CN113997065B - 一种基于多传感器的大型零部件孔轴自动装配对中方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于多传感器的大型零部件孔轴自动装配对中方法，利用高精度的激光测距传感器和靶标以解决装配精度及装配效率等问题，通过自动调节实现大型零部件的自动化装配。本发明提供的基于多传感器的大型零部件孔轴自动装配对中方法，适用于大型零部件孔轴的自动装配，解决了大型零部件传统装配中人为因素的干扰而导致装配质量不稳定等情况，不仅提高了装配精度、装配效率和装配稳定性，而且缩短了装配周期。

Description

一种基于多传感器的大型零部件孔轴自动装配对中方法

技术领域

本发明属于大型零部件孔轴装配技术应用相关的装配工艺领域，涉及一种基于多传感器的大型零部件孔轴自动装配对中方法。

背景技术

随着航天航空等领域的不断发展，许多相应的产品以及零部件的尺寸越来越大且装配精度要求越来越高。大型零部件孔轴高精度装配技术仍是飞机、火箭等大型产品装配过程中的工艺难点，其装配精度将直接影响到产品的使用情况，从而影响其性能及可靠性。因此，大型零部件孔轴装配尤为主要，而传统大型零部件孔轴装配过程中多采用人工装配，在这一过程中存在若干个由人为因素导致装配质量不稳定的问题，诸如装配精度低，装配效率低，劳动量大，装配稳定性低，装配周期长等缺点，这些问题都急需解决。

发明内容

针对大型零部件孔轴装配过程中存在的人为因素使得装配质量浮动较大及装配过程中人为装配可能导致磕碰的问题，本发明提供一种基于多传感器的大型零部件孔轴自动装配对中方法，利用高精度的激光测距传感器和靶标以解决装配精度及装配效率等问题，通过自动调节实现大型零部件的自动化装配。

本发明采用的技术方案是：一种基于多传感器的大型零部件孔轴自动装配对中方法，该方法包括如下步骤：

使用长焦镜头安装至工业相机上，传感器支架位于孔零件后端且与孔零件同轴设置，所述传感器支架上均匀分布四个激光测距传感器，其中四个均匀分布的激光测距传感器位于同一平面且与孔零件中心孔轴线距离相同，靶标贴附于轴零件端面且与轴零件同轴设置，所述靶标端面部分带有方形孔；

步骤a.提取靶标中心；

步骤b.提取轴面中心；

步骤c.轴线偏差测量与轴零件位姿调节。

进一步地，该步骤a中，提取靶标中心的具体过程包括：

1)开启靶标内置电源，靶标通过方形发光孔发光，将轴零件移动至工业相机能够通过孔零件中心孔采集靶标图像的位置。

2)通过图像处理技术提取靶标方形孔的顶点从而确定8个方形孔的具体位置，再计算出8个方形孔的中心位置，通过算法拟合出椭圆，从而提取出靶标的中心。

进一步地，该步骤b中，提取轴面中心的具体过程包括：

1)激光测距传感器在轴面上发射激光并实时获取距离数据，所述轴面为靶标轴面或轴零件轴面；

2)通过激光测距传感器获取的数据融合轴面直径大小判断轴面中心所在位置从而提出轴面中心点；

3)通过将图像处理结果得出的靶标中心点与轴面中心点相连接，获取到当前空间位置上轴零件的中心孔轴线。

进一步地，该步骤c中，轴线偏差测量与轴零件位姿调节的具体过程包括：

1)通过对轴零件中心孔轴线进行标定结合与孔零件的中心孔轴线数据可测量出轴零件与孔零件的中心孔轴线的偏差；

2)根据上述步骤所测量的偏差，将位姿偏差数据传递给装配工装，对轴零件的空间位姿进行调节；

3)判断孔零件与轴零件各自相对应的中心孔轴线位置的同轴情况是否满足装配的偏差要求，若不满足，则重复偏差测量与调节过程，若满足，则完成自动装配对中过程。

本发明的有益效果是：本发明提供的基于工业相机的大型零部件孔轴自动装配对中方法，适用于大型零部件孔轴的自动装配，解决了大型零部件传统装配中人为因素的干扰而导致装配质量不稳定等情况，不仅提高了装配精度、装配效率和装配稳定性，而且缩短了装配周期。

附图说明

图1为本发明一种大型零部件孔轴自动装配对中方法中工业相机、装配有传感器的孔零件、装配有靶标的轴零件排布的结构示意图。

图2为本发明一种大型零部件孔轴自动装配对中方法中装配有传感器的传感器支架的结构示意图。

图3为本发明一种大型零部件孔轴自动装配对中方法中靶标的结构示意图。

图4为本发明一种大型零部件孔轴自动装配对中方法的算法流程图。

其中：1.工业相机，2.长焦镜头，3.轴零件，4.传感器支架，5.激光测距传感器，6.靶标，7.轴零件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式来对本发明进行详细说明。

