CN113967924B - 薄壁易碎件作业机械手自适应柔顺特征测试分析平台 - Google Patents

Abstract

一种薄壁易碎件作业机械手自适应柔顺特征测试分析平台，由上而下依次为柔顺机械手系统、测量柱、安装座、高精度手动滑台；柔顺机械手系统用于夹持薄壁易碎件，它上面设有带应变片的柔顺环；测量柱上端外壁与薄壁易碎件内壁匹配并刻有轴向基准线；测量柱下端为球面外壁与安装座上端的球面内壁形成球面副；安装座下端与高精度手动滑台相连；高精度手动滑台能够水平两个方向精密移动；测量柱的正侧两面各被一个高精度经纬仪对准；高精度手动滑台水平能够使测量柱水平偏移并量化偏移量；测量柱与安装座配合能够使测量柱竖向偏转；高精度经纬仪能够对测量柱的竖向偏转进行量化；应变片能够输出柔顺环的力学性能变化情况；从而本发明可以进行测试分析。

Description

薄壁易碎件作业机械手自适应柔顺特征测试分析平台

技术领域

本发明涉及机器人零部件测试分析的技术领域，特别是涉及一种薄壁易碎件作业机械手自适应柔顺特征测试分析平台。

背景技术

薄壁件是指壁厚尺寸很小的管状物品；因为壁厚尺寸过小，所以薄壁件本身强度不大，很容易损坏，在同轴装配过程中对于同轴度的求很高；现有技术中已经有了关于薄壁易碎件同轴装配所用的机械手公开，例如中国专利公开号为CN111300461A，公开日期为2020年6月19日的发明专利易碎薄壁圆柱形内壁 工件的内撑式作业自适应柔顺机械手、中国专利公开号为CN112720556A，公开日期为2021年4月30日的发明专利可用于不同作业半径的易碎薄壁圆柱形内壁工件的内撑式作业自适应柔顺机械手、中国专利公开号为CN112720557 A，公开日期为2021年4月30日的发明专利可用于异型内轮廓易碎薄壁工件的内撑式作业自适应柔顺机械手。它们所公开的机械结构中公有一个核心零件，柔顺环；柔顺环竖向截面为倒扣的U形，顶部为上下两个全等三角在顶点处对称连接；柔顺环顶部的两个三角之间能够达到扭转程度直接影响上述的现有技术所能产生的技术效果；柔顺环的材质、外形尺寸对以柔顺环为核心的薄壁件同轴安装机械手的影响规律需要一种特定的测试分析平台；现有技术并没有公开关于这种测试分析平台的技术方案。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种薄壁易碎件作业机械手自适应柔顺特征测试分析平台。

本发明的技术方案是：一种薄壁易碎件作业机械手自适应柔顺特征测试分析平台，包括柔顺机械手系统、高精度手动滑台、安装座、测量柱；柔顺机械手系统设于高精度手动滑台上方；柔顺机械手系统顶部设有柔顺环；高精度手动滑台能够水平两个方向精密移动；柔顺环安装有两块相互匹配的应变片；高精度手动滑台顶部中心设有螺纹孔甲；安装座下端为与螺纹孔甲相匹配的螺纹段甲；

安装座上段通过球面副与测量柱相连；安装座上段设有球面内壁，包括由上而下相互固定的扣盖和座体；安装座上端圆周均布安装有三个以上紧定螺钉和与紧定螺钉配套的紧定螺钉孔；测量柱下端设有与球面内壁相匹配的球面外壁；紧定螺钉穿过紧定螺钉孔顶压在球面外壁上；

测量柱上端外壁与薄壁易碎件内壁相匹配；测量柱上端刻有两条相互垂直的轴向基准线；测试分析平台设有两个高精度经纬仪，分别对准测量柱上端的正面和侧面。

优选的，高精度手动滑台水平面的两个垂直方向上设有螺旋测微计的把手；

高精度手动滑台底部设有下沉孔；下沉孔与螺钉配合把高精度手动滑台固定在测试分析平台上方。3.根据权利要求1所述的薄壁易碎件作业机械手自适应柔顺特征测试分析平台，其特征在于：安装座上段外壁为正六边形；扣盖、座体通过螺钉安装；螺钉与紧定螺钉错位布置。

