CN116237754A - 车门自动装配系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆技术领域，具体提供一种车门自动装配系统，旨在解决现有的车门仍需要人工装配的问题。为此目的，本发明的车门自动装配系统包括车门传输机构、车门抓取搬运机构、车门拧紧机构、车门对中机构、车门装配机构；车门传输系统用于传输车门；车门抓取搬运机构用于抓取传输系统上的车门并将车门输送至车门对中系统；车门对中机构用于对车门进行对中矫正；车门装配机构用于抓取车门对中机构上的车门并将车门装配到车身上；车门拧紧机构用于将螺栓穿过车门上的铰链并拧到车身上，以使车门固定到车身上。本发明通过上述装置实现车门的自动安装，同时保证了这种装配的合格率，因此，降低了装配过程中的人力成本及对技能人员的依赖性。

Description

车门自动装配系统

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，具体提供一种车门自动装配系统。

背景技术

随着汽车工业的发展，传统的汽车制造技术有了新的需求。现阶段，在车门装配的生产线上，虽然机器人视觉自动抓取技术、AGV自动传输技术、机器人视觉引导装配技术、机器人自动拧紧技术等已经广泛应用，但是，由于在车门到车身的装配过程中的车门尺寸的重复精度、铰链打紧的重复精度和车身制造的重复精度要求较高，同时对车门的控制难度较大，因此，在采用上述技术的组合的情况下车门的安装稳定性以及装配合格率仍然很低，所以现阶段的车门装配仍停留在人工装配阶段。

相应地，本领域需要一种新的车门自动装配系统来解决现有的车门仍需要人工装配的问题。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，即，解决现有的车门仍需要人工装配的问题。

在第一方面，本发明提供一种车门自动装配系统，所述车门自动装配系统包括车门传输机构、车门抓取搬运机构、车门对中机构、车门装配机构和车门拧紧机构；所述车门传输机构用于传输车门；所述车门抓取搬运机构用于抓取所述车门传输机构上的所述车门并将所述车门输送至所述车门对中机构；所述车门对中机构用于对所述车门进行对中矫正；所述车门装配机构用于抓取所述车门对中机构上的所述车门并将所述车门装配到车身上；所述车门拧紧机构用于将螺栓穿过所述车门上的铰链并拧到所述车身上，以使所述车门固定到所述车身上。

在上述的车门自动装配系统的优选技术方案中，所述车门自动装配系统还包括降级上料机构，所述降级上料机构用于定位及传输所述车门。

在上述的车门自动装配系统的优选技术方案中，所述降级上料机构包括上料底座、基准板和定位导向组件，所述定位导向组件设置在所述基准板上，所述基准板设置在所述上料底座上，所述上料底座设置成能够带动所述基准板和所述定位导向组件移动，所述定位导向组件用于将所述车门引导至所述基准板上的设定位置，并固定在所述基准板上。

在上述的车门自动装配系统的优选技术方案中，所述车门抓取搬运机构包括搬运机器人以及与所述搬运机器人的执行部件相连接的抓手，所述抓手上设置有吸附单元和相机单元，所述吸附单元包括安装板、带锁气缸和吸盘组件，所述安装板安装在所述抓手上，所述带锁气缸的一端安装在安装板上，所述带锁气缸的另一端设置有活塞杆，所述活塞杆与所述吸盘组件连接。

在上述的车门自动装配系统的优选技术方案中，所述车门对中机构包括对中机构底座，所述对中机构底座上设有顶升装置、导向支撑单元、铰链矫正单元，所述顶升装置用于顶住所述车门并带动所述车门竖向移动，所述导向支撑单元分布在所述顶升装置周向外围，所述导向支撑单元对所述车门竖向移动进行导向和支撑，所述铰链矫正单元与所述车门上的铰链对应设置，所述铰链矫正单元用于对所述铰链进行矫正。

在上述的车门自动装配系统的优选技术方案中，所述导向支撑单元包括导向支撑安装座、压臂、导向块、支撑块，所述导向支撑安装座的底部安装在所述对中机构底座上，所述压臂远离所述顶升装置的一端为外端、靠近所述顶升装置的一端为内端，所述压臂的外端通过铰接轴转动安装在所述导向支撑安装座上，所述压臂能绕着铰接轴上下翻转，所述支撑块和所述导向块呈内外排列的设置在所述压臂的内端，所述导向块顶部高于所述支撑块顶部，所述导向支撑单元的所述导向块的内侧壁对所述车门竖向移动进行导向，所述导向支撑单元的所述支撑块的顶部对向下移动到位的所述车门进行支撑。

