CN114406643B - 电器壳组装防错控制系统 - Google Patents

电器壳组装防错控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电器壳组装防错控制系统，涉及电器设备自动生产控制技术领域，其包括光发生器，其用于发出以指定倾角β照射电机主体结构的光束a；其中，感光单元，其用于接收密封压板相对距离电机主体结构靠近且靠近距离为指定距离d时密封压板下部端位置反射的光束a，并产生光感测信号；现场控制器，其与感应单元和机械臂对应的控制系统电连接，且用于接收光感测信号，根据光感测信号输出用于控制机械臂的调整指令和警示信息。本申请具有相对改善加工效率和减小成本的效果。

Description

电器壳组装防错控制系统
技术领域
本申请涉及电器设备自动生产控制技术领域，尤其是涉及一种电器壳组装防错控制系统。
背景技术
目前，为了提高生产加工效率，各类生产线均有选择引入自动化设备。以如图1所示的某一型号的高速电机为例，其组装即采用自动化机械实现。
如图1和图2所示，图中标号1为电机主体结构，2为一个电机主体结构1下部面上的一块密封压板。密封压板2的正面视图两端、两侧相似度极高，甚至可以认为无差异；其差异部位在背面，差异是Z状压条的相对两端的位置，Z状压条一端脱离密封压板2的端沿，称为非关联端；Z状压条的另一端贴近密封压板2的端沿，称为配合端。
在上述密封压板的组装过程中为了防止组装错误，采用的方式是：在机械臂抓取密封压板上料的过程中，控制机械臂从指定图像采集区经过并临停n秒，再基于图像识别结果转动机械臂卡爪，调整密封压板的朝向，以顺利配合后续自动打螺钉完成组装。
针对上述中的相关技术，发明人认为：机器视觉的引入一方面增加了成本，另一方面为中间停滞的时间延缓了加工效率，因此本申请提出一种新的技术方案。
发明内容
为了相对改善加工效率和减小成本，本申请提供一种电器壳组装防错控制系统。
本申请提供一种电器壳组装防错控制系统，采用如下的技术方案：
一种电器壳组装防错控制系统，包括：
光发生器，其用于发出以指定倾角β照射电机主体结构的光束a；其中，
感光单元，其用于接收密封压板相对距离电机主体结靠近且靠近距离为指定距离d时密封压板下部端位置反射的光束a，并产生光感测信号；
现场控制器，其与感应单元和机械臂对应的控制系统电连接，且用于接收光感测信号，根据光感测信号输出用于控制机械臂的调整指令和警示信息；
其中，密封压板的两端差异部位在背面，差异是Z状压条的相对两端的位置，Z状压条一端脱离密封压板的端沿，称为非关联端；Z状压条的另一端贴近密封压板的端沿，称为配合端。
可选的，所述光发生器被配置为：用于使光束a从电机主体结构有控制接口的一端倾斜朝向另一端入射；
所述感光单元配置为：用于接收Z状压条配合端或密封压板反射的光束a。
可选的，所述光发生器配置为：用于发出至少两种颜色的光束；所述现场控制器电连接于光发生器，且配置为：用于发送光色循环切换控制参数至光发生器；其中，光色循环切换控制参数包括切换间隔
Figure 275762DEST_PATH_IMAGE001
，
Figure 962702DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 568127DEST_PATH_IMAGE003
为Z状压条非关联端与密封压板同侧端头之间的间距，
Figure 33744DEST_PATH_IMAGE004
为机械臂抓取的密封压板下落速率。
可选的，所述感光单元配置为：用于接收经过棱镜结构折射后的光束a。
可选的，所述根据光感测信号输出用于控制机械臂的调整指令和警示信息，其包括：
获取机械臂对应的运行数据，得到实时的d；
基于光色循环切换控制参数，建立光色-距离d-光感测信号的一一对应关系，得到感测变化规律数据；
比对感测变化规律数据和预设的标准数据，如果相同，则结束；如果否，则现场控制器根据比对结果执行预设调整逻辑。
可选的，所述调整逻辑包括：
记起始光感测信号对应的距离为d’，如果 d’大于标准数据起始的d，则判定为密封压板靠近Z状压条配合端的一端过量，并输出配合端过量警示信息；如果d’小于标准数据起始的d，则判定为密封压板靠近Z状压条非关联端的一端过量，并输出非关联过量警示信息。