优选的，柔顺环前方设有朝向柔顺环的摄像机。

优选的，薄壁易碎件作业机械手自适应柔顺特征测试分析平台还设有操作台；操作台上设有显示屏、按键。操作台配套有对应的测试分析系统，可以将柔顺机械手系统驱动功率、高精度手动滑台的水平偏移量、测量柱竖向偏转量、柔顺环的形变等参数自动关联计算，并分析评价柔顺环的自适应调节效果。

优选的，测量柱上端呈上细下粗的台阶轴结构；测量柱上端的细轴外壁套装有测量套；测量套有不同的壁厚系列；每个测量套内径均与测量柱上端的细轴外径相匹配；各个测量套外径匹配相应的薄壁易碎件内壁；轴向基准线为四根，均布在测量柱上端的粗轴圆周面上。

优选的，测量柱顶端设有台阶凸台；台阶凸台对应柔顺机械手的内部空隙。

本发明的有益效果是：本发明的薄壁易碎件作业机械手自适应柔顺特征测试分析平台，由上而下依次为柔顺机械手系统、测量柱、安装座、高精度手动滑台；柔顺机械手系统用于夹持薄壁易碎件，它上面设有带应变片的柔顺环；测量柱上端外壁与薄壁易碎件内壁匹配并刻有轴向基准线；测量柱下端为球面外壁与安装座上端的球面内壁形成球面副；安装座下端与高精度手动滑台相连；高精度手动滑台能够水平两个方向精密移动；测量柱的正面、侧面各被一个高精度经纬仪对准；

测量柱上端配套有测量套时，呈上细下粗的台阶轴结构；细轴匹配地套装测量套，粗轴外圆周面上刻有轴向基准线；该测量套有不同的壁厚系列；通过更换不同壁厚的测量套，使测量套与薄壁易碎件内壁形成不同性质的配合，如间隙配合、过渡配合、过盈配合；然后再在不同性质配合装配下，进行测试；从而找到不同性质配合要求的薄壁易碎件对柔顺环能够承受的水平偏移范围或竖向偏转范围的影响；

高精度手动滑台水平能够使测量柱水平偏移并量化偏移量进行记录；测量柱与安装座之间通过球面副连接，能够使测量柱竖向偏转；高精度经纬仪能够对测量柱的竖向偏转进行量化记录；应变片能够输出柔顺环的力学性能变化情况；从而，本发明可以进行测试分析。测试期间，柔顺环在不同状态下进行形变；测试分析系统可以将柔顺机械手输出参数、滑台的水平偏移量、测量柱竖向偏转量、柔顺环的形变自动关联计算，并分析评价柔顺环的自适应调节效果。从而实现对柔顺环的结构、材料等进行改良设计。

附图说明

图1是本发明薄壁易碎件作业机械手自适应柔顺特征测试分析平台的立体结构示意图；

图2是图1的I放大视图；

图3是图1的右视局部剖视图；

图4是图3的II放大视图；

图5是装配高精度手动滑台、安装座、测量柱的结构示意图；

图6是图5的右视局部剖视图；

图7是图6的A-A剖视图；

图8是安装座的立体结构示意图；

图9是测量柱的立体结构示意图；

图中：1.柔顺机械手系统、11.柔顺环、12.应变片、2.高精度手动滑台、21.螺纹孔甲、22.螺旋测微计的把手、23.下沉孔、3.安装座、31.螺纹段甲、32.球面内壁、321.扣盖、3211.紧定螺钉、3212.紧定螺钉孔、322.座体、4.测量柱、41.球面外壁、42.轴向基准线、43.测量套、44.台阶凸台、5.高精度经纬仪、6.摄像机、7.操作台、71.显示屏、72.按键。