在上述的车门自动装配系统的优选技术方案中，所述车门拧紧机构包括拧紧机器人及与所述拧紧机器人执行部件相连的拧紧框架，所述拧紧框架上设有能调整间距的固定式拧紧单元和活动式拧紧单元，所述固定式拧紧单元和所述活动式拧紧单元均包括并排设置的两个拧紧组件，每个所述拧紧组件包括安装支架和拧紧工具，所述安装支架连接在所述拧紧框架上，所述拧紧工具安装在所述安装支架上，所述固定式拧紧单元的两个所述拧紧工具的工作端的轴心线呈空间异面设置，所述活动式拧紧单元的两个所述拧紧工具的工作端的轴心线也呈空间异面设置。

在上述的车门自动装配系统的优选技术方案中，所述车门装配机构包括定位机器人和与所述定位机器人执行部件相连接的定位抓具，所述定位抓具上设有吸附组件、矫正防掉单元和视觉引导单元；所述吸附组件包括吸盘部和吸盘支撑部，所述吸盘部和所述吸盘支撑部分别安装在所述定位抓具上，所述吸盘支撑部位于所述吸盘部外围；所述矫正防掉单元包括驱动臂、矫正防掉块、驱动机构，所述驱动机构安装在所述定位抓具上，所述驱动臂的一端安装在所述驱动机构的输出端上，所述驱动臂的另一端安装有所述矫正防掉块，所述驱动机构能够带动所述驱动臂翻转摆动，从而带动所述矫正防掉块一起翻转摆动。

在上述的车门自动装配系统的优选技术方案中，所述车门传输机构包括自动引导小车和存储组件，所述存储组件包括设于所述自动引导小车上端面的底板、以及设于所述底板一侧的限位挡板，所述底板和所述限位挡板上分别设有限位结构，所述车门通过所述限位结构存储在所述底板上。

在上述的车门自动装配系统的优选技术方案中，所述车门自动装配系统还包括车门吸平机构，所述车门吸平机构用于吸平所述车门，所述车门吸平机构包括吸平机构底座、浮动块、吸附部、吸附支撑部，所述浮动块浮动地连接在所述吸平机构底座上且能相对于所述吸平机构底座沿直线方向弹性浮动，所述吸附部和所述吸附支撑部分别安装在所述浮动块上，且所述吸附支撑部位于所述吸附部外围，所述吸附支撑部贴合在所述车门或所述车身的表面用于对所述吸附部的工作端进行支撑。

在采用上述技术方案的情况下，本发明能够通过车门传输机构将车门传输到待抓取位置，之后通过车门抓取搬运机构抓取车门并将车门放置到车门对中机构上，车门对中机构对车门进行对中并对车门上的铰链进行矫正后被车门装配机构抓取至车身前，在对车门与车身进行定位与匹配后利用车门拧紧机构将螺栓穿过车门的铰链后拧到车身上，上述过程实现了车门的自动装配，从而降低了人工成本并降低了车门装配的过程中对技术人员的依赖。