可选的，所述调整逻辑还包括：
当密封压板判定为靠近Z状压条配合端的一端过量或靠近Z状压条非关联端的一端过量，则根据d’查找预设的数据库，确定对应的过量值；其中，数据库预存验证所得d’与过量值的关联数据；
赋值过量值为机械臂的X轴移动调整量，且根据密封板靠近Z状压条配合端的一端过量或靠近Z状压条非关联端的一端过量确定调整方向，汇总作为本次调整指令对应的调整参数。
可选的，所述调整逻辑还包括：
当密封压板判定为未过量，则将感测变化规律数据与密封压板180°反转时的标准数据比对，如果相同，则确定机械臂卡爪转动180°为本次调整指令对应的调整参数，如果否，则发出角度偏移警示信息。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：现场控制器可以根据感光单元反馈的密封压板反射光束a的特征来辨别密封压板朝向是否正确；由于该过程在机械臂抓取密封压板下落至电机主体结构的过程中即可完成，光电反馈响应即可，不存在机器视觉的图像采集停顿需求和和图像识别延迟，所以更为快速，且可以相对减小成本。
附图说明
图1是本申请所应用的电机的局部爆炸示意图；
图2是本申请所应用的电机的密封压板的结构示意图；
图3是本申请的系统架构及光路走向示意图。
附图标记说明：1、电机主体结构；2、密封压板。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种电器壳组装防错控制系统。
参照图3，电器壳组装防错控制系统包括：
光发生器，其用于发出以指定倾角β照射电机主体结构1的光束a；其中，
感光单元，其用于接收密封压板2相对距离电机主体结构1靠近且靠近距离为指定距离d时密封压板下部反射的光束a，并产生光感测信号；
现场控制器，其与感光单元和机械臂对应的控制系统电连接，且用于接收光感测信号，根据光感测信号输出用于控制机械臂的调整指令和警示信息。
可以理解的是，上述机械臂即本背景中所述用于抓取密封压板2，将其送至电机主体结构1对应位置做自动化组装的设施。另，根据现有技术可知，机械臂的控制一般为闭环控制，因此可以通过其获取机械臂的运行数据，以此计算机械臂的位置和姿态，以配合本申请实现相应防错效果。
在本申请的一个实施例中，上述光发生器可选用激光发射器模组。
激光发射器模组的发射头优先布设于电机主体结构1有控制接口的一端的上方，用于发出一倾斜向下入射的光束a。在本实施例中，光束a的入射角β以43°为例。光束a照射至电机主体结构1上配合密封压板2的区域后，被倾斜向上反射。
之所以做上述激光入射设置，是因为从附图可知，在激光从上述位置入射时可以恰好形成一个“V”结构的光路，使得有一个阶段密封压板2位于“V”结构内，而随着密封压板2的下移一端又逐渐脱离“V”结构。这一特征，使得现场控制器的防错调整逻辑可以此为基础达到更多效果。后续实施例有详细描述，此处不再赘述。
在密封压板2未左右偏移，只是两端朝向有错误的前提下：
1）、在密封压板2未朝向电机主体结构1下落至距离d（实际测验值）之前，电机主体结构1反射的光束a直接向上，无法被预布设的感光单元所接收。
2）、在密封压板2未朝向电机主体结构1下落至距离d（实际测验值）之后，电机主体结构1反射的光束a照射于密封压板2的下部，且再次被反射，之后被预布设于反射光路上的感光单元接收。
因为密封压板2的下部两端存在差异，一端与Z状压条的端沿平齐，一端与Z状压条的端头脱离，所以从距离d开始，两端朝向相反的密封压板2反射后的光束a的光路存在差异，因此可以基于此特征来识别机械臂抓取的密封压板2的朝向是否正确，满足后续防错设置需求。
在本申请的一个实施例中，感光单元可选择光谱分析设备，即光谱分析设备的接收头被预布设于前述2）所述情况下光束a的光路，以产生感测信号。
可以理解的是，在用户对感测信号的要求相对较低的情况下，感光单元可选用激光对射单元的接收头即可，以降低成本。
上述接收头至少有两个，一个对应的是密封压板2端部朝向正确时反射的光束a的光路，另一个对应的是密封压板2端部朝向错误时反射的光束a的光路；两个接收头一上，一下分布。
