CN112192072B - 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
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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
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 (2)
1.一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：包括定位装置，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，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；
具体步骤如下：
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。
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的定位方法，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。
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