CN112414656B - 一种舱段振动测试自动传输安装系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种舱段振动测试自动传输安装系统，涉及一种救生装置技术领域，包括L型固定舱段夹具、装夹抓取工具、机器人、机器人控制系统、机器人导轨、振动台和振动测试隔离间，机器人安装在导轨上，机器人集成了具备拍照、运动控制功能智能视觉系统，抓取、紧固工具；运输导轨选用带齿条结构，具备电机驱动的齿轮、齿条副传动功能；L型固定舱段夹具通过更换舱段固定夹具实现振动测试单元的柔性；机器人控制系统是机器人运动的伺服控制和安全联动防护系统，本发明是一种以柔性化、自动化、信息化“三化合一”的舱段振动测试自动传输安装智能单元系统，满足了操作过程中无需人工操作的作业改进要求，提升了安全性，提高了生产效率。

Description

一种舱段振动测试自动传输安装系统

技术领域

本发明涉及智能制造自动化传输、装配技术领域，具体是一种舱段振动测试自动传输安装系统。

背景技术

某产品的控制舱和仪器舱集成装配完成后，需要进行振动通电测试。振动通电测试在专用隔离的测试间进行，测试间的主要设备为振动台、通电设备、控制柜、测试用工装等设备。测试前需要将被测试件从测试间外搬运至测试振动台上进行装夹，且一个方向振动测试完成后，再转换另一个方向装夹进行振动测试，两个方向的测试时间共为45分钟。被测试件在振动台上的装夹必须安全、可靠；同时，从安全性要求考虑，振动测试时操作人员必须离开测试间，从测试间外的控制台进行数据收集和监测。

关于控制舱和仪器舱振动通电测试操作，现有操作模式是操作人员将被测试件从测试间外搬运至测试振动台上，凭人工操作技能进行定位、紧固装夹，自动化水平低。

控制舱和仪器舱振动通电测试操作过程，一方面两个舱段被测试件装夹在同一个振动工装上，整体上重量重，搬运劳动强度大；另一方面需要操作工人反复进入测试间，进行人工装夹操作，装夹的可靠性、操作人员的安全性都有一定的风险，工作效率低。

为了规范、提升控制舱和仪器舱振动通电测试作业模式，改变原来依靠人力搬运、人工技能装夹操作方式，将柔性化、自动化、集成化的理念集成到作业设备中，以减轻劳动强度，提高装夹的可靠性，降低安全风险，有必要开发自动传输、安装的集成系统来实现某产品的控制舱和仪器舱振动通电测试。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种舱段振动测试自动传输安装系统，根据振动通电测试作业内容的需求，该多功能集成系统主要由L型固定舱段夹具、机器人(含视觉系统)、传输导轨、专用装夹工具、机器人控制系统组成。L型固定舱段夹具既是控制舱和仪器舱振动测试安装固定用工装，同时又是方便机器人搬运抓取的夹具；机器人(含视觉系统)、传输导轨、专用装夹工具集成组合，可实现自动搬运、自动装夹，保证运输平衡、安全，装夹规范可靠；减轻劳动强度，规范了标准作业要求，提高了生产效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括L型固定舱段夹具、装夹抓取工具、机器人、机器人控制系统、机器人导轨、振动台和振动测试隔离间，所述振动台固定安装在振动测试隔离间内部的中间位置，同时振动台的侧壁上设置有机器人导轨，机器人导轨固定安装在振动测试隔离间的底面上，并且机器人导轨的一端从振动测试隔离间伸出，同时机器人导轨上安装有机器人，机器人的机械手位置固定安装有装夹抓取工具，并且振动测试隔离间的正面侧壁上固定安装有机器人控制系统，机器人控制系统和系统内的工控组件电性连接在一起，同时机器人导轨位于振动测试隔离间尾部的端部固定安装有安装台，安装台用来放置L型固定舱段夹具；操作人员在安装台上将舱段安装在L型固定舱段夹具上，机器人控制装夹抓取工具将L型固定舱段夹具抓起，在机器人导轨上进行运动，将机器人移动至振动台侧时，通过机器人将L型固定舱段夹具搬运至振动台上进行振动测试。

作为本发明进一步的方案：所述L型固定舱段夹具包括舱段固定夹具和通用L型底板，并且通用L型底板工装尺寸大小为400mm×300mm，同时舱段固定夹具螺栓固定安装在通用L型底板的顶壁上，并且产品振动舱和产品仪器舱装夹在舱段固定夹具上。

