CN113369091A - 一种自动点胶装配垫板工作站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能光热定日镜装配技术领域，具体是一种自动点胶装配垫板工作站，包括同步输送系统和基础支撑平台，所述同步输送系统横跨所述基础支撑平台，所述基础支撑平台上设置有视觉定位系统、活化点胶工业机器人、垫板装配工业机器人、垫板上料快换盘装置和供胶系统；整个工作站为全自动自主作业，进行人工辅助准备原料和监督管理。实现了自动输送反射镜组件、自动上料、自主导引、自动活化、点胶和粘接垫板，自动输送在制品至下序。达到了高度自治，高效生产。

Description

一种自动点胶装配垫板工作站

技术领域

本发明涉及太阳能光热定日镜装配技术领域，具体是一种自动点胶装配垫板工作站。

背景技术

太阳能的利用是我国未来能源发展的方向，其中塔式太阳能光热电站是主要的方向之一，相比欧、日、美等国，我国太阳能光热产业起步较晚。定日镜在塔式光热发电站用量很大，且数量巨大的定日镜在镜场统一控制，因此要求定日镜生产要有高的效率、质量和一致性，才能满足镜场施工需求。

其中，定日镜的背面垫板的粘接是重要工序，工作量很大，传统的方式是靠人工涂胶，使用定位工装来保证粘接位置精度，此过程不仅不能保证涂胶和粘垫板的效率，而且不能保证大批量生产的一致性和粘接精度，不利于生产线规模化生产。通过带输送系统的自动点胶装配工作站，能很好的保证点胶的效率、粘接垫板的精度和质量，解决了该问题，实现了定日镜的反射镜组件的全自动点胶和粘接垫板。此外，自动生产一致性好，保证了产品质量。

现有专利如申请号为CN201720556102.0，名称为《一种定日镜自动化涂胶粘接系统》的实用新型专利，其包括三轴涂胶机一和三轴涂胶机二，三轴涂胶机一与行走轨道一相连，并可以沿着行走轨道一在X轴上运行，三轴涂胶机二与行走轨道二相连，并可以沿着行走轨道二在X轴上运行，与三轴涂胶机一、三轴涂胶机二相对应的下方设有自动输送带，通过三轴涂胶机一、三轴涂胶机二分别涂胶后的定日境，由自动输送带输送后经角度调整平台进行统一角度调整；其中所述的三轴涂胶机一和三轴涂胶机二均由电气箱进行控制。上述专利虽然对于涂胶部分进行了结构方面的改进，但是其改进后的精度仍然不够，并且其对于点胶粘垫板工序也没有进一步地涉及。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，现在提出一种自动点胶装配垫板工作站，用于高效、精确地完成定日镜的反射镜组件背面的点胶和垫板粘接的工作，且能适应不同尺寸的反射镜组件。

为实现上述技术效果，本申请的技术方案如下：

一种自动点胶装配垫板工作站，包括同步输送系统和基础支撑平台，所述同步输送系统横跨所述基础支撑平台，所述基础支撑平台上设置有视觉定位系统、活化点胶工业机器人、垫板装配工业机器人、垫板上料快换盘装置和供胶系统；

所述活化点胶工业机器人和垫板装配工业机器人分别设置在基础支撑平台上两边，所述活化点胶工业机器人末端设置有活化点胶工具装置，所述活化点胶工具装置与供胶系统相连；所述垫板装配工业机器人末端设置有垫板装配工具装置。

进一步地，所述基础支撑平台位于保温区中。

进一步地，所述同步输送系统从左到右，跨过基础支撑平台，所述同步输送系统包括多段输送模块，每段输送模块包括两列并列分布的输送带装置，所述输送带装置由伺服电机驱动和同步带传动，两列同步带的驱动轴刚性耦合在一根总轴上，所述同步输送系统，上料端设置有用定位的靠模卡具结构。

进一步地，所述视觉定位系统，包括安装顶端的至少1台大视野相机，以及安装在同步输送系统两边的至少4台用精确定位相机；大视野相机覆盖整个工作区域，用于反射镜的粗定位，所述精定位相机用于反射镜的精确定位。