具体实施方式

实施例一：参见图1-8，一种薄壁易碎件作业机械手自适应柔顺特征测试分析平台，包括柔顺机械手系统、高精度手动滑台、安装座、测量柱；柔顺机械手系统设于高精度手动滑台上方，用以控制薄壁易碎件；柔顺机械手系统顶部设有柔顺环，为柔顺机械手系统的核心零件也是本发明需要重点测试分析的零件；高精度手动滑台能够水平两个方向精密移动；中国专利公开号CN208859257U，公开日期为2019年5月14日公开的实用新型专利一种工业相机夹持装置中已经公开了一种高精度手动滑台；该高精度手动滑台具有X轴、Y轴、Z轴三个方向的自由度和绕Z轴旋转的旋转自由度，高精度手动滑台的调节精度为0.01mm；本发明只采用具有水平方向的X轴、Y轴方向的自由度的高精度手动滑台；柔顺环安装有两块相互匹配的应变片；应变片能够反应柔顺环的力学性能变化；高精度手动滑台顶部中心设有螺纹孔甲；安装座下端为与螺纹孔甲相匹配的螺纹段甲；螺纹孔甲、螺纹段甲相配合使高精度手动滑台与安装座相连；

安装座上段通过球面副与测量柱相连；安装座上段设有球面内壁，包括由上而下相互固定的扣盖和座体；扣盖内壁和座体内壁组合成球面内壁；成安装座上端圆周均布安装有三个以上紧定螺钉和与紧定螺钉配套的紧定螺钉孔；测量柱下端设有与球面内壁相匹配的球面外壁；球面内壁与球面外壁形成球面副配合，使测量柱相对于安装座偏转；紧定螺钉穿过紧定螺钉孔顶压在球面外壁上；三个紧定螺钉从三角形的三个顶点顶压球面外壁，利用三角形的稳定性形成稳定的约束；更多的紧定螺钉只会让球面外壁受到的约束更多更稳定；当利用球面副对测量柱偏转完毕后，再旋紧紧定螺钉对偏转后的测量柱进行紧固以确保测量柱稳定的偏转角度；

测量柱上端外壁与薄壁易碎件内壁相匹配，可套进薄壁易碎件内与薄壁易碎件形成孔轴配合，进而使柔顺环发生扭转；测量柱上端刻有两条相互垂直的轴向基准线；测试分析平台设有两个高精度经纬仪，分别对准测量柱上端的正面和侧面；两个高精度经纬仪从测量柱的正面和侧面，借助轴向基准线来量化测量柱的偏移或扭转程度；高精度手动滑台可以使测量柱在水平面上进行一定的偏离并进行量化记录。

高精度手动滑台水平面的两个垂直方向上设有螺旋测微计的把手，便于测量柱水平面上的偏离。

高精度手动滑台底部设有下沉孔；下沉孔与螺钉配合把高精度手动滑台固定在测试分析平台上方。

安装座上段外壁为正六边形，便于扳手嵌入使螺纹段甲旋入螺纹孔甲内；扣盖、座体通过螺钉安装。

螺钉与紧定螺钉错位布置，避免两者相互干涉。

柔顺环前方设有朝向柔顺环的摄像机，用于收集柔顺环的扭转变形时的视频资料。

薄壁易碎件作业机械手自适应柔顺特征测试分析平台还设有操作台，分别与柔顺机械手系统、两个高精度经纬仪、摄像机、应变片相连，读取柔顺机械手系统的输出参数、高精度经纬仪测量信息、摄像机传递的信息和柔顺环的力学性能变化，从而控制测试分析平台的工作过程；操作台上设有显示屏、按键；显示屏便于人机交流，按键可以输入测量柱在高精度手动滑台上水平偏移的量化值；

操作台配套有对应的测试分析系统，可以将柔顺机械手系统驱动功率、高精度手动滑台的水平偏移量、测量柱竖向偏转量、柔顺环的形变等参数自动关联计算，并分析评价柔顺环的自适应调节效果。