作为本发明进一步的方案：所述机器人选用关节臂式机械手，负载不小于100kg，其中机器人包括机械结构本体和机器人控制系统，其中机械结构本体滑动安装在机器人导轨的顶部，并且机械结构本体和机器人控制系统电性连接在一起。

作为本发明进一步的方案：所述装夹抓取工具包括抓手、拧紧枪和视觉系统，其中抓手固定安装在机器人的机械手部位，抓手的尺寸和通用L型底板相互匹配，并且抓手的底部滑动安装有拧紧枪，通过抓手抓取L型固定舱段夹具的通用L型底板，其中拧紧枪主要配置紧固螺栓规格为M套筒，通过拧紧枪将抓手和通用L型底板固定在一起，同时抓手的底壁上固定安装有视觉系统，视觉系统具备拍照、运动控制等功能，其中产品的表面粘黏有对应的二维码，在机械手抓取被测件时，读取被测试产品上的二维码，识别被具体测试对象。

作为本发明进一步的方案：所述机器人导轨包括导轨骨架和齿条，其中导轨骨架固定安装在工作地面上，并且导轨骨架的顶部固定安装有齿条，齿条的一端和传动组件连接在一起，传动组件由伺服电机和行星齿轮减速机组成。

作为本发明进一步的方案：所述振动测试隔离间在机器人导轨的开口处安装有噪声隔离窗，同时噪声隔离窗和机器人控制系统电性连接在一起。

作为本发明进一步的方案：所述舱段固定夹具的顶部设置有盖板，所述盖板的形状和舱段固定夹具的形状相同，同时在舱段固定夹具的顶部左右两侧壁固定安装有一对下侧耳，并且盖板的底部两侧壁固定安装有一对上侧耳，其中下侧耳和上侧耳通过固定螺栓固定安装在一起，将测试舱段固定安装在舱段固定夹具和盖板之间。

作为本发明进一步的方案：所述盖板的顶部开设有螺纹孔，螺纹孔内螺纹安装有压紧螺栓，压紧螺栓的顶部从螺纹孔内伸出，并且压紧螺栓的伸出端固定安装有顶板，同时压紧螺栓的底部固定安装有压块，压块采用柔性防滑材料制成。

作为本发明进一步的方案：所述顶板的顶部设置有压板，压板的底部中间位置开设有定位孔，并且顶板的顶部中间位置固定安装有定位凸块，定位凸块和定位孔的尺寸相同，压板通过定位孔和定位凸块转动安装在顶板的顶壁上，所述压板的顶壁上开设有弧形槽，弧形槽的直径和双头螺栓的直径相同，同时盖板的顶部固定安装有一对立柱，两个立柱关于压紧螺栓进行对称，并且立柱的内部开设有通孔，双头螺栓从通孔内穿过，同时双头螺栓的中间位置压紧在弧形槽内，并且双头螺栓的两端通过螺母固定在立柱的侧壁上。

作为本发明再进一步的方案：所述弧形槽的内壁上固定安装有一层柔性垫。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：根据舱段振动通电测试操作过程配置自动传输安装系统，满足了操作过程中无需人工操作的作业改进要求，提升了安全性，提高了生产效率，示范性好。机器人、运输导轨及抓取装夹工具集成组合，减轻了搬运的劳动强度，装夹工具量化力矩安装，保证了安装的可靠性。通过智能视觉系统读取被测试件上的二维码以绑定后续测试数据、拍照记录被测试件在测试前后的状态，提升了质量数据的可追溯性；同时，自动上传被测试数据，减少人工记录的差错。L型固定舱段夹具中可更换舱段固定夹具，不同的夹具对应装夹不同产品的舱段，保证了自动安装系统的柔性化。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的振动测试隔离间内部结构示意图。