进一步地，所述活化点胶工业机器人为6个自由度通用工业机器人，其末端与活化点胶工具装置相连，在视觉定位系统的精确定位引导下，在反射镜的预设计位置完成等离子活化作业，并在活化位置执行点胶动作；所述活化点胶工业机器人通过安装调节底座与基础支撑平台相连。

再进一步地，活化点胶工具装置包括安装板、法兰接头、等离子活化工具、点胶工具和伺服电机线性模组，所述伺服电机线性模组作为活化点胶工业机器人的辅助轴。伺服电机线性模组包括伺服电机、减速机、丝杆模组、滑块和导轨，伺服电机输出轴上接减速机，减速机输出轴连接丝杆模组，丝杆模组和滑块连接，滑块在导轨上运动，等离子活化工具由伺服电机线性模组带动，在线性模组导轨方向移动完成精确运动。

进一步地，所述垫板装配工业机器人为6个自由度通用工业机器人，其与垫板装配工具装置配合相连，在视觉定位系统引导下达到精确定位，实现在点胶的预设计位置完成精确的垫板粘接装配作业；所述垫板装配工业机器人通过安装调节底座基础支撑平台位相连。

再进一步地，所述垫板装配工具装置包括分别设置在基板上的工具盘快换旋转组件和垫板装配机构。

所述工具盘快换旋转组件包括伺服电机和与之相连的减速机，所述减速机与伺服旋转组件相连，所述伺服旋转组件与公头连接板相连，所述公头连接板下方与快换公头相连，所述快换公头下方与快换母头相连，所述快换母头下方设置有母头连接板相连。母头连接板与用于连接工具盘的工具盘连接杆相连。

再进一步地，所述伺服旋转组件安装在基板的下方，所述基板上部固定有转接法兰柱，所述转接法兰柱上方连接有连接法兰。

再进一步地，所述垫板装配机构包括固定在基板上的定位气缸，所述定位气缸横向设置，所述定位气缸的输出端连接到L形端板，所述L形端板连接到外壳体，外壳体连接到滑块，滑块在导轨上滑动，所述导轨固定在基板上。所述外壳体上安装有一级气缸，所述一级气缸的输出端设置有二级气缸，所述二级气缸末端设置有将垫板向下推的推送头，且所述推送头旁设置有垫板弹出检测传感器。

再进一步地，所述一级气缸和二级气缸竖直向下穿过基板的镂空处后，被外壳体所包裹，外壳体在推送头处设置有凹形缺口，便于工具盘经过此处，所述凹形缺口的底部设置有用于垫板向下掉落的通孔。

进一步地，所述垫板上料快换盘装置包括支撑架，所示支撑架与用于固定工具盘的支撑板相连，沿工具盘上一周均匀分布有垫板，所述支撑板与工具盘连接处周围设置有到位检测传感器和传感器感应片。

再进一步地，大视野相机和精确定位相机均包括安装支架，所述安装支架上设置有相机与镜头，光源安装在安装支架下部。

采用上述的技术方案后，本发明至少具有以下优点：

1、整个工作站为全自动自主作业，进行人工辅助准备原料和监督管理。实现了自动输送反射镜组件、自动上料、自主导引、自动活化、点胶和粘接垫板，自动输送在制品至下序。达到了高度自治，高效生产。