根据上述可知，现场控制器可以根据光感测信号绑定的接收单位来判别密封压板的朝向，并基于此输出用于控制机械臂的调整指令和警示信息。由于该过程在机械臂抓取密封压板2下落至电机主体结构1的过程中即可完成，光电反馈响应即可，不存在机器视觉的停顿需求和和图像识别延迟，所以更为快速，且可以相对减小成本。
在本申请的一个实施例中，上述光发生器配置为：用于发出至少两种颜色的光束。
需要注意的是，此时若选用的激光发射器模组的滤光片/光栅不可切换，光发生器需更换为：RGB灯源一类，且RGB灯源的前方固定一遮光屏，屏上开一小孔通过小孔发出光束a；同时，在必要时，小孔内置透镜。
本申请中以光发生器可发出红、绿两种颜色的光束a为例。
光发生器通过适配的驱动控制器电连接于现场控制器，现场控制器可为MCU集成板或计算机一类，以便对光发生器做控制。具体地，现场控制器配置为：用于发送光色循环切换控制参数至光发生器（驱动控制器）；其中，光色循环切换控制参数包括切换间隔
Figure 948479DEST_PATH_IMAGE001
，
Figure 374912DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 643082DEST_PATH_IMAGE003
为Z状压条的非关联端与密封压板同侧端头之间的间距，
Figure 323725DEST_PATH_IMAGE004
为机械臂抓取的密封压板下落速率。
进一步的，为增强光感测信号的辨识性，本申请的感光单元的前侧布设一个棱镜结构，即光束a折射后再被接收。
可以理解的是，因为此时有两种颜色光束a，且感光单元前方又有棱镜结构（不同颜色光折射不同），所以端部朝向正确的密封压板2从距离d开始，至少匹配两个感光单元的接收头；端部朝向错误的密封压板2从距离d开始，也至少匹配两个接收头。
上述光色循环切换控制参数中的切换间隔
Figure 425673DEST_PATH_IMAGE001
设置，是为了保证密封压板2的端头朝向不同时，在差异距离部分两种灯色可以至少出现一次明显差异，如密封压板2的端头朝向正确时，红色光束a落在密封压板2的下表面的Z状压条配合端上，而端头朝向不正确时，红色光束a落在密封压板2的下表面的非Z状压条上，由此以差异性点位反射的光束a。
又因为不同接收头传回的信号系统会有不同标记，因此，可以清楚的得知上述设置可以使得：不同姿态的密封压板2下落至距离d开始对应的光感测信号存在不同的规律。
在本申请的一个实施例中，根据光感测信号输出用于控制机械臂的调整指令和警示信息，其包括：
S101、获取机械臂对应的运行数据，得到实时的d；
S102、基于光色循环切换控制参数，建立光色-距离d-光感测信号的一一对应关系，得到感测变化规律数据。
可以理解的是，由上述可知，d为范围值或多个数值，非单一固定值，以产生规律数据。
S103、比对感测变化规律数据和预设的标准数据，如果相同，即密封压板2的端部朝向正确，则结束；如果否，则现场控制器根据比对结果执行预设调整逻辑。
关于调整逻辑，具体地：
记起始光感测信号（一次密封压板2组装的第一次信号）对应的距离为d’，如果 d’大于标准数据起始的d，则判定为密封压板2靠近Z状压条配合端的一端过量（密封压板2右偏移），并输出配合端过量警示信息；如果d’小于标准数据起始的d，则判定为密封压板2靠近Z状压条非关联端的一端过量（密封压板2左偏移），并输出非关联过量警示信息。
上述即为基于前述“V”结构的达到的功效，即，本申请不仅仅只是用作判别密封压板2端头朝向错误，还可以对其端头偏移做判定。
进一步的，上述调整逻辑还包括：
当密封压板2判定为靠近Z状压条配合端的一端过量或靠近Z状压条非关联端的一端过量，则根据d’查找预设的数据库，确定对应的过量值；其中，数据库预存验证所得d’与过量值的关联数据；
赋值过量值为机械臂的X轴（图中左右向）移动调整量，且根据靠近Z状压条配合端的一端过量或靠近Z状压条非关联端的一端过量确定调整方向，汇总作为本次调整指令对应的调整参数。
根据上述本申请在判定密封压板2左右偏移后，还进一步的分析得到偏移量，并根据偏移量设置机械臂的调整参数，使下落至电机主体结构1上的密封压板2能够左右位置对齐，保障组装效果。
对于密封压板2端头朝向反向的调整，调整逻辑具体地：