图3为本发明的机器人端部结构示意图。

图4为本发明的机器人导轨结构示意图。

图5为本发明的L型固定舱段夹具结构示意图。

图6为本发明的盖板安装结构示意图。

图7为本发明的压板结构示意图。

如图所示：1、L型固定舱段夹具，2、装夹抓取工具，3、机器人，4、机器人控制系统，5、机器人导轨，6、振动台，7、振动测试隔离间，8、抓手，9、拧紧枪，10、视觉系统，11、导轨骨架，12、齿条，13、产品振动舱，14、产品仪器舱，15、舱段固定夹具，16，通用L型底板，17、噪声隔离窗，18、盖板，19、下侧耳，20、上侧耳，21、固定螺栓，22、螺纹孔，23、压紧螺栓，24、压块，25、顶板，26、压板，27、定位凸块，28、双头螺栓，29、立柱，30、定位孔，31、弧形槽，32、柔性垫。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：

请参阅图1～5，本发明实施例中，一种舱段振动测试自动传输安装系统，包括L型固定舱段夹具1、装夹抓取工具2、机器人3、机器人控制系统4、机器人导轨5、振动台6和振动测试隔离间7，其中所述振动台6固定安装在振动测试隔离间7内部的中间位置，同时振动台6的侧壁上设置有机器人导轨5，机器人导轨5固定安装在振动测试隔离间7的底面上，并且机器人导轨5的一端从振动测试隔离间7伸出，同时机器人导轨5上安装有机器人3，机器人3的机械手位置固定安装有装夹抓取工具2，并且振动测试隔离间7的正面侧壁上固定安装有机器人控制系统4，机器人控制系统4和系统内的工控组件电性连接在一起，同时机器人导轨5位于振动测试隔离间7尾部的端部固定安装有安装台，安装台用来放置L型固定舱段夹具1；操作人员在安装台上将舱段安装在L型固定舱段夹具1上，机器人3控制装夹抓取工具2将L型固定舱段夹具1抓起，在机器人导轨5上进行运动，将机器人3移动至振动台6侧时，通过机器人3将L型固定舱段夹具1搬运至振动台6上进行振动测试，实现了自动搬运，减轻了搬运的劳动强度，提升了安全性，提高了生产效率。

其中，所述L型固定舱段夹具1包括舱段固定夹具15和通用L型底板16，不同产品的L型固定舱段夹具1，其通用L型底板16是一样的，保证了自动安装系统的柔性化，并且通用L型底板16工装尺寸大小为400mm×300mm，同时舱段固定夹具15螺栓固定安装在通用L型底板16的顶壁上，通过对舱段固定夹具15的更换，使其可以对应安装不同型号产品的舱段，并且产品振动舱13和产品仪器舱14装夹在舱段固定夹具15上，从而通过L型固定舱段夹具1带动测试舱段进行移动。

其中，所述机器人3选用关节臂式机械手，负载不小于100kg，其中机器人3包括机械结构本体和机器人控制系统4，其中机械结构本体滑动安装在机器人导轨5的顶部，通过机器人导轨5控制机器人3的移动，实现产品连同工装组合在振动间内外传输，并且机械结构本体和机器人控制系统4电性连接在一起，通过机器人控制系统4控制机器人3工作，保证设备安全和操作者的安全。

其中，所述装夹抓取工具2包括抓手8、拧紧枪9和视觉系统10，其中抓手8固定安装在机器人3的机械手部位，抓手8的尺寸和通用L型底板16相互匹配，并且抓手8的底部滑动安装有拧紧枪9，通过抓手8抓取L型固定舱段夹具1的通用L型底板16，其中拧紧枪9主要配置紧固螺栓规格为M20套筒，通过拧紧枪9将抓手8和通用L型底板16固定在一起，保证运动过程中的稳定性，同时抓手8的底壁上固定安装有视觉系统10，视觉系统10具备拍照、运动控制等功能，其中产品的表面粘黏有对应的二维码，在机械手抓取被测件时，读取被测试产品上的二维码，识别被具体测试对象，以绑定后续测试数据，提升了质量数据的可追溯性，通过拍照记录被测试件在测试前后的状态，并将图片信息自动上传数据系统，减少人工记录的差错。

其中，所述机器人导轨5包括导轨骨架11和齿条12，其中导轨骨架11固定安装在工作地面上，并且导轨骨架11的顶部固定安装有齿条12，齿条12的一端和传动组件连接在一起，传动组件由伺服电机和行星齿轮减速机组成，通过传动组件带动齿条12进行转动，从而带动机器人3从从振动测试隔离间7外侧抓取L型固定舱段夹具1至振动台6上进行安装，采用此种传动方式，可以可实现每分钟3-10m的移动速度和±0.15mm的定位精度。