附图说明

下面结合附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1是本发明的车门自动装配系统的示意图；

图2是本发明的车门自动装配系统的车门传输机构的结构示意图；

图3是本发明的车门自动装配系统的车门抓取搬运机构的结构示意图；

图4是本发明的车门自动装配系统的车门抓取搬运机构的吸附单元的结构示意图；

图5是本发明的车门自动装配系统的车门对中机构的结构示意图；

图6是本发明的车门自动装配系统的车门对中机构的导向支撑单元的结构示意图；

图7是本发明的车门自动装配系统的车门对中机构的铰链矫正单元的结构示意图；

图8是本发明的车门自动装配系统的车门装配机构夹持车门的示意图；

图9是本发明的车门自动装配系统的车门装配机构的结构示意图；

图10是本发明的车门自动装配系统的车门装配机构的矫正防掉单元的结构示意图；

图11是本发明的车门自动装配系统的车门拧紧机构的结构示意图；

图12是本发明的车门自动装配系统的车门拧紧机构的拧紧工作示意图；

图13是图12中A处的放大图；

图14是本发明的车门自动装配系统的车门吸平机构的结构示意图；

图15是本发明的车门自动装配系统的降级上料机构的结构示意图；

图16是图15中B处的放大图；

图17是本发明的车门自动装配系统在车门上的测点位置示意图；

图18是本发明的车门自动装配系统在车身上的测点位置示意图。

附图标记列表：

1、车门自动装配系统；11、车门传输机构；111、自动引导小车；112、存储组件；1120、底板；1121、限位槽；1122、限位挡板；1123、限位杆；12、车门抓取搬运机构；120、抓手；121、吸附单元；1211、安装板；1212、带锁气缸；1213、活塞杆；1214、吸盘组件；122、相机单元；13、车门对中机构；131、对中机构底座；132、顶升装置；133、导向支撑单元；1331、导向支撑安装座；1332、压臂；1333、导向块；1334、支撑块；134、铰链矫正单元；1341、矫正气缸；1342、矫正架；1343、固定矫正块；1344、活动矫正块；14、车门装配机构；141、定位抓具；1410、吸附组件；1411、矫正防掉单元；1412、驱动臂；1413、矫正防掉块；1414、驱动机构；142、视觉引导单元；15、车门拧紧机构；150、拧紧框架；151、活动式拧紧单元；1511、活动式第一拧紧组件；1512、活动式第二拧紧组件；152、固定式拧紧单元；1521、固定式第一拧紧组件；1522、固定式第二拧紧组件；16、车门吸平机构；161、吸附支撑部；162、吸平机构底座；163、浮动块；164、吸附部；17、降级上料机构；171、上料底座；172、基准板；AB、基准板底边；AC、基准板侧边；CD、基准板顶边；173、定位导向组件；1731、导向轮组；1731a、固定板；1731b、环形凹槽；1731c、转动轮；1732、夹持组件；1732a、第一定位夹具；1732b、第二定位夹具；174、传动轮；175、导轨；2、车门；21、铰链；211、外侧铰链安装孔；212、内侧铰链安装孔；213、车门侧螺栓；3、车身。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-18所示，为解决现有的车门2仍需要人工装配的问题，如图1所示，本发明的车门自动装配系统1包括车门传输机构11、车门抓取搬运机构12、车门对中机构13、车门装配机构14、车门拧紧机构15，以下将具体介绍车门自动装配系统1的工作过程。

如图2所示，车门传输机构11包括自动引导小车111和存储组件112，存储组件112包括设于自动引导小车111上端面的底板1120、以及设于底板1120一侧的限位挡板1122，底板1120和限位挡板1122上分别设有限位结构，优选地，将底板1120上的限位结构设置为限位槽1121，将限位挡板1122上的限位结构设置为限位杆1123，车门2通过限位槽1121限制在底板1120上。

一般情况下，车门2在被传送至车门传输机构11之前，会经过车门2生产线上的打码系统(图中未示出)，从而使每个车门2上都有自己的信息码，之后在已经附有信息码的车门2上安装铰链21，在装配完铰链21之后将与车身3匹配的车门2放置到位于取料位的存储组件112上，车门2被放置在存储组件112的底板1120上，并通过底板1120上的限位槽1121、限位杆1123和限位挡板1122共同限制车门2的运动，限位槽1121限制车门2下端的运动，限位挡板1122及限位杆1123限制车门2上端侧部的运动，上述结构配合设置实现车门2在存储组件112上的限位。在系统已经识别到存储组件112装满车门2后，自动引导小车111将存储组件112运输至上料位，以方便后续的车门抓取搬运机构12抓取车门2。当存储组件112上的车门2被抓取完全后，系统会将存储组件112上已经没有剩余车门2的信息传递给自动引导小车111，自动引导小车111会把存储组件112输送至取料位，之后再将装满车门2的存储组件112将其输送至取料点，如此反复。

在车门2被车门传输机构11输送到取料点之后，需要车门抓取搬运机构12抓取，如图3-4所示，车门抓取搬运机构12包括搬运机器人(图中未示出)以及与搬运机器人的执行部件相连接的抓手120，抓手120上设置有吸附单元121和相机单元122(如图3中所示)，如图4所示，吸附单元121包括安装板1211、带锁气缸1212和吸盘组件1214，安装板1211安装在抓手120上，带锁气缸1212的一端安装在安装板1211上，带锁气缸1212的另一端的活塞杆1213与吸盘组件1214连接。

