂后端面与出线座端面分离，视觉系统通过单个触臂安装前的拍摄图像与全部触臂安装前的拍摄图像对比计算出触臂安装位置的偏差量，触臂装配机器人移动夹具带动触臂移动并重新安装。

进一步的，在全部触臂安装完成后，触臂装配机器人控制摄像设备依次对断路器的6个触臂安装位置和断路器框架底座的两端和中间位置进行拍摄，根据拍摄图像生成安装后尺寸图。

进一步的，视觉系统根据安装前尺寸图和安装后尺寸图生成检验图并上传至控制系统。

本发明还公开了一种基于视觉的断路器触臂安装方法，包括如下步骤：

S1，控制系统根据待组装的断路器框架的规格和型号信息发送配置参数至触臂装配机器人，触臂装配机器人根据配置参数信息调取安装程序，视觉系统根据配置参数信息确定极柱出线座位置并拍照；

S2，视觉系统拍摄断路器的6个触臂安装位置和断路器框架底座的两端和中间位置并生成安装前尺寸图；

S3，触臂装配机器人按照安装顺序，通过夹具夹取对应的触臂；

S4，触臂装配机器人通过固定机械臂将触臂固定；

S5，视觉系统拍摄待装配的触臂安装位置；

S6，触臂装配机器人根据S5中拍摄到的触臂安装位置调整夹具位置，安装触臂，松开夹具和固定机械臂；

S7，重复S3-S6，直至所有触臂安装完成，视觉系统再次拍摄断路器的6个触臂安装位置和断路器框架底座的两端和中间位置并生成安装后尺寸图；

S8，视觉系统根据安装前尺寸图和安装后尺寸图生成检验图并上传至控制系统，检验图包括安装前后触臂的极间距、相间距和技术标准数据。

本发明的基于视觉的断路器触臂安装系统和方法，通过视觉系统指导触臂的安装和纠偏，能够保证产品的整体一致性，同时能够实时直观观察到触臂安装情况，具有良好的实用意义。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步阐明。

图1为本发明的基于视觉的断路器触臂安装方法的示意图；

图2为本发明的检查表的示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例公开了一种基于视觉的断路器触臂安装系统，包括触臂装配机器人和控制系统，本实施例的控制系统是MES系统(面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统)。待组装的断路器框架设置在安装平台上，触臂装配机器人包括夹具和视觉系统，视觉系统设置在触臂装配机器人的前端，视觉系统包括摄像设备，夹具设置在摄像设备的下方。待组装触臂进入组装区域后，MES系统将组装触臂过程中的配置参数信息分别发送至主线体PLC、触臂装配机器人的视觉系统和触臂装配机器人中，配置参数信息包括待组装的断路器框架的尺寸信息、极柱位置信息、待组装触臂的尺寸信息等。触臂安装时，主线体PLC(即断路器生产线的总控PLC)控制框架夹具夹取待组装的断路器框架至安装平台，触臂装配机器人调取安装程序，视觉系统根据参数信息确定断路器框架中触臂安装位置信息(即极柱出线座中心线位置)，通过视觉系统拍摄的图像确定触臂安装位置，从而指导触臂装配机器人进行触臂安装和纠偏。

待组装的触臂事先在部装区进行了位置信息的绑定，员工将触臂放置在触臂放置台的凹槽中，将触臂的位置信息与触臂放置台的凹槽位置绑定，绑定的信息传输至MES系统，在触臂放置完工后扫码。装配前需将触臂运输至组装区，当MES系统下达AGV配送任务时，AGV(无人搬运车)从待命区出发，将部装区中的放置了触臂放置台的转运车搬运至组装区。部装区与组装区之间设有阻挡门，AGV在将转运车搬进或搬出组装区时阻挡门打开，其余时间关闭。为方便夹具的夹取，触臂按照安装顺序从靠近触臂装配机器人的一侧排列到远离触臂装配机器人的一侧。

待组装的断路器框架通过传输带从前一工序中传送至安装平台一侧，主线体PLC控制安装平台上的框架夹具将框架夹取，安装平台通过轨道向前移动至指定位置。该指定位置能够满足触臂装配机器人安装触臂时的范围要求。

在安装触臂之前，安装平台稳定后，摄像设备对待组装的断路器框架进行拍照，共拍照九次，分别拍摄6个极柱出线座中心线位置和框架底座的两端和中间位置，从而记录产品极柱出线座中心线位置和对地距离，找准待安装的位置。本实施例中，摄像设备是按照“己”的路线从左上角到右下角按顺序拍摄(即按照图2中的编号依次从1-2-3-6-5-4-7-9-8的顺序拍摄)。