优选的，所述振动测试隔离间7在机器人导轨5的开口处安装有噪声隔离窗17，同时噪声隔离窗17和机器人控制系统4电性连接在一起，在振动测试过程中，将噪声隔离窗17放下，进行隔绝噪音操作，在搬运过程中，将噪声隔离窗17升起，用机防代替人防，进一步保证了装置的安全性。

实施例二：

请参阅图1～7，本实施例的主体结构与实施例一相同，不同之处在于：考虑到实验舱段在振动测试过程中，可能在舱段固定夹具15上发生窜动，为此在舱段固定夹具15的顶部设置有盖板18，所述盖板18的形状和舱段固定夹具15的形状相同，同时在舱段固定夹具15的顶部左右两侧壁固定安装有一对下侧耳19，并且盖板18的底部两侧壁固定安装有一对上侧耳20，其中下侧耳19和上侧耳20通过固定螺栓21固定安装在一起，将测试舱段固定安装在舱段固定夹具15和盖板18之间。

其中，所述盖板18的顶部开设有螺纹孔22，螺纹孔22内螺纹安装有压紧螺栓23，压紧螺栓23的顶部从螺纹孔22内伸出，并且压紧螺栓23的伸出端固定安装有顶板25，同时压紧螺栓23的底部固定安装有压块24，压块24采用柔性防滑材料制成，当盖板18安装完成后，通过顶板25旋转压紧螺栓23，将压块24压紧至测试舱段的外壁上，对舱段进行夹紧，有效的避免了舱段发生窜动的现象。

其中，所述顶板25的顶部设置有压板26，压板26的底部中间位置开设有定位孔30，并且顶板25的顶部中间位置固定安装有定位凸块27，定位凸块27和定位孔30的尺寸相同，压板26通过定位孔30和定位凸块27转动安装在顶板25的顶壁上，所述压板26的顶壁上开设有弧形槽31，弧形槽31的直径和双头螺栓28的直径相同，同时盖板18的顶部固定安装有一对立柱29，两个立柱29关于压紧螺栓23进行对称，并且立柱29的内部开设有通孔，双头螺栓28从通孔内穿过，同时双头螺栓28的中间位置压紧在弧形槽31内，并且双头螺栓28的两端通过螺母固定在立柱29的侧壁上；通过双头螺栓28将压板26压紧在顶板25的顶部上，从而在垂直方向上对压紧螺栓23进行限位，有效的避免在振动测试过程中，导致压紧螺栓23发生松动的现象，保证了压紧螺栓23的稳定性，从而进一步避免了舱段发生窜动，增加了测试结果的准确性。

优选的，所述弧形槽31的内壁上固定安装有一层柔性垫32，通过柔性垫32保证了双头螺栓28对压板26进行充分压紧，对误差进行补偿，安装更加牢固。

需要说明的是，所述机器人控制系统4的工作原理和安装方式均采用现有技术，此为本技术领域人员的公知常识，在此就不做赘述。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内，且本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种舱段振动测试自动传输安装系统，包括L型固定舱段夹具(1)、装夹抓取工具(2)、机器人(3)、机器人控制系统(4)、机器人导轨(5)、振动台(6)和振动测试隔离间(7)，其特征在于：所述振动台(6)固定安装在振动测试隔离间(7)内部的中间位置，同时振动台(6)的侧壁上设置有机器人导轨(5)，机器人导轨(5)固定安装在振动测试隔离间(7)的底面上，并且机器人导轨(5)的一端从振动测试隔离间(7)伸出，同时机器人导轨(5)上安装有机器人(3)，机器人(3)的机械手位置固定安装有装夹抓取工具(2)，并且振动测试隔离间(7)的正面侧壁上固定安装有机器人控制系统(4)，机器人控制系统(4)和系统内的工控组件电性连接在一起，同时机器人导轨(5)位于振动测试隔离间(7)尾部的端部固定安装有安装台，安装台用来放置L型固定舱段夹具(1)；操作人员在安装台上将舱段安装在L型固定舱段夹具(1)上，机器人(3)控制装夹抓取工具(2)将L型固定舱段夹具(1)抓起，在机器人导轨(5)上进行运动，将机器人(3)移动至振动台(6)侧时，通过机器人(3)将L型固定舱段夹具(1)搬运至振动台(6)上进行振动测试；