在车门2被车门传输机构11输送到取料位时，车门抓取搬运机构12接收到抓取车门2的信号，此时，搬运机器人带动抓手120将相机单元122引导至拍照位置，相机单元122对存储组件112上的车门2的四个角部位置进行拍照采集以确定车门2的抓取点，在确定好之后，将信息传递给搬运机器人从而引导搬运机器人带动吸附单元121抓取车门2，优选地，吸附单元121均匀分布在抓手120的四个角上，可以使相机单元122存在视觉引导的偏差时，吸附单元121能够进行最大限度的伸缩从而保证降低视觉引导偏差的影响。吸附单元121包括安装板1211、带锁气缸1212和吸盘组件1214，安装板1211安装在抓手120上，在相机单元122拍照并确定抓取点后，向带锁气缸1212内进气从而将活塞杆1213向靠近车门2的方向推出，相应地，活塞杆1213将与其连接吸盘组件1214向车门2的方向推出，当吸盘组件1214到达抓取点后，控制活塞杆1213两侧不再产生压力，活塞杆1213处于自由状态，为了保证吸盘组件1214的吸盘达到真空状态，搬运机器人带动整个抓手120向靠近车门2的方向继续移动，由于吸盘组件1214吸持的车门2表面存在高低差时，最先贴合车门2表面的吸盘组件1214已经呈真空状态并吸附住车门2，呈真空状态的吸盘组件1214被车门2阻挡住不能再继续前进，由于搬运机器人带着抓手120持续向车门2靠近，吸附住车门2的吸盘组件1214对应的活塞杆1213向带锁气缸1212的方向运动，以为其他吸盘组件1214留出运动空间，之后其他吸盘组件1214也逐一与车门2表面贴合并成功吸附车门2，在检测到各吸附组件1410的真空度均达到了设定真空度时，搬运机器人停止运动，带锁气缸1212将活塞杆1213的位置进行锁定从而将各个吸盘组件1214锁在当前位置，通过抓手120将车门2取出。将车门2取出后，搬运机器人将车门2搬运到车门对中机构13上。

需要说明的是，搬运机器人带动抓手120将相机单元122引导至拍照位置，上述中的拍照位置可以为提前设定的位置，即抓手120每次都停在一个位置进行拍照从而确定车门2的四个角部的位置，还可以是在抓手120上设置测距传感器，通过测距传感器检测抓手120与待测车门2之间的距离，检测到抓手120与待测车门2之间的距离达到设定值时，此时的位置为拍照位置，停止抓手120的运动，控制相机单元122对车门2的四个角部位置进行拍照，拍照位置的设定方式并不是限制性的，以上均在本发明的保护范围之内。另外还需要说明的是，相机单元122可以对车门2的四个角部位置进行拍照采集以便后续的抓取，相机单元122还可以对车门2的其他位置进行拍照采集，例如车门2边缘的位置，还可以根据本领域技术人员的需求进行设置，以上均在本发明的保护范围之内。

车门抓取搬运机构12将车门2从车门传输机构11上抓取完成后将车门2放置到车门对中机构13上，如图5-7所示，车门对中机构13包括对中机构底座131，对中机构底座131上设有顶升装置132、导向支撑单元133、铰链矫正单元134，如图5所示，顶升装置132用于顶住车门2并带动车门2竖向移动，导向支撑单元133分布在顶升装置132周向外围，导向支撑单元133对车门2竖向移动进行导向和支撑，铰链矫正单元134优选为两个，两个铰链矫正单元134与车门2上的铰链对应设置，铰链矫正单元134用于对铰链进行矫正。如图6所示，导向支撑单元133包括导向支撑安装座1331、压臂1332、导向块1333、支撑块1334，导向支撑安装座1331的底部安装在对中机构底座131上，压臂1332远离顶升装置132的一端为外端、靠近顶升装置132的一端为内端，压臂1332的外端通过铰接轴转动安装在导向支撑安装座1331上，压臂1332能绕着铰接轴上下翻转，支撑块1334和导向块1333呈内外排列的设置在压臂1332的内端，导向块1333顶部高于支撑块1334顶部，导向支撑单元133的导向块1333的内侧壁对车门2竖向移动进行导向，导向支撑单元133的支撑块1334的顶部对向下移动到位的车门2进行支撑。