2、共轴耦合设计的同步输送带能够刚性同步且可靠地输送和定位反射镜。

3、通过配置的大视野相机定位系统，同步输送系统能自动对输送过程中的输送偏差进行纠偏。

4、通过宏微两级视觉定位，实现对于反射镜工件的准确定位，以及对于机械手位置的精确引导和后续作业，包括活化和粘接垫板等。

5、通过双机器人的配置和路径规划，并行作业，实现高效率地活化点胶、粘接装配工作。

6、通过在末端点胶工具装置上设计第7轴，把等离子活化工具和点胶工具集成，实现了活化和点胶动作的同步进行，显著提高了作业效率。

7、通过垫板快换盘装置的设计，实现了机器人自动上料，高效可靠，一致性好。

附图说明

图1为自动点胶装配垫板工作站外部结构示意图。

图2为自动点胶装配垫板工作站透视结构示意图。

图3为自动点胶装配垫板工作站俯视结构示意图。

图4为视觉定位系统结构示意图。

图5为自动点胶装配垫板工作站侧视图。

图6为活化点胶工业机器人结构示意图。

图7为点胶末端工具装置结构示意图。

图8为垫板装配工业机器人结构示意图。

图9为垫板装配工具装置侧视结构示意图。

图10为垫板装配工具装置立体结构示意图。

图11为垫板装配工具装置立体结构示意图。

图12为垫板上料快换盘装置结构示意图。

图中：1-同步输送系统，2-基础支撑平台，3-视觉定位系统，4-活化点胶工业机器人，5-垫板装配工业机器人，6-垫板上料快换盘装置，7-供胶系统，8-活化点胶工具装置，9-垫板装配工具装置，10-保温区，11-靠模卡具结构，12-大视野相机，13-精确定位相机，14-安装板，15-法兰接头，16-等离子活化工具，17-点胶工具，18-伺服电机线性模组，19-基板，20-工具盘快换旋转组件，21-垫板装配机构，22-伺服电机，23-减速机，24-伺服旋转组件，25-公头连接板，26-快换公头，27-快换母头，28-母头连接板，29-转接法兰柱，30-连接法兰，31-定位气缸，32-一级气缸，33-二级气缸，34-推送头，35-垫板弹出检测传感器，36-工具盘，37-垫板，38-外壳体，39-支撑架，40-支撑板，41-到位检测传感器，42-传感器感应片，43-安装支架，44-相机与镜头，45-光源，46-工具盘连接杆，47-L形端板，48-滑块，49-导轨。

具体实施方式

实施例1

如图1-图3所示，自动点胶装配垫板工作站包括同步输送系统1和基础支撑平台2，所述同步输送系统1横跨所述基础支撑平台2，所述基础支撑平台2上设置有视觉定位系统3、活化点胶工业机器人4、垫板装配工业机器人5、垫板上料快换盘装置6和供胶系统7；所述活化点胶工业机器人4和垫板装配工业机器人5分别设置在基础支撑平台2上两边，所述活化点胶工业机器人4末端设置有活化点胶工具装置8，所述活化点胶工具装置8与供胶系统7相连；所述垫板装配工业机器人5末端设置有垫板装配工具装置9。所述基础支撑平台2位于装配工作站的保温区10中，用于支撑两台工业机器人和作业工具装置及辅助系统，用于安装机器视觉检测装置、垫板37上料快换盘的支撑机构以及安全隔离装置等。基础支撑平台2作为工作站系统的基础支撑。整个工作站为全自动自主作业，进行人工辅助准备原料和监督管理。实现了自动输送反射镜组件、自动上料、自主导引、自动活化、点胶和粘接垫板37，自动输送在制品至下序。达到了高度自治，高效生产。

实施例2

如图1-3所示，自动点胶装配垫板工作站包括同步输送系统1和基础支撑平台2，所述同步输送系统1横跨所述基础支撑平台2，所述基础支撑平台2上设置有视觉定位系统3、活化点胶工业机器人4、垫板装配工业机器人5、垫板上料快换盘装置6和供胶系统7；活化点胶工业机器人4和垫板装配工业机器人5分别设置在基础支撑平台2上两边，所述活化点胶工业机器人4末端设置有活化点胶工具装置8，所述活化点胶工具装置8与供胶系统7相连；所述垫板装配工业机器人5末端设置有垫板装配工具装置9。基础支撑平台2位于装配工作站的保温区10中，用于支撑两台工业机器人和作业工具装置及辅助系统，用于安装机器视觉检测装置、垫板37上料快换盘的支撑机构以及安全隔离装置等。基础支撑平台2作为工作站系统的基础支撑。

同步输送系统1从左到右，跨过基础支撑平台2，将反射镜组件输送到工作台预定位置。所述同步输送系统1包括多段输送模块，每段输送模块包括两列并列分布的输送带装置，所述输送带装置由伺服电机22驱动和同步带传动，两列同步带的驱动轴刚性耦合在一根总轴上，从机械传动上保障和实现两列同步带的同步输送效果。所述同步输送系统1，反射镜的上料从左边开始，上料工位由人工完成，上料端设置有用定位的靠模卡具结构11，保证反射镜的上料初始位置一致和基本准确，为反射镜的准确输送设置稳定的初始点。

