CN112676817A - 一种钢丝螺套安装系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢丝螺套安装系统。该安装系统包括机器人1、工业相机2、拧紧轴3和控制系统。拧紧轴3上固定有位移传感器和扭矩传感器，位移传感器及扭矩传感器实时获取钢丝螺套位移及安装扭矩数据；控制系统包括数据存储模块、信号处理模块和工艺参数优化模块；信号处理模块根据机器人执行程序中的信号触发和信号接收指令，输出驱动机器人指令、拧紧轴工作指令和接收机器人执行反馈指令；工艺参数优化模块建立安装扭矩、位移参数与安装质量之间的关系，实现钢丝螺套安装质量模型重构，获得优化工艺参数。本发明解决了人工安装导致的效率低和质量差的技术问题，实现了钢丝螺套精准安装，进而提高了安装质量和效率。

Description

一种钢丝螺套安装系统

技术领域

本发明属于机械安装技术领域，具体涉及一种钢丝螺套安装系统。

背景技术

钢丝螺套一般是用菱形截面的高硬度耐腐蚀钢丝绕制而成，是一种弹簧状内外螺纹同心体，其外侧螺纹旋入机件上专门安装钢丝螺套的螺纹槽中，内侧螺纹是连接件紧固所用的标准内螺纹，其剖面形状是内外两个螺牙的组合。目前，为了减轻产品重量而大量采用重量较小的铝合金箱体、壳体类零件，钢丝螺套技术很好的解决了铝合金类零件螺纹连接强度低的问题。钢丝螺套安装主要采用的是人工安装方式，单个钢丝螺套安装效率低、合格率低，大量的钢丝螺套安装返时修率高，大大的影响了产品制造周期。背景技术的缺陷是，手工安装钢丝螺套，效率低、合格率低，需要具有丰富安装经验的操作者，培养成熟操作者周期较长，难以满足快速生产的需求。安装过程中常常由于安装时施力或者受力不均，出现卡死、跳齿等故障，轻则重复安装浪费时间，重则破坏螺纹孔，造成结构件的损坏。这些问题都严重的影响了产品的生产质量和效率，传统的钢丝螺套安装方法难以满足产品快速、高质交付的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢丝螺套安装系统，解决了人工安装导致的效率低和质量差的技术问题，实现了钢丝螺套精准安装，进而提高了安装质量和效率。

本发明的技术方案是，一种钢丝螺套安装系统包括机器人1、工业相机2、拧紧轴3、工装台4、上料台5、操作台6、防护罩7和控制系统；机器人1、上料台2、工装台4布置在防护罩7内，工装台4用于安装需要装配钢丝螺套的产品，工业相机2固定在机器人1的主轴上，拧紧轴3固定在机器人1主轴端部，操作台6布置在防护罩外侧，操作人员通过操作台输出操作指令，机器人1接收控制系统输出的机器人执行程序，带着工业相机和拧紧轴一起运动，工业相机完成零件拍照，拧紧轴完成钢丝螺套安装；

工业相机2对零件拍照，并将照片传输给控制系统，控制系统完成照片与预存的照片进行比对，获得零件种类，并根据零件种类调用预存的机器人执行程序，按照机器人执行程序驱动机器人运动；工业相机2对完成钢丝螺套安装的零件拍照，控制系统完成照片与预存的照片进行比对，从而判断安装质量；

拧紧轴3上固定有位移传感器和扭矩传感器，位移传感器及扭矩传感器实时获取钢丝螺套位移及安装扭矩数据；

操作台6上配有主机和显示屏，控制系统固化在主机内，显示屏实时显示报警信息、操作提示信息和工艺参数；

所述控制系统对机器人、拧紧轴和工业相机进行总体控制，控制系统包括数据存储模块、信号处理模块和工艺参数优化模块；数据存储模块将工业相机、位移传感器、扭矩传感器、机器人执行程序、报警信息和质量数据按类别存储；信号处理模块根据机器人执行程序中的信号触发和信号接收指令，输出驱动机器人指令、拧紧轴工作指令和接收机器人执行反馈指令，并且通过信号接收指令确定机器人是否完成本工作过程的动作，是否可以进行下一动作；工艺参数优化模块接收位移传感器和扭矩传感器采集的钢丝螺套安装扭矩和位移参数，同时调用控制系统中数据存储模块存储的质量数据，并且通过数据统计分析建立安装扭矩、位移参数与安装质量之间的关系，实现钢丝螺套安装质量模型重构，并且根据重构的质量模型获得优化工艺参数，控制系统根据零件材质、钢丝螺套规格和优化工艺参数控制机器人和拧紧轴执行钢丝螺套安装。