车门抓取搬运机构12携车门2至该车门对中机构13的上方，当车门2位于顶升装置132的上方时，车门抓取搬运机构12的抓手120释放车门2并离开，通过顶升装置132支撑车门2。顶升装置132可以上下运动，一般情况下，顶升装置132通过气缸驱动实现上下运动，在气缸的驱动下，顶升装置132携车门2一起下降，在下降过程中，顶升装置132周围的多个导向支撑单元133的导向块1333内侧形成的导向面与车门2的外边缘接触从而对车门2的下降进行导向，多个导向块1333的设置还能保证车门2周向位置的稳定性，防止车门2在竖向移动过程中沿周向旋转，当车门2下降到位时，由多个导向支撑单元133的支撑块1334的顶部对车门2进行支撑。当检测到车门2已经到位后，铰链矫正单元134接收到检测信号并进行铰链矫正动作。如图7所示，铰链矫正单元134包括矫正气缸1341、矫正架1342、固定矫正块1343和活动矫正块1344，矫正架1342滑动安装在对中机构底座131上，固定矫正块1343固定安装在矫正架1342上，活动矫正块1344活动安装在矫正架1342上且能相对于矫正架1342翻转，矫正气缸1341的缸体安装在矫正架1342上，活动矫正块1344固定安装在矫正气缸1341的上。通过矫正气缸1341控制活动矫正块1344翻转，使活动矫正块1344和固定矫正块1343分别夹在车门2的铰链21的铰链板的上下两侧从而实现铰链21的矫正。铰链矫正单元134的矫正架1342水平滑动，从而能够调整两个铰链矫正单元134的间距，进而能满足不同车型的车门2上两个铰链21间距变化的需求。导向支撑单元133的设置保证了放件过程中的平稳性及精准性，避免了放件过程中车门2被刮蹭或变形，在检测铰链21姿态也到位后，整个车门2自身的姿态以及车门2上铰链21的姿态均符合要求。此时将车门2自身姿态与铰链21姿态符合要求的信号传递给车门装配机构14，后续通过车门装配机构14抓取车门2，当车门装配机构14运动至取件位时，铰链矫正单元134打开，车门2被抓取离开后，进入下一步的车门2自动安装工序。

如图8-10所示，车门装配机构14包括定位机器人(图中未示出)和与定位机器人执行部件相连接的定位抓具141，如图9所示，定位抓具141上设有吸附组件1410、矫正防掉单元1411和视觉引导单元142，吸附组件1410包括吸盘部和吸盘支撑部，吸盘部和吸盘支撑部分别安装在定位抓具141上，吸盘支撑部位于吸盘部外围，如图10所示，矫正防掉单元1411包括驱动臂1412、矫正防掉块1413、驱动机构1414，驱动机构1414安装在定位抓具141上，驱动臂1412的一端安装在驱动机构1414的输出端上，驱动臂1412的另一端安装有矫正防掉块1413，驱动机构1414能够带动驱动臂1412翻转摆动，从而带动矫正防掉块1413一起翻转摆动。

在车门2及铰链21被定位及矫正完成后，定位机器人带动定位抓具141运动至车门对中机构13的车门2旁，使全部吸附组件1410的吸盘部吸气直至吸合车门2，待全部吸盘部均吸附车门2后，矫正防掉单元1411开始动作带动各个矫正防掉块1413向内翻转夹持住车门2的上下两端，完成取件。之后由定位机器人带动定位抓具141携带车门2运动至车身3拍照位置处，由视觉引导单元142对车身3及车门2的测点进行拍照或扫描，并计算车门2与车身3坐标系偏差值，定位机器人根据接收到坐标系偏差值后带动车门2移动，从而调整车门2相对车身3的位置，直至车门2运动至扣合车身3的目标位置时，定位机器人停止运动。