安装触臂时，触臂装配机器人控制机器臂在空间中运动，将夹具移动至待组装的触臂处前端，夹具包括两块呈“凹”字型的机械臂，检测到夹具的两端将触臂包围时，合拢机械臂，将触臂夹持出来。触臂装配机器人前端还设有固定机械臂，固定机械臂的轴线与夹具的中心线在同一条直线上，本实施例中固定机械臂是锁紧枪，锁紧枪的前端与触臂相适应锁紧。

夹具夹持触臂之后，通过机器臂的旋转和翻转，将夹具移动至固定平台的上方。由于固定平台呈倾斜状，因此使夹具保持固定平台的台面平行，然后将夹具向下运行至固定平台的固定槽，固定槽与夹具的大小相适应，从而将夹具固定。触臂装配机器人中的固定机械臂向下运动与触臂接触，将固定机械臂向下旋转，使触臂与固定机械臂连接固定，连接完成后触臂装配机器人控制触臂移出并运动至框架前。

触臂装配机器人控制机器臂的运动，使摄像设备对准该触臂应安装的位置进行拍摄，拍摄完成后移动机器臂使夹具上移，直至触臂的中心线与待安装的位置在一条直线上，向框架的方向移动夹具，将触臂安装在极柱上。

由于触臂安装过程中固定机械臂从触臂中拔出时会带动断路器发生小幅震动，使断路器位置发生小幅偏移，因此在每个触臂安装前对下一个安装位置重新进行拍照并根据拍照得到的位置信息调整触臂的安装，确保装配的精度。

触臂安装过程中触臂内的M18或者M16螺钉固定在极柱出线座，此时触臂已安装固定，但是未完成纠偏工序。在触臂安装过程的后段，需要安装一圆螺母，圆螺母与螺栓之间存在着1.5-2.0mm的间隙，一般安装过程相间极间参数不能保证210与275±1.5mm的误差范围，因此通过1.5-2.0mm的间隙来减少标准参数的差异。

在触臂固定在极柱出线座之后，锁紧枪不拔出，枪头逆运转，将已固定在极柱出线座的螺钉旋出出线座若干圈，确保触臂的后端面与出线座的端面分离并且可在平面内上下左右移动。

视觉系统通过与该触臂安装前拍摄的照片进行对比，从拍照确定的安装位置与首次拍照确定的整体断路器标准位置进行对比，计算出偏差量，在触臂圆螺母间隙允许的范围(1.5-2.0mm)内进行移动机器人夹具，带动触臂移动位置，确定，并重新打力矩后安装成功。

重复以上的触臂安装工作直至触臂安装完成。当最后一个触臂安装完成后，摄像设备对组装后的断路器进行拍照，共拍照九次，分别拍摄6个触臂中心位置和框架底座的两端和中间位置，从而记录产品触臂中心位置和对地距离。同样的，摄像设备是按照“己”的路线从左上角到右下角按顺序拍摄。

视觉系统根据安装前尺寸图和安装后尺寸图出具检验图并将检验图上传至MES系统，如图2所示，检验图包含初始未安装触臂时框架上各极柱出线座中心线的位置信息以及安装触臂之后断路器上各点的位置信息，包括触臂的极间距、相间距和技术标准数据，根据检验图可以查看触臂的安装情况，对触臂安装过程中偏移正常范围的情况进行分析。

在触臂安装的全过程中均通过视觉系统进行摄像，一方面可以对整体流程进行全程记录，在后续的装置检测或者出售后质量出现问题时进行追溯；另一方面，在每一次安装触臂之前均进行拍照，防止安装顺序错乱，确保安装的精度。

由于夹具的规格限制，对于某些大尺寸的触臂(如直径大于55mm的触臂)，夹具无法夹持，此时可通过人工装触臂辅助，待组装的断路器框架通过传输带从前一工序中传送至安装平台另一侧，人工选择对应的触臂进行安装。

实施例2

结合图1和图2，本实施例公开了一种基于视觉的断路器触臂安装方法，基于实施例1的断路器触臂安装系统，包括以下步骤，

S1，控制系统根据待组装的断路器框架的规格和型号信息发送配置参数至触臂装配机器人，触臂装配机器人根据配置参数信息调取安装程序，视觉系统根据配置参数信息确定极柱出线座位置并拍照；