本发明的有益效果是，本发明通过钢丝螺套安装质量模型重构解决了钢丝螺套安装工艺参数难以明确的难题；本发明采用优化工艺参数、安装参数实时监测，解决了钢丝螺套安装质量一致性差、效率低的难题；本发明为手工装配模式向自动化装配模式转变提供了借鉴方法，并为拓宽自动化技术的使用范围提供了有效的解决方法；本发明中拧紧轴和机器人按照优化工艺参数执行安装过程，实现了钢丝螺套精准安装，进而提高了安装质量和效率；本发明采用工业相机提高了该套钢丝螺套系统的适用性，本发明可广泛用于自动化装配中，填补基于自动化、数字化方法在钢丝螺套安装的空白。

附图说明

图1为本发明一种钢丝螺套安装系统的构成示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步详细描述。

如图1所示，本发明一种钢丝螺套安装系统包括机器人1、工业相机2、拧紧轴3、工装台4、上料台5、操作台6、防护罩7和控制系统。机器人1、上料台2、工装台4布置在防护罩7内，并且三者相对位置能够满足安装过程中机器人从上料台抓取钢丝螺套、移动至工装台处上方安装钢丝螺套的空间要求。工装台4用于安装产品，如箱体和壳体等。

工业相机2和拧紧轴3固定在机器人1的主轴上，其中拧紧轴3固定在机器人1主轴端部。操作台6布置在防护罩外侧，操作人员通过操作台输出操作指令，操作台与整个安装系统的相对位置确保操作人员操作方便。控制系统对机器人、拧紧轴、工业相机等硬件总体控制。机器人1采用KUKA五轴机器人。

机器人1接收控制系统输出的机器人执行程序，带着工业相机和拧紧轴一起运动，工业相机完成零件拍照，拧紧轴协同完成钢丝螺套安装。

工业相机2对零件拍照，并将照片传输给控制系统，控制系统完成照片与预存的照片进行比对，获得零件种类，并根据零件种类调用预存的机器人程序驱动机器人运动；对完成钢丝螺套安装的零件拍照，控制系统完成照片与预存的照片进行比对，根据二者的一致性判断安装质量。

拧紧轴3配有位移传感器和扭矩传感器，当机器人带着拧紧轴移动至上料台5处，上料台5将钢丝螺套推进拧紧轴套筒内，机器人带着拧紧轴移动至工装台4处零件螺纹孔上方。拧紧轴转动将钢丝螺套安装至螺纹孔内，位移传感器及扭矩传感器实时获取位移及扭矩数据。传感器起到了两个作用，一是获取钢丝螺套安装参数，为工艺参数优化提供数据基础，二是在钢丝螺套安装过程中实时监测安装参数，当异常时进行报警提示，起到加强钢丝螺套安装过程控制的作用。

操作台6上配有主机及显示屏，控制系统安装在主机内，显示屏实时显示报警信息、操作提示信息、工艺参数等。

防护罩7将工作区域包围起来，配有安全门及激光光栅，安全门用于零件的上料、下料，当人员进入激光光栅区域内，则设备自动停机，同时安全门开启状态下设备工作。

控制系统包括数据存储模块、信号处理模块和工艺参数优化模块，数据存储模块将工业相机、位移传感器、扭矩传感器、机器人执行程序、报警信息、质量数据等按类别存储；信号处理模块根据机器人执行程序中的信号触发和信号接收指令，输出驱动机器人指令、拧紧轴工作指令和接收机器人执行反馈指令，并且通过信号接收指令确定机器人是否完成本工作过程的动作，是否可以进行下一动作；工艺参数优化模块接收位移传感器和扭矩传感器采集的钢丝螺套安装扭矩和位移参数，同时调用控制系中数据存储模块存储的质量数据，并且通过数据统计分析建立安装扭矩、位移参数与安装质量之间的关系，实现钢丝螺套安装质量模型重构，根据重构的模型进行工艺参数优化，根据零件材质、钢丝螺套规格等因素，依据重构的模型算出优化的工艺参数，机器人、拧紧轴根据优化的工艺参数执行钢丝螺套安装。