为了方便介绍车门2与车身3上的测点，在图17和图18中建立XYZ坐标系，XYZ坐标系指的是车辆坐标系，当车辆在水平路面上处于静止状态，X轴平行于地面指向车辆后方，Z轴通过汽车质心指向上方，Y轴指向驾驶员的右侧，则XY面(也称为Z面)指的是垂直于Z轴的平面，XZ面(也称为Y面)指的是垂直于Y轴的平面，YZ面(也称为X面)指的是垂直于X轴的平面：

图17、图18中所示的测点为视觉引导单元142的测点位置，R1-R6为车门2侧测点，D1-D6为车身3侧测点，车身3侧测点D1-D6于车门2侧测点R1-R6一一对应，以保证坐标系拟合的准确性。车门2的Y向测量点R3、R4、R5、R6和车身3侧的Y向测点D3、D4、D5、D6均用以建立Y平面，当车门为有框车门时，车门2侧Z向测点R1、R2确定一条直线，车身3侧Z向测点D1、D2确定一条直线，均用以确定平面转动角度。车身3侧测点和车门2侧测点还包括2个X向测量点，车门2侧的X向测点为R4、R6之间的中点，车身3侧的X向测点为D4、D6之间的中点，以此来确定X方向，通过上述测点确定车身3与车门2坐标系的相对位置，从而计算出车门2相对车身3的偏差值，并将偏差值发送给定位给机器人使定位机器人调整车门2的位置从而将车门2引导到与车身3的最佳匹配位置。

视觉引导单元142的实现主要依靠相应的视觉传感器(图中未示出)拍照测量来实现。本发明针对后门主要设置了9个视觉传感器即9个视觉传感器，其按一定顺序分布在定位抓具141上，以下将视觉传感器命名为固定测头和活动测头进行介绍，固定测头包括第一固定测头和第二固定测头，活动测头包括第一活动测头至第七活动测头，其中，第一固定侧头主要测量车身3的B柱下铰链安装孔和B柱中间定位孔，即安装无框车门2的车身3的测点D11和D5，来确定下铰链安装孔位置。第二固定测头主要测量车身3侧B柱上铰链安装孔，即安装有框或无框车门2的车身3的测点D3，来确定上铰链安装的位置。根据第一、第二固定测头测量的结果，并经过视觉系统算法计算，将计算后的数据传递给外侧拧紧机器人即本发明的车门拧紧机构15，用于车身3的B柱外侧两颗螺栓的拧紧位置引导，同时依据外侧铰链安装孔211的位置，经过视觉算法计算，推算出内侧铰链安装孔212位置，将数据传递给拧紧装置(下文中提到的拧紧装置，图中未示出)，进行内侧两颗螺栓拧紧位置引导。七个活动测头布置在定位抓具141上，和定位抓具141一起随定位机器人运动并测量车门2和车身3相应测点的位置。第一活动测头主要针对无框车门2的R1的测量，获得车门2的Z向数据；第二活动测头主要针对有框车门2装配时车身3侧的测定D1和车门2侧R1的测量，完成车身3的测点D1和车门2的测点R1点的Z向数据采集；第三活动测头主要针对有框或无框车门2装配时车身3侧测点D2和车门2侧测点R2的测量，完成车身3的测点D2和车门2的测点R2点的Z向数据采集；第四活动测头主要针对有框或无框车门2装配时车身3侧测点D4和车门2侧测点R4的测量，完成车身3侧测点D4和车门2侧测点R4点的X向和Y向数据采集；第五活动测头主要针对有框或无框车门2装配时车身3侧测点D6和车门2侧测点R6的测量，完成车身3侧测点D6和车门2侧测点R6点的X向和Y向数据采集；第六活动测头主要针对有框或无框车门2装配时车门2侧测点R5的测量，完成车门2侧测点R5点的Y向数据采集；第七活动测头主要针对有框或无框车门2装配时车门2侧测点R3的测量，完成车门2侧测点R3点的Y向数据采集；通过各视觉传感器采集的X、Y、Z数据利用“六点定位”原理实现第一次车身3侧和车门2侧的坐标系的建立和拟合，并根据车门2侧的坐标与车身3侧的坐标的偏差值调节车门2相对车身3的位置从而实现车门2的第一次最适匹配。由于铰链21在拧紧过程中可能会导致车门2相对于车身3发生旋转，在第一次最适匹配的基础上，进行第二次最适匹配，第二次最适匹配的车身3与车门2侧的测点的测量原理和第一次相同，此处不再一一赘述。