轴向基准线为四根，均布在测量柱上端，便于高精度经纬仪能够就近找到用于测量柱偏转程度测量的轴向基准线。

测量柱顶端设有台阶凸台；台阶凸台对应柔顺机械手的内部空隙；当薄壁易碎件插入测量柱上端时，柔顺机械手呈张开架势，台阶凸台先于测量柱一步进入薄壁易碎件内部，操作人员可以依靠台阶凸台使测量柱与薄壁易碎件进行初步定位和初步引导；随后测量柱进入薄壁易碎件内部与薄壁易碎件内壁配合；台阶凸台避让夹持薄壁易碎件的机械手插入柔顺机械手的内部空隙。

本实施例一的测试过程：

准备阶段：高精度手动滑台安装于测试分析平台上；安装座通过螺纹段甲旋入螺纹孔甲内；柔顺机械手系统位于安装座上方；安装座上段的扣盖把测量柱下端扣合在座体内，并通过螺钉紧固；测量柱上端向上穿过扣盖；轴向基准线正对高精度经纬仪；

设定偏移、偏转阶段：通过旋转螺旋测微计的把手，按照测试要求，使安装座在水平面上进行偏移，并记下两个方向上的偏移量，并把偏移量输入进操作台；可以根据测试要求，通过测量柱下端与安装座上端的球面副连接使测量柱进行一定程度的偏转并锁紧；高精度经纬仪对测量柱的偏转进行测量，并把测量所得的偏转量传递给操作台；

测试阶段：柔顺机械手系统夹持着薄壁易碎件下压，使薄壁易碎件扣在测量柱上方；随着薄壁易碎件相对测量柱的深入，柔顺环逐步发生形变或者扭转；柔顺环的形变或者扭转过程被摄像头记录并传递到操作台；应变片将柔顺环的力学性能改变情况传递给操作台；单个测试阶段主要是用于测试某个特定柔顺环能够承受的水平偏移范围或者竖向偏转范围；

分析阶段：依次更换多个柔顺环进行测试；各个柔顺环的外形尺寸或材质均有不同；操作台的分析系统保留有每次测试的水平偏移、竖向偏转、柔顺环的力学性能变化情况、柔顺机械手系统的输出参数和扭转过程录像；对这些记录进行归纳，可以同种材质相同外形不同尺寸的柔顺环的测试记录进行对比，也可以不同材质相同外形相同尺寸的柔顺环的测试记录进行对比；进而获得柔顺环的材质、外形、尺寸与相应的水平偏移、竖向偏转、柔顺机械手输出参数之间的相应规律，柔顺环的力学性能变化和扭转过程录像可以进行一定的指导参考；

同种材质相同外形不同尺寸的记录进行对比，可以得出相同材质、外形柔顺环的最优尺寸选择；

不同材质相同外形相同尺寸的记录进行对比，可以得出相同外形尺寸柔顺环的最优材质选择；

设计人员可以根据上述记录找到性价比最高的柔顺环材质、外形尺寸搭配。

实施例二：参见图1-9，实施例二与实施例一基本相同，相同之处不再赘述，不同之处是：测量柱上端呈上细下粗的台阶轴结构；测量柱上端的细轴外壁套装有测量套；测量套有不同的壁厚系列；每个测量套内径均与测量柱上端的细轴外径相匹配；各个测量套外径匹配相应的薄壁易碎件内壁；

当采用不同壁厚的测量套时，在测量套与薄壁易碎件内壁间将形成不同的配合精度，柔顺机械手系统在安装薄壁易碎件所需的负载将发生变化；

当柔顺机械手系统夹持薄壁易碎件，并安装在测量套的外表面时，二者之间将形成不同精度的孔轴配合。当测量套的轴线与薄壁易碎件的轴线之间的同轴度有较大的偏移或者圆环易碎件与测量圆柱套之间配合关系有较大的变化时，柔顺环将发生形变或者扭转；