如图1所示，使用长焦镜头2安装至工业相机1上，传感器支架4位于孔零件3后端并与孔零件3同轴设置，靶标6贴附于轴零件7端面且与轴零件7同轴设置。

如图2所示，传感器支架4上均匀分布四个激光测距传感器5，四个激光测距传感器5位于同一平面且与距离孔零件3中心孔轴线相同，

如图3所示，所述靶标6端面部分带有方形孔，每个方形孔内均设置有光源，靶标6端面安装有挡光板，在拍摄时，显示出方形图案。

本发明提供了一种基于多传感器的大型零部件孔轴自动装配对中方法，如图2所示，应用本发明方法对大型零部件进行孔轴自动对中，执行以下步骤：

(1)利用靶标6端面特征提取靶标6中心，具体过程包括：

1)开启靶标6内置电源，靶标6通过方形发光孔发光，将轴零件7移动至工业相机1能够通过孔零件3中心孔采集靶标6图像的位置。

2)通过图像处理技术提取靶标6方形孔的顶点从而确定八个方形孔的具体位置，再计算出八个方形孔的中心位置，通过算法拟合出椭圆，从而提取出靶标6的中心。

(2)激光测距传感器5获取距离数据从而提取靶标6或轴零件7轴面中心，具体过程包括：

1)激光测距传感器5在轴面上发射激光并实时获取距离数据；

2)通过激光测距传感器5获取的数据融合轴面直径大小判断轴面中心所在位置从而提出轴面中心点；

3)通过将图像处理结果得出的靶标6中心点与轴面中心点相连接，获取到当前空间位置上轴零件7的中心孔轴线。

(3)结合上述步骤数据计算轴线偏差并对轴零件7进行空间位姿调节，具体过程包括：

1)通过对轴零件7中心孔轴线进行标定结合与孔零件3的中心孔轴线数据可测量出轴零件7与孔零件3的中心孔轴线的偏差；

2)根据上述步骤所测量的偏差，将位姿偏差数据传递给装配工装，对轴零件7的空间位姿进行调节；

3)判断孔零件3与轴零件7各自相对应的中心孔轴线位置的同轴情况是否满足装配的偏差要求，若不满足，则重复偏差测量与调节过程，若满足，则完成自动装配对中过程。

实施例

一种基于多传感器的大型零部件孔轴自动装配对中方法，工业相机1配合长焦镜头2获取与轴零件7贴合的靶标6端面特征，轴零件7初始位置通过装配工装调节置于工业相机1能完全识别到靶标6方形孔特征且激光测距传感器5能够检测轴面的位置，传感器支架4位于孔零件3后端且与孔零件3同轴设置，四个激光测距传感器5均匀分布在传感器支架4上。

如图4所示的孔轴自动装配对中的流程图，首先利用工业相机1获取靶标6图像，利用图像处理技术对工业相机1采集到的图像提取靶标6的中心点，同时，激光测距传感器5将采集到的数据传送给上位机，计算得出轴面的中心点，连接求得的轴面中心点以及靶标6中心点得到轴零件7的中心孔轴线，对比孔零件3的中心孔轴线得到偏差值，利用装配工装对轴零件7进行空间位姿调节以消除偏差值。

Claims (2)

1.一种基于多传感器的大型零部件孔轴自动装配对中方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

使用长焦镜头(2)安装至工业相机(1)上，传感器支架(4)位于孔零件(3)后端且与孔零件(3)同轴设置，所述传感器支架(4)上均匀分布四个激光测距传感器(5)，其中四个均匀分布的激光测距传感器(5)位于同一平面且与孔零件(3)中心孔轴线距离相同，靶标(6)贴附于轴零件(7)端面且与轴零件(7)同轴设置，所述靶标(6)端面部分带有方形孔，完成安装后进行以下步骤：

步骤a.提取靶标(6)中心：开启靶标(6)内置电源，靶标(6)通过方形发光孔发光，将轴零件(7)移动至工业相机(1)能够通过孔零件(7)中心孔采集靶标(6)图像的位置，通过图像处理技术提取靶标(6)方形孔的顶点从而确定8个方形孔的具体位置，再计算出8个方形孔的中心位置，通过算法拟合出椭圆，从而提取出靶标(6)的中心；

步骤b.提取轴面中心：激光测距传感器(5)在轴面上发射激光并实时获取距离数据，所述轴面为靶标(6)轴面或轴零件(7)轴面，通过激光测距传感器(5)获取的数据融合轴面直径大小判断轴面中心所在位置从而提出轴面中心点，通过将图像处理结果得出的靶标(6)中心点与轴面中心点相连接，获取到当前空间位置上轴零件(7)的中心孔轴线；

步骤c.轴零件(7)轴线偏差测量与位姿调节。

2.根据权利要求1所述的一种基于多传感器的大型零部件孔轴自动装配对中方法，其特征在于，所述步骤c中，轴零件(7)轴线偏差测量与位姿调节的具体过程包括：

1)通过对轴零件(7)中心孔轴线进行标定结合与孔零件(3)的中心孔轴线数据可测量出轴零件(7)与孔零件(3)的中心孔轴线的偏差；

2)根据上述步骤所测量的偏差，将位姿偏差数据传递给装配工装，对轴零件(7)的空间位姿进行调节；

3)判断孔零件(3)与轴零件(7)各自相对应的中心孔轴线位置的同轴情况是否满足装配的偏差要求，若不满足，则重复偏差测量与调节过程，若满足，则完成自动装配对中过程。