如图3所示，定位系统，由宏微两级的设计构成，包括安装在工作区顶端的至少1台大视野相机12，以及安装在同步输送系统1两边的至少4台用精确定位相机13；大视野相机12覆盖整个工作区域，能适应不同外形和尺寸的反射镜，用于反射镜的粗定位，达到毫米级定位精度，可以判断，反射镜是否准确地输送到正确位置。如果到位偏差超限，则反馈给输送系统进行微调整。反射镜输送到位后，所述精定位相机用于反射镜的精确定位，达到小于0.04mm的视觉定位精度，进而引导机械手到达准确地位置进行作业，包括等离子活化、点胶以及粘接装配垫板37。其中大视野相机12和精确定位相机13是根据具体用途不同进行的区分和命名，相机本身为现有技术，现有相机的分辨率通常为几千万像素，视野大则精度不高，只能做粗定位。精度差异是通过使用的视野范围大小决定的。这里精确定位使用的视野，只有50-100mm，所以单个像素表示的精度自然就高。

如图6-图7所示，活化点胶工业机器人4为6个自由度通用工业机器人，其末端与活化点胶工具装置8相连，在视觉定位系统3的精确定位引导下，在反射镜的预设计位置完成等离子活化作业，并在活化位置执行点胶动作；所述活化点胶工业机器人4通过安装调节底座与基础支撑平台2相连。活化点胶工具装置8包括安装板14、法兰接头15、等离子活化工具16、点胶工具17和伺服电机线性模组18，所述伺服电机线性模组18作为活化点胶工业机器人4的辅助轴。伺服电机线性模组18包括伺服电机22、减速机23、丝杆模组、滑块和导轨，伺服电机22输出轴上接减速机23，减速机23输出轴连接丝杆模组，丝杆模组和滑块连接，滑块在导轨上运动，等离子活化工具16由伺服电机线性模组18带动，在线性模组导轨方向移动完成精确运动。

如图8-图11所示，垫板装配工业机器人5为6个自由度通用工业机器人，其与垫板装配工具装置9配合相连，在视觉定位系统3引导下达到精确定位，实现在点胶的预设计位置完成精确的垫板37粘接装配作业；所述垫板装配工业机器人5通过安装调节底座基础支撑平台2位相连。垫板装配工具装置9包括分别设置在基板19上的工具盘快换旋转组件20和垫板装配机构21；创新点在于通过两级行程机构的接力式设计，实现大行程的垫板37推出和粘贴到点胶位置，并增加了装置柔性，提高了运动速度和效率，通过气压控制实现粘垫板37工艺的压力要求。工具盘快换旋转组件20包括伺服电机22和与之相连的减速机23，所述减速机23与伺服旋转组件24相连，所述伺服旋转组件24与公头连接板25相连，所述公头连接板25下方与快换公头26相连，所述快换公头下方与快换母头27相连，所述快换母头27下方设置有母头连接板28相连。母头连接板28与用于连接工具盘36的工具盘连接杆46相连，其中伺服旋转组件24带动其下方的公头连接板25、快换公头、快换母头27等结构转动，实现对安装在母头连接板28下方的工具盘36的转动。伺服旋转组件24安装在基板19的下方，所述基板19上部固定有转接法兰柱29，所述转接法兰柱29上方连接有连接法兰30。以基板19为载体，转接法兰柱29和连接法兰30都安装在基板19上。垫板装配机构21包括固定在基板19上的定位气缸31，所述定位气缸31横向设置，所述定位气缸31的输出端连接到L形端板47，所述L形端板47连接到外壳体38，外壳体38连接到滑块48，滑块48在导轨49上滑动，所述导轨49固定在基板19上；所述外壳体38上安装有一级气缸32，所述一级气缸32的输出端串联连接着二级气缸33，所述二级气缸33末端设置有将垫板37向下推的推送头34，且所述推送头34旁设置有垫板弹出检测传感器35。横向设置的定位气缸31带动一级气缸32做水平方位的横向运动，目的是为了避让下方工具盘36，一级气缸32和二级气缸33形成两级行程机构，一级气缸32主要用于对推送头34整体的高度进行调整，而二级气缸33则是对推送头34的向下推送动作进行精确控制。垫板弹出检测传感器35则是用于检测工具盘36上的垫板37是否向下推送成功。一级气缸32和二级气缸33竖直向下穿过基板19的镂空处后，被外壳体38所包裹，外壳体38在推送头34处设置有凹形缺口，便于工具盘36经过此处，所述凹形缺口的底部设置有用于垫板37向下掉落的通孔。工具盘36的边缘穿过凹形缺口处，推送头34在二级气缸33的带动下向下将位于工具盘36上的垫板37推送，使其从通孔中向下掉落。

