CN112192072A - 一种用于四通阀组件自动焊接的定位装置及定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于四通阀组件自动焊接的定位装置及定位方法，定位装置包括移动单元、定位检测单元和核心控制单元，移动单元用于实现定位检测单元在X‑Y两个方向上的移动，移动单元包括X向滑台和Y向滑台，X向滑台垂直安装于Y向滑台上，定位检测单元包括相机组件、激光测距组件。本发明实现四通阀组件焊接位置的精确定位。

Description

一种用于四通阀组件自动焊接的定位装置及定位方法

技术领域

本发明涉及定位技术领域，具体涉及一种用于四通阀组件自动焊接的定位装置及定位方法。

背景技术

作为空调器中冷暖换向的关键部件，四通阀组件的质量会直接影响到空调质量。目前，四通阀组件的连接多依赖于手工钎焊，劳动强度大、生产效率低、质量稳定性差。

目前，针对工件焊接空间实时定位的方法主要有以下几种：(1)单目摄像头，即利用单摄像机畸变校正和标识点辅助定位技术，但定位精度过低；(2)多目摄像头，利用两个及以上的摄像头采集实时图像并进行三维重建，重建速度偏慢，且定位精度难以达到1mm；(3)随动摄像头，即利用滑台或机械臂带动摄像头运动，对焊接点进行精度定位。但该方案多适用于微小细丝的焊接领域，对四通阀工件的空间位置难以确定。另外，利用顶部相机+边侧相机分别获取四通阀管路圆心和高度的方案，只适用于未连接管路的四通阀本体定位。一旦连上管路，会造成视觉遮挡而无法获取准确信息，同时管路连接过程焊接位置发生偏移，原有数据不再准确。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于四通阀组件自动焊接的定位装置及定位方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案来实现的：

一种用于四通阀组件自动焊接的定位装置，其特征在于：包括移动单元、定位检测单元和核心控制单元，移动单元用于实现定位检测单元在X、Y两个方向上的移动，移动单元包括X向滑台和Y向滑台，Y向滑台竖直安装，X向滑台垂直安装于Y向滑台上，Y向滑台包括Y向滑座，Y向滑座中间位置转动设置有Y向丝杆，Y向滑座一侧设有Y向丝杆电机，Y向丝杆电机的电机轴通过联轴器与Y向丝杆相连，Y向丝杆上设置有Y向安装块，Y向滑座上位于Y向丝杆两侧的位置设有Y向导杆，Y向导杆贯穿Y向安装块设置，X向滑台包括X向滑座，X向滑座安装于Y向安装块前侧，X向滑座中间位置转动设置有X向丝杆，X向滑座一侧设有X向丝杆电机，X向丝杆电机的电机轴通过联轴器与X向丝杆相连，X向丝杆上设置有X向安装块，X向滑座上位于X向丝杆两侧的位置设有X向导杆，X向导杆贯穿X向安装块设置；

定位检测单元包括相机组件、激光测距组件、传感器连接板和传感器安装板，传感器连接板为L型，传感器连接板竖直段的背面与Y向安装块的正面相连接，传感器安装板安装于传感器连接板的水平段上，相机组件包括工业相机、镜头和光源，传感器安装板的侧面安装工业相机和激光测距组件，激光测距组件位于工业相机下方，工业相机前侧安装有镜头，光源固定安装于待焊接四通阀组件的前上方，并与工业相机位于待焊接四通阀组件的同一侧，

定位检测单元与核心控制单元通过信号线相连，核心控制单元用于接收定位检测单元的反馈信号，核心控制单元与X向丝杆电机、Y向丝杆电机之间通过信号线连接，核心控制单元控制X向丝杆电机、Y向丝杆电机的启停以及正反转从而控制移动单元进行快速运动，带动定位检测单元移动来进行位置检测。

作为优选，激光测距组件为单点可见光激光测距模块，激光测距组件在精确检测Z向距离的同时，所发射激光点能被相机组件捕获。

一种四通阀组件自动焊接的定位方法，采用定位装置实施，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、检测位置初始化：通过控制移动单元，使定位检测单元运动到起始位置，在该起始位置，工业相机的镜头能拍摄到包含四通阀组件的管路的图像；