当密封压板2判定为未过量，则将感测变化规律数据与密封压板2进行180°反转（水平转动，非竖平面）时的标准数据比对，如果相同，则确定机械臂卡爪转动180°为本次调整指令对应的调整参数，如果否，则发出角度偏移警示信息。
需要注意的是，当密封压板2的宽度向有误差允许，且默认机工件角度偏移不会过度时，发出上述角度偏移警示信息后，机械臂当前次的组装动作不停止；否则，上述角度偏移警示信息后输出机械臂动作中止指令作为调整指令。
上述警示信息可以通过连接于现场控制器的报警器或显示器展示。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电器壳组装防错控制系统，其特征在于，包括：
光发生器，其用于发出以指定倾角β照射电机主体结构（1）的光束a；其中，
感光单元，其用于接收密封压板（2）相对距离电机主体结构（1）靠近且靠近距离为指定距离d时密封压板（2）下部端位置反射的光束a，并产生光感测信号；
现场控制器，其与感应单元和机械臂对应的控制系统电连接，且用于接收光感测信号，根据光感测信号输出用于控制机械臂的调整指令和警示信息；
其中，密封压板（2）的两端差异部位在背面，差异是Z状压条的相对两端的位置，Z状压条一端脱离密封压板（2）的端沿，称为非关联端；Z状压条的另一端贴近密封压板（2）的端沿，称为配合端。
2.根据权利要求1所述的电器壳组装防错控制系统，其特征在于：所述光发生器被配置为：用于使光束a从电机主体结构（1）有控制接口的一端倾斜朝向另一端入射；
所述感光单元配置为：用于接收Z状压条配合端或密封压板反射的光束a。
3.根据权利要求1所述的电器壳组装防错控制系统，其特征在于：所述光发生器配置为：用于发出至少两种颜色的光束；
所述现场控制器电连接于光发生器，且配置为：用于发送光色循环切换控制参数至光发生器；其中，光色循环切换控制参数包括切换间隔
Figure 322659DEST_PATH_IMAGE001
，
Figure 708641DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为Z状压条非关联端与密封压板（2）同侧端头之间的间距，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为机械臂抓取的密封压板（2）下落速率。
4.根据权利要求3所述的电器壳组装防错控制系统，其特征在于：所述感光单元配置为：用于接收经过棱镜结构折射后的光束a。
5.根据权利要求4所述的电器壳组装防错控制系统，其特征在于： 所述根据光感测信号输出用于控制机械臂的调整指令和警示信息，其包括：
获取机械臂对应的运行数据，得到实时的d；
基于光色循环切换控制参数，建立光色-距离d-光感测信号的一一对应关系，得到感测变化规律数据；
比对感测变化规律数据和预设的标准数据，如果相同，则结束；如果否，则现场控制器根据比对结果执行预设调整逻辑。
6.根据权利要求5所述的电器壳组装防错控制系统，其特征在于：所述调整逻辑包括：
记起始光感测信号对应的距离为d’，如果 d’大于标准数据起始的d，则判定为密封压板（2）靠近Z状压条配合端的一端过量，并输出配合端过量警示信息；如果d’小于标准数据起始的d，则判定为密封压板（2）靠近Z状压条非关联端的一端过量，并输出非关联过量警示信息。
7.根据权利要求6所述的电器壳组装防错控制系统，其特征在于：所述调整逻辑还包括：
当密封压板（2）判定为靠近Z状压条配合端的一端过量或靠近Z状压条非关联端的一端过量，则根据d’查找预设的数据库，确定对应的过量值；其中，数据库预存验证所得d’与过量值的关联数据；
赋值过量值为机械臂的X轴移动调整量，且根据靠近Z状压条配合端的一端过量或靠近Z状压条非关联端的一端过量确定调整方向，汇总作为本次调整指令对应的调整参数。
8.根据权利要求7所述的电器壳组装防错控制系统，其特征在于：所述调整逻辑还包括：
当密封压板（2）判定为未过量，则将感测变化规律数据与密封压板（2）180°反转时的标准数据比对，如果相同，则确定机械臂卡爪转动180°为本次调整指令对应的调整参数，如果否，则发出角度偏移警示信息。
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