如图12所示，垫板上料快换盘装置6包括支撑架39，所示支撑架39与用于固定工具盘36的支撑板40相连，沿工具盘36上一周均匀分布有垫板37，所述支撑板40与工具盘36连接处周围设置有到位检测传感器41和传感器感应片42。传感器感应片42和到位检测传感器41用于对工具盘36满料后与垫板37装配模块装置的自动快速对接提供辅助信息，并且给垫板装配工业机器人5提供一盘的垫板37工件。

供胶系统7通过输送软管为点胶工具17供胶，按指令要求实现精确的定量给胶，属于辅助系统，供胶系统7本身的结构为现有技术的应用。

如图4所示，大视野相机12和精确定位相机13均包括安装支架43，所述安装支架43上设置有相机与镜头44，光源45安装在安装支架43下部。

整个工作站为全自动自主作业，进行人工辅助准备原料和监督管理。实现了自动输送反射镜组件、自动上料、自主导引、自动活化、点胶和粘接垫板37，自动输送在制品至下序。达到了高度自治，高效生产。共轴耦合设计的同步输送带能够刚性同步且可靠地输送和定位反射镜。

通过配置的大视野相机12定位系统，同步输送系统1能自动对输送过程中的输送偏差进行纠偏。通过宏微两级视觉定位，实现对于反射镜工件的准确定位，以及对于机械手位置的精确引导和后续作业，包括活化和粘接垫板37等。通过双机器人的配置和路径规划，并行作业，实现高效率地活化点胶、粘接装配工作。通过在末端点胶工具17装置上设计第7轴，把等离子活化工具16和点胶工具17集成，实现了活化和点胶动作的同步进行，显著提高了作业效率。通过垫板37快换盘装置的设计，实现了机器人自动上料，高效可靠，一致性好。

Claims (10)

1.一种自动点胶装配垫板工作站，其特征在于：包括同步输送系统（1）和基础支撑平台（2），所述同步输送系统（1）横跨所述基础支撑平台（2），所述基础支撑平台（2）上设置有视觉定位系统（3）、活化点胶工业机器人（4）、垫板装配工业机器人（5）、垫板上料快换盘装置（6）和供胶系统（7）；

所述活化点胶工业机器人（4）和垫板装配工业机器人（5）分别设置在基础支撑平台（2）上两边，所述活化点胶工业机器人（4）末端设置有活化点胶工具装置（8），所述活化点胶工具装置（8）与供胶系统（7）相连；所述垫板装配工业机器人（5）末端设置有垫板装配工具装置（9）；所述基础支撑平台（2）位于保温区（10）中。

2.根据权利要求1所述的一种自动点胶装配垫板工作站，其特征在于：所述同步输送系统（1）从左到右，跨过基础支撑平台（2），所述同步输送系统（1）包括多段输送模块，每段输送模块包括两列并列分布的输送带装置，所述输送带装置由伺服电机（22）驱动和同步带传动，两列同步带的驱动轴刚性耦合在一根总轴上，所述同步输送系统（1），上料端设置有用定位的靠模卡具结构（11）。

3.根据权利要求1所述的一种自动点胶装配垫板工作站，其特征在于：所述视觉定位系统（3），包括安装顶端的至少1台大视野相机（12），以及安装在同步输送系统（1）两边的至少4台用精确定位相机（13）；大视野相机（12）覆盖整个工作区域，用于反射镜的粗定位，所述精定位相机用于反射镜的精确定位。