本发明钢丝螺套安装系统的工作过程：

1)操作人员在操作台上按下设备启动按钮，设备通电工作，安全门打开后操作人员将零件放置在工装台上进行固定，将钢丝螺套按种类放在对应的上料台上，安全门关闭，激光光栅工作，如果捕捉到人有物体(包括人手)进入了防护区域，则机器人不运动，控制系统报警提示，直至防护区域内无物体后，机器人开始工作。

2)控制系统调用预存的程序驱动机器人抓取钢丝螺套，并运动至工装台上零件的上方，这时安装在机器人末端的工业相机开始工作，对零件进行拍照获取照片，将照片与控制系统预存的零件照片比对，如果不一致则报警，需要人工检查零件是否为待安装钢丝螺套的零件，直至通过照片比对后，控制系统发出执行下一步信号。

3)控制系统按照工艺参数优化模块优化的工艺参数驱动机器人及拧紧轴进行钢丝螺套安装，这时拧紧轴上的位移传感器、扭矩传感器实时监测扭矩、深度等参数，控制系统实时获取并存储参数。当参数出现异常时，控制系统报警提示，人工对安装异常的钢丝螺套检查并处理，完成1个钢丝螺套安装后工业相机进行拍照，比对后存储照片。4)重复步骤2)和步骤3)直至完成所有钢丝螺套安装。

基于模型重构进行工艺参数优化的控制系统是本发明的关键点，本发明通过将机器人、拧紧轴、数据存储、工艺参数优化集成在一起实现了钢丝螺套安装的精准执行，为工艺参数获取、工艺参数实时监测提供了可靠的方法，解决了装配质量难以稳定控制的核心难题。

Claims (1)

1.一种钢丝螺套安装系统，其特征是：该安装系统包括机器人1、工业相机2、拧紧轴3、工装台4、上料台5、操作台6、防护罩7和控制系统；机器人1、上料台2、工装台4布置在防护罩7内，工装台4用于安装需要装配钢丝螺套的产品，工业相机2固定在机器人1的主轴上，拧紧轴3固定在机器人1主轴端部，操作台6布置在防护罩外侧，操作人员通过操作台输出操作指令，机器人1接收控制系统输出的机器人执行程序，带着工业相机和拧紧轴一起运动，工业相机完成零件拍照，拧紧轴完成钢丝螺套安装；

工业相机2对零件拍照，并将照片传输给控制系统，控制系统完成照片与预存的照片进行比对，获得零件种类，并根据零件种类调用预存的机器人执行程序，按照机器人执行程序驱动机器人运动；工业相机2对完成钢丝螺套安装的零件拍照，控制系统完成照片与预存的照片进行比对，从而判断安装质量；

拧紧轴3上固定有位移传感器和扭矩传感器，位移传感器及扭矩传感器实时获取钢丝螺套位移及安装扭矩数据；

操作台6上配有主机和显示屏，控制系统固化在主机内，显示屏实时显示报警信息、操作提示信息和工艺参数；

所述控制系统对机器人、拧紧轴和工业相机进行总体控制，控制系统包括数据存储模块、信号处理模块和工艺参数优化模块；数据存储模块将工业相机、位移传感器、扭矩传感器、机器人执行程序、报警信息和质量数据按类别存储；信号处理模块根据机器人执行程序中的信号触发和信号接收指令，输出驱动机器人指令、拧紧轴工作指令和接收机器人执行反馈指令，并且通过信号接收指令确定机器人是否完成本工作过程的动作，是否可以进行下一动作；工艺参数优化模块接收位移传感器和扭矩传感器采集的钢丝螺套安装扭矩和位移参数，同时调用控制系统中数据存储模块存储的质量数据，并且通过数据统计分析建立安装扭矩、位移参数与安装质量之间的关系，实现钢丝螺套安装质量模型重构，并且根据重构的质量模型获得优化工艺参数，控制系统根据零件材质、钢丝螺套规格和优化工艺参数控制机器人和拧紧轴执行钢丝螺套安装。

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