所述L型固定舱段夹具(1)包括舱段固定夹具(15)和通用L型底板(16)，并且通用L型底板(16)工装尺寸大小为400mm×300mm，同时舱段固定夹具(15)螺栓固定安装在通用L型底板(16)的顶壁上，并且产品振动舱(13)和产品仪器舱(14)装夹在舱段固定夹具(15)上；

所述舱段固定夹具(15)的顶部设置有盖板(18)，所述盖板(18)的形状和舱段固定夹具(15)的形状相同，同时在舱段固定夹具(15)的顶部左右两侧壁固定安装有一对下侧耳(19)，并且盖板(18)的底部两侧壁固定安装有一对上侧耳(20)，其中下侧耳(19)和上侧耳(20)通过固定螺栓(21)固定安装在一起，将测试舱段固定安装在舱段固定夹具(15)和盖板(18)之间；

所述盖板(18)的顶部开设有螺纹孔(22)，螺纹孔(22)内螺纹安装有压紧螺栓(23)，压紧螺栓(23)的顶部从螺纹孔(22)内伸出，并且压紧螺栓(23)的伸出端固定安装有顶板(25)，同时压紧螺栓(23)的底部固定安装有压块(24)，压块(24)采用柔性防滑材料制成；

所述顶板(25)的顶部设置有压板(26)，压板(26)的底部中间位置开设有定位孔(30)，并且顶板(25)的顶部中间位置固定安装有定位凸块(27)，定位凸块(27)和定位孔(30)的尺寸相同，压板(26)通过定位孔(30)和定位凸块(27)转动安装在顶板(25)的顶壁上，所述压板(26)的顶壁上开设有弧形槽(31)，弧形槽(31)的直径和双头螺栓(28)的直径相同，同时盖板(18)的顶部固定安装有一对立柱(29)，两个立柱(29)关于压紧螺栓(23)进行对称，并且立柱(29)的内部开设有通孔，双头螺栓(28)从通孔内穿过，同时双头螺栓(28)的中间位置压紧在弧形槽(31)内，并且双头螺栓(28)的两端通过螺母固定在立柱(29)的侧壁上。

2.根据权利要求1所述的一种舱段振动测试自动传输安装系统，其特征在于：所述机器人(3)选用关节臂式机械手，负载不小于100kg，其中机器人(3)包括机械结构本体和机器人控制系统(4)，其中机械结构本体滑动安装在机器人导轨(5)的顶部，并且机械结构本体和机器人控制系统(4)电性连接在一起。

3.根据权利要求1所述的一种舱段振动测试自动传输安装系统，其特征在于：所述装夹抓取工具(2)包括抓手(8)、拧紧枪(9)和视觉系统(10)，其中抓手(8)固定安装在机器人(3)的机械手部位，抓手(8)的尺寸和通用L型底板(16)相互匹配，并且抓手(8)的底部滑动安装有拧紧枪(9)，通过抓手(8)抓取L型固定舱段夹具(1)的通用L型底板(16)，其中拧紧枪(9)主要配置紧固螺栓规格为M20套筒，通过拧紧枪(9)将抓手(8)和通用L型底板(16)固定在一起，同时抓手(8)的底壁上固定安装有视觉系统(10)，视觉系统(10)具备拍照、运动控制功能，其中产品的表面粘黏有对应的二维码，在机械手抓取被测件时，读取被测试产品上的二维码，识别被具体测试对象。

4.根据权利要求1或2所述的一种舱段振动测试自动传输安装系统，其特征在于：所述机器人导轨(5)包括导轨骨架(11)和齿条(12)，其中导轨骨架(11)固定安装在工作地面上，并且导轨骨架(11)的顶部固定安装有齿条(12)，齿条(12)的一端和传动组件连接在一起，传动组件由伺服电机和行星齿轮减速机组成。

5.根据权利要求1所述的一种舱段振动测试自动传输安装系统，其特征在于：所述振动测试隔离间(7)在机器人导轨(5)的开口处安装有噪声隔离窗(17)，同时噪声隔离窗(17)和机器人控制系统(4)电性连接在一起。

6.根据权利要求1所述的一种舱段振动测试自动传输安装系统，其特征在于：所述弧形槽(31)的内壁上固定安装有一层柔性垫(32)。

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