4.根据权利要求1所述的一种自动点胶装配垫板工作站，其特征在于：所述活化点胶工业机器人（4）为6个自由度通用工业机器人，其末端与活化点胶工具装置（8）相连，在视觉定位系统（3）的精确定位引导下，在反射镜的预设计位置完成等离子活化作业，并在活化位置执行点胶动作；所述活化点胶工业机器人（4）通过安装调节底座与基础支撑平台（2）相连。

5.根据权利要求4所述的一种自动点胶装配垫板工作站，其特征在于：活化点胶工具装置（8）包括安装板（14）、法兰接头（15）、等离子活化工具（16）、点胶工具（17）和伺服电机线性模组（18），所述伺服电机线性模组（18）作为活化点胶工业机器人（4）的辅助轴；

伺服电机线性模组（18）包括伺服电机（22）、减速机（23）、丝杆模组、滑块和导轨，伺服电机（22）输出轴上接减速机（23），减速机（23）输出轴连接丝杆模组，丝杆模组和滑块连接，滑块在导轨上运动，等离子活化工具（16）由伺服电机线性模组（18）带动，在线性模组导轨方向移动完成精确运动。

6.根据权利要求1所述的一种自动点胶装配垫板工作站，其特征在于：所述垫板装配工业机器人（5）为6个自由度通用工业机器人，其与垫板装配工具装置（9）配合相连，在视觉定位系统（3）引导下达到精确定位，实现在点胶的预设计位置完成精确的垫板（37）粘接装配作业；所述垫板装配工业机器人（5）通过安装调节底座基础支撑平台（2）位相连。

7.根据权利要求6所述的一种自动点胶装配垫板工作站，其特征在于：所述垫板装配工具装置（9）包括分别设置在基板（19）上的工具盘快换旋转组件（20）和垫板装配机构（21）；所述工具盘快换旋转组件（20）包括伺服电机（22）和与之相连的减速机（23），所述减速机（23）与伺服旋转组件（24）相连，所述伺服旋转组件（24）与公头连接板（25）相连，所述公头连接板（25）下方与快换公头（26）相连，所述快换公头下方与快换母头（27）相连，所述快换母头（27）下方设置有母头连接板（28）相连，母头连接板（28）与用于连接工具盘（36）的工具盘连接杆（46）相连；所述伺服旋转组件（24）安装在基板（19）的下方，所述基板（19）上部固定有转接法兰柱（29），所述转接法兰柱（29）上方连接有连接法兰（30）。

8.根据权利要求6所述的一种自动点胶装配垫板工作站，其特征在于：所述垫板装配机构（21）包括固定在基板（19）上的定位气缸（31），所述定位气缸（31）横向设置，所述定位气缸（31）的输出端连接到L形端板（47），所述L形端板（47）连接到外壳体（38），外壳体（38）连接到滑块（48），滑块（48）在导轨（49）上滑动，所述导轨（49）固定在基板（19）上；所述外壳体（38）上安装有一级气缸（32），所述一级气缸（32）的输出端串联连接着二级气缸（33），所述二级气缸（33）末端设置有将垫板（37）向下推的推送头（34），且所述推送头（34）旁设置有垫板弹出检测传感器（35）；所述一级气缸（32）和二级气缸（33）竖直向下穿过基板（19）的镂空处后，被外壳体（38）所包裹，外壳体（38）在推送头（34）处设置有凹形缺口，便于工具盘（36）经过此处，所述凹形缺口的底部设置有用于垫板（37）向下掉落的通孔。

9.根据权利要求1所述的一种自动点胶装配垫板工作站，其特征在于：所述垫板上料快换盘装置（6）包括支撑架（39），所示支撑架（39）与用于固定工具盘（36）的支撑板（40）相连，沿工具盘（36）上一周均匀分布有垫板（37），所述支撑板（40）与工具盘（36）连接处周围设置有到位检测传感器（41）和传感器感应片（42）。

10.根据权利要求3所述的一种自动点胶装配垫板工作站，其特征在于：大视野相机（12）和精确定位相机（13）均包括安装支架（43），所述安装支架（43）上设置有相机与镜头（44），光源（45）安装在安装支架（43）下部。

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