实施例二的测试过程与实施例一的测试过程基本相同，相同之处不再赘述，不同之处是：

准备阶段，需根据薄壁易碎件内径尺寸在测量柱上端的细轴上套装相应的测量套；套装的测量套不同外径尺寸会形成与薄壁易碎件之间不同的装配性质，如间隙配合、过渡配合、过盈配合；

分析阶段，由于薄壁易损件不同配合性质会对柔顺环能够承受的水平偏移范围或竖向偏移范围的造成影响，需要某个特定基本内径尺寸的薄壁易损件，不断更换相应外径的测量套以与测量柱薄壁易损件内壁形成间隙配合、过渡配合、过盈配合，记录相应配合的水平偏移范围或竖向偏移范围的变化，再以应变片获得的柔顺环力学性能改变情况作为参考，以便于获得该尺寸薄壁易损件不同装配要求，对相应的柔顺环能够承受的水平偏移范围或者竖向偏转范围的规律。

Claims (6)

1.一种薄壁易碎件作业机械手自适应柔顺特征测试分析平台，包括柔顺机械手系统、高精度手动滑台、安装座、测量柱；柔顺机械手系统设于高精度手动滑台上方；柔顺机械手系统顶部设有柔顺环；高精度手动滑台能够水平两个方向精密移动；其特征在于，柔顺环安装有两块相互匹配的应变片；柔顺环前方设有朝向柔顺环的摄像机；高精度手动滑台顶部中心设有螺纹孔甲；安装座下端为与螺纹孔甲相匹配的螺纹段甲；

安装座上段通过球面副与测量柱相连；安装座上段设有球面内壁，包括由上而下相互固定的扣盖和座体；安装座上端圆周均布安装有三个以上紧定螺钉和与紧定螺钉配套的紧定螺钉孔；测量柱下端设有与球面内壁相匹配的球面外壁；紧定螺钉穿过紧定螺钉孔顶压在球面外壁上；

测量柱上端外壁与薄壁易碎件内壁相匹配；测量柱上端刻有两条相互垂直的轴向基准线；测试分析平台设有两个高精度经纬仪，分别对准测量柱上端的正面和侧面；两个高精度经纬仪从测量柱的正面和侧面，借助轴向基准线来量化测量柱的偏移或扭转程度；高精度手动滑台能够使测量柱在水平面上进行一定的偏离并进行量化记录。

2.根据权利要求1所述的薄壁易碎件作业机械手自适应柔顺特征测试分析平台，其特征在于：高精度手动滑台水平面的两个垂直方向上设有螺旋测微计的把手；

高精度手动滑台底部设有下沉孔；下沉孔与螺钉配合把高精度手动滑台固定在测试分析平台上方。

3.根据权利要求1所述的薄壁易碎件作业机械手自适应柔顺特征测试分析平台，其特征在于：安装座上段外壁为正六边形；扣盖、座体通过螺钉安装；螺钉与紧定螺钉错位布置。

4.根据权利要求1所述的薄壁易碎件作业机械手自适应柔顺特征测试分析平台，其特征在于：还设有操作台；操作台上设有显示屏、按键；操作台配套有对应的测试分析系统，可以将柔顺机械手系统驱动功率、高精度手动滑台的水平偏移量、测量柱竖向偏转量、柔顺环的形变参数自动关联计算，并分析评价柔顺环的自适应调节效果。

5.根据权利要求1所述的薄壁易碎件作业机械手自适应柔顺特征测试分析平台，其特征在于：测量柱上端呈上细下粗的台阶轴结构；测量柱上端的细轴外壁套装有测量套；测量套有不同的壁厚系列；每个测量套内径均与测量柱上端的细轴外径相匹配；各个测量套外径匹配相应的薄壁易碎件内壁；轴向基准线为四根，均布在测量柱上端的粗轴圆周面上。

6.根据权利要求1所述的薄壁易碎件作业机械手自适应柔顺特征测试分析平台，其特征在于：测量柱顶端设有台阶凸台；台阶凸台对应柔顺机械手的内部空隙。