步骤2、焊点位置粗检：对工业相机的镜头拍摄到的包含四通阀组件管路的图像进行分析，确定管路管口的中点的位置，管口的中点即焊点，也即是待焊接位置的中点；

步骤3、焊点精确定位：综合运用相机组件、激光测距组件和移动单元，对待焊接点进行精确定位：

3.1、根据粗检结果，移动单元控制定位检测单元朝焊点大致位置移动；

3.2、控制激光测距单元进行间歇性打点；

3.3、利用相机组件拍摄得到激光点与焊点图像，核心控制单元分析得到两者相对位置，修正移动单元的运动轨迹，使激光点靠近焊点；

3.4、重复3.3至激光点与焊点重合，精确定位成功；

步骤4、定位结果测定：核心控制单元读取步骤3中移动单元的X、Y轴运动数据，以及激光测距的Z向结果，计算得到焊点精确位置；

步骤5、焊点位置确定：重复步骤1-4，核心控制单元计算出四通阀组件四个管路的焊点的精确位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：结合视觉图像分析和激光测距定位，实现四通阀组件焊接位置的精确定位，达到1/10mm甚至更高精度；能够实现焊接位置的非接触检测，确保不会因为触碰导致组件形变；能够为后续的全自动焊接提供基础。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中Y向滑台的结构示意图；

图3为本发明中X向滑台的结构示意图；

图4为本发明中定位检测单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-4对本发明的实施例进行详细阐述。

一种用于四通阀组件自动焊接的定位装置，包括移动单元、定位检测单元3和核心控制单元4，移动单元用于实现高精度激光测距单元3在X、Y两个方向上的移动，移动单元包括X向滑台2和Y向滑台1，X向滑台2垂直安装于Y向滑台1上，Y向滑台1竖直安装，Y向滑台1包括Y向滑座11，Y向滑座11中间位置转动设置有Y向丝杆13，Y向滑座11一侧设有Y向丝杆电机12，Y向丝杆电机12的电机轴通过联轴器16与Y向丝杆13相连，Y向丝杆13上设置有Y向安装块15，Y向滑座11上位于Y向丝杆13两侧的位置设有Y向导杆14，Y向导杆14贯穿Y向安装块15设置；X向滑台2包括X向滑座21，X向滑座21安装于Y向安装块15上，X向滑座21中间位置转动设置有X向丝杆23，X向滑座21一侧设有X向丝杆电机22，X向丝杆电机22的电机轴通过联轴器16与X向丝杆23相连，X向丝杆23上设置有X向安装块25，X向滑座21上位于X向丝杆23两侧的位置设有X向导杆24，X向导杆24贯穿X向安装块25设置；X向丝杆电机22、Y向丝杆电机12分别通过联轴器16带动X向丝杆23和Y向丝杆13转动，从而控制X向安装块25、Y向安装块15分别沿X向导杆24、Y向导杆14移动；

定位检测单元3包括相机组件、激光测距组件33、传感器连接板31和传感器安装板32，传感器连接板32为L型，传感器连接板31竖直段的背面与X向安装块25的正面相连接，传感器安装板32安装于传感器连接板31的水平段上，相机组件包括工业相机34、镜头35和光源36，传感器安装板32的侧面安装工业相机34和激光测距组件33，激光测距组件33位于工业相机34下方，工业相机34前侧安装有镜头35，光源36固定安装于待焊接四通阀组件的前上方，并与工业相机34位于待焊接四通阀组件的同一侧，

定位检测单元3与核心控制单元4通过信号线相连，核心控制单元4用于接收定位检测单元3的反馈信号，核心控制单元4与X向丝杆电机22、Y向丝杆电机12之间通过信号线连接，核心控制单元4控制X向丝杆电机22、Y向丝杆电机12的启停以及正反转，控制移动单元进行快速运动，带动定位检测单元3移动来进行检测。

激光测距组件33为单点可见光激光测距模块，激光测距组件33在精确检测Z向距离的同时，所发射激光点能被相机组件捕获。

一种四通阀组件自动焊接的定位方法，即需要确定四通阀上的管路与外部管路之间焊接的位置，具体需要定位焊接位置的中点，为后续的焊接设备提供定位基础，采用上述定位装置实施，包括如下步骤：