如图10所示，矫正防掉单元1411包括驱动臂1412、矫正防掉块1413、驱动机构1414，驱动机构1414安装在定位抓具141上，驱动臂1412一端安装在驱动机构1414的输出端上，驱动臂1412另一端安装有矫正防掉块1413，当需要矫正防掉单元1411夹持车门2时，驱动机构1414带动驱动臂1412翻转摆动，从而带动矫正防掉块1413一起翻转摆动，通过矫正防掉块1413向内翻转，实现对车门2上下两端的夹持。矫正防掉单元1411在车门2的安装扣合过程中可以对车门2进行支撑(如图8所示)，从而限制了车门2由于其自重及拧紧过程中的反作用力而发生旋转，提高了车门2安装精度，同时避免了车门2在搬运过程中掉落情况的发生。

需要说明的是，此处的吸附组件1410吸附车门2的吸附原理与上述中的吸附单元121吸附车门2的原理相同，此处不再一一赘述。

如图11-13所示，车门拧紧机构15包括拧紧机器人(图中未示出)及与拧紧机器人执行部件相连的拧紧框架150，如图11所示，拧紧框架150上设有能调整间距的固定式拧紧单元152和活动式拧紧单元151，固定式拧紧单元152包括并排设置的两个拧紧组件即固定式第一拧紧组件1521和固定式第二拧紧组件1522，活动式拧紧单元151包括并排设置的两个拧紧组件即活动式第一拧紧组件1511和活动式第二拧紧组件1512，每个拧紧组件包括安装支架和拧紧工具，安装支架连接在拧紧框架150上，拧紧工具安装在安装支架上，固定式拧紧单元152的两个拧紧工具的工作端的轴心线呈空间异面设置，活动式拧紧单元151的两个拧紧工具的工作端的轴心线也呈空间异面设置。

车门2安装时，在经过车门2的第一次最适匹配后，拧紧机器人接收到信号，携固定式拧紧单元152和活动式拧紧单元151运动至放置螺栓的取钉台，通过固定式第二拧紧组件1522和活动式第二拧紧组件1512的拧紧工具分别吸取车身3侧螺栓，然后拧紧机器人携带固定式拧紧单元152和活动式拧紧单元151运动至车身3拧紧位。之后固定式第二拧紧组件1522和活动式第二拧紧组件1512缩回，通过拧紧机器人带动固定式拧紧单元152和活动式拧紧单元151运动，直至固定式第一拧紧组件1521和活动式第一拧紧组件1511的拧紧工具工作端的轴心线分别与车门2上的上下设置的两个车门侧螺栓213同轴心，然后拧紧机器人继续运动，带动固定式第一拧紧组件1521和活动式第一拧紧组件1511的拧紧工具工作端朝靠近两个车门侧螺栓213的方向移动，直至固定式第一拧紧组件1521和活动式第一拧紧组件1511的拧紧工具工作端分别与两个车门侧螺栓213接触配合，此时固定式第一拧紧组件1521和活动式第一拧紧组件1511的拧紧工具处于车门侧螺栓213预松到位点。然后将固定式第二拧紧组件1522和活动式第二拧紧组件1512伸出，将固定式第二拧紧组件1522和活动式第二拧紧组件1512的拧紧工具的工作端吸取的两个车身3侧螺栓分别穿过车门2上的上下设置的两个铰链21上对应的外侧铰链安装孔211后穿入至车身3上对应的两个螺纹孔外端处，此时固定式第二拧紧组件1522和活动式第二拧紧组件1512的拧紧工具处于车身3侧螺栓预紧到位点。之后固定式第一拧紧组件1521和活动式第一拧紧组件1511的拧紧工具动作，执行两个车门侧螺栓213相对于车门2的预松动作，固定式第二拧紧组件1522和活动式第二拧紧组件1512的拧紧工具动作，执行两个车身3侧螺栓与车身3安装的预紧动作，前述的预松动作和预紧动作可同时进行，也可任一个动作先进行，剩下的动作后进行。此时铰链21与车门2之间、铰链21与车身3之间均未锁紧，均有可调整的空间，为保证车身3与车门2的装配效果，对车门2进行第二次最适匹配调整，在车门2的第二次最适匹配调整完成后，固定式第一拧紧组件1521和活动式第一拧紧组件1511的