S2，视觉系统拍摄断路器的6个触臂安装位置和断路器框架底座的两端和中间位置并生成安装前尺寸图；

S3，触臂装配机器人按照安装顺序，通过夹具夹取对应的触臂；

S4，触臂装配机器人通过固定机械臂将触臂固定；

S5，视觉系统拍摄待装配的触臂安装位置；

S6，触臂装配机器人根据S5中拍摄到的触臂安装位置调整夹具位置，安装触臂，松开夹具和固定机械臂；

S7，重复S3-S6，直至所有触臂安装完成，视觉系统再次拍摄断路器的6个触臂安装位置和断路器框架底座的两端和中间位置并生成安装后尺寸图；

S8，视觉系统根据安装前尺寸图和安装后尺寸图生成检验图并上传至控制系统，检验图包括安装前后触臂的极间距、相间距和技术标准数据。

本实施例优选的，安装触臂前待组装的触臂按照安装顺序依次排列，在S1之前控制系统根据待组装的断路器框架的规格和型号信息发送配置参数至触臂装配机器人，触臂装配机器人根据配置参数信息调取安装程序，视觉系统根据配置参数信息确定极柱出线座位置并拍照。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。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做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种基于视觉的断路器触臂安装系统，其特征在于：包括控制系统和触臂装配机器人，触臂装配机器人包括夹具和视觉系统，视觉系统设置在触臂装配机器人的前端，夹具夹取待安装的触臂，视觉系统指导触臂装配机器人进行触臂安装和纠偏。

2.根据权利要求1所述的基于视觉的断路器触臂安装系统，其特征在于：触臂装配机器人还包括固定机械臂，固定机械臂设置在夹具的后方；固定机械臂的轴线与夹具的中心轴线在同一条直线上，固定机械臂的顶端与触臂的形状互相配合，在夹具夹持触臂之后将触臂移动到固定平台，固定机械臂下移与触臂紧密连接，再将触臂抬起进行触臂安装。

3.根据权利要求1所述的基于视觉的断路器触臂安装系统，其特征在于：控制系统根据待组装的断路器框架的规格和型号信息发送配置参数至触臂装配机器人，触臂装配机器人根据配置参数信息调取安装程序，视觉系统根据参数信息确定断路器的极柱出线座位置并拍照。

4.根据权利要求3所述的基于视觉的断路器触臂安装系统，其特征在于：所述视觉系统包括摄像设备，摄像设备在全部触臂装配前对断路器框架进行拍照，生成安装前尺寸图。

5.根据权利要求3所述的基于视觉的断路器触臂安装系统，其特征在于：摄像设备在全部触臂装配前拍摄断路器框架上6个极柱出线座中心位置和断路器框架底座的两端和中间位置，共计对9个位置进行拍照，根据拍摄图像生成安装前尺寸图。

6.根据权利要求3所述的基于视觉的断路器触臂安装系统，其特征在于：在安装单个触臂时，触臂装配机器人将摄像设备移动到对应极柱正前方并拍摄，拍摄完毕后将触臂移动至拍摄的极柱前方进行装配，装配完成后根据视觉系统拍摄的图像进行纠偏。

7.根据权利要求6所述的基于视觉的断路器触臂安装系统，其特征在于：单个触臂安装完成后，固定机械臂的扭力枪逆运转将螺钉逆旋出出线座，使触臂后端面与出线座端面分离，视觉系统通过单个触臂安装前的拍摄图像与全部触臂安装前的拍摄图像对比计算出触臂安装位置的偏差量，触臂装配机器人移动夹具带动触臂移动并重新安装。

8.根据权利要求3所述的基于视觉的断路器触臂安装系统，其特征在于：在全部触臂安装完成后，触臂装配机器人控制摄像设备依次对断路器的6个触臂安装位置和断路器框架底座的两端和中间位置进行拍摄，根据拍摄图像生成安装后尺寸图。

9.根据权利要求8所述的基于视觉的断路器触臂安装系统，其特征在于：视觉系统根据安装前尺寸图和安装后尺寸图生成检验图并上传至控制系统。

10.一种基于视觉的断路器触臂安装方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1，控制系统根据待组装的断路器框架的规格和型号信息发送配置参数至触臂装配机器人，触臂装配机器人根据配置参数信息调取安装程序，视觉系统根据配置参数信息确定极柱出线座位置并拍照；

S2，视觉系统拍摄断路器的6个触臂安装位置和断路器框架底座的两端和中间位置并生成安装前尺寸图；

S3，触臂装配机器人按照安装顺序，通过夹具夹取对应的触臂；

S4，触臂装配机器人通过固定机械臂将触臂固定；

S5，视觉系统拍摄待装配的触臂安装位置；

S6，触臂装配机器人根据S5中拍摄到的触臂安装位置调整夹具位置，安装触臂，松开夹具和固定机械臂；

S7，重复S3-S6，直至所有触臂安装完成，视觉系统再次拍摄断路器的6个触臂安装位置和断路器框架底座的两端和中间位置并生成安装后尺寸图；

S8，视觉系统根据安装前尺寸图和安装后尺寸图生成检验图并上传至控制系统，检验图包括安装前后触臂的极间距、相间距和技术标准数据。

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