步骤1、检测位置初始化：通过控制移动单元，使定位检测单元运动到起始位置，在该起始位置，工业相机的镜头能拍摄到包含四通阀组件的管路的图像；

步骤2、焊点位置粗检：对工业相机的镜头拍摄到的包含四通阀组件管路的图像进行分析，确定管路管口的中点的位置，管口的中点即焊点，也即是待焊接位置的中点；

步骤3、焊点精确定位：综合运用相机组件、激光测距组件和移动单元，对待焊接点进行精确定位：

3.1、根据粗检结果，移动单元控制定位检测单元朝焊点大致位置移动；

3.2、控制激光测距单元进行间歇性打点；

3.3、利用相机组件拍摄得到激光点与焊点图像，核心控制单元分析得到两者相对位置，修正移动单元的运动轨迹，使激光点靠近焊点；

3.4、重复3.3至激光点与焊点重合，精确定位成功；

步骤4、定位结果测定：核心控制单元读取步骤3中移动单元的X、Y轴运动数据，以及激光测距的Z向结果，计算得到焊点精确位置；

步骤5、焊点位置确定：重复步骤1-4，核心控制单元计算出四通阀组件四个管路的焊点的精确位置；

步骤6、结果上传：将结果传给焊接单元进行管路焊接。

结合视觉图像分析和激光测距定位，精确计算出焊点的X、Y、Z三个方向的坐标，实现四通阀组件焊接位置的精确定位，达到1/10mm甚至更高精度；能够实现焊接位置的非接触检测，确保不会因为触碰导致组件形变；能够将定位结果传给焊接单元，为后续的全自动管路焊接提供基础。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于四通阀组件自动焊接的定位装置，其特征在于：包括移动单元、定位检测单元和核心控制单元；

移动单元用于实现定位检测单元在X、Y两个方向上的移动，移动单元包括X向滑台和Y向滑台，Y向滑台竖直安装，X向滑台垂直安装于Y向滑台上，Y向滑台包括Y向滑座，Y向滑座中间位置转动设置有Y向丝杆，Y向滑座一侧设有Y向丝杆电机，Y向丝杆电机的电机轴通过联轴器与Y向丝杆相连，Y向丝杆上设置有Y向安装块，Y向滑座上位于Y向丝杆两侧的位置设有Y向导杆，Y向导杆贯穿Y向安装块设置，X向滑台包括X向滑座，X向滑座安装于Y向安装块前侧，X向滑座中间位置转动设置有X向丝杆，X向滑座一侧设有X向丝杆电机，X向丝杆电机的电机轴通过联轴器与X向丝杆相连，X向丝杆上设置有X向安装块，X向滑座上位于X向丝杆两侧的位置设有X向导杆，X向导杆贯穿X向安装块设置；

定位检测单元包括相机组件、激光测距组件、传感器连接板和传感器安装板，传感器连接板为L型，传感器连接板竖直段的背面与X向安装块的正面相连接，传感器安装板安装于传感器连接板的水平段上，相机组件包括工业相机、镜头和光源，传感器安装板的侧面安装工业相机和激光测距组件，激光测距组件位于工业相机下方，工业相机前侧安装有镜头，光源固定安装于待焊接四通阀组件的前上方，并与工业相机位于待焊接四通阀组件的同一侧，定位检测单元与核心控制单元通过信号线相连，核心控制单元用于接收定位检测单元的反馈信号，核心控制单元与X向丝杆电机、Y向丝杆电机之间通过信号线连接，核心控制单元控制X向丝杆电机、Y向丝杆电机的启停以及正反转从而控制移动单元进行快速运动，带动定位检测单元移动来进行位置检测。

2.根据权利要求1所述的一种用于四通阀组件自动焊接的定位装置，其特征在于：激光测距组件为单点可见光激光测距模块，激光测距组件在精确检测Z向距离的同时，所发射激光点能被相机组件捕获。

3.一种采用权利要求1-2中任一项所述的一种用于四通阀组件自动焊接的定位装置的定位方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、检测位置初始化：通过控制移动单元，使定位检测单元运动到起始位置，在该起始位置，工业相机的镜头能拍摄到包含四通阀组件的管路的图像；

步骤2、焊点位置粗检：对工业相机的镜头拍摄到的包含四通阀组件管路的图像进行分析，确定管路管口的中点的位置，管口的中点即焊点，也即是待焊接位置的中点；

步骤3、焊点精确定位：综合运用相机组件、激光测距组件和移动单元，对待焊接点进行精确定位，具体步骤如下：

3.1、根据粗检结果，移动单元控制定位检测单元朝焊点大致位置移动；

3.2、控制激光测距单元进行间歇性打点；

3.3、利用相机组件拍摄得到激光点与焊点图像，核心控制单元分析得到两者相对位置，修正移动单元的运动轨迹，使激光点靠近焊点；

3.4、重复3.3至激光点与焊点重合，精确定位成功；

步骤4、定位结果测定：核心控制单元读取步骤3中移动单元的X、Y轴运动数据，以及激光测距的Z向结果，计算得到焊点精确位置；

步骤5、焊点位置确定：重复步骤1-4，核心控制单元计算出四通阀组件四个管路的焊点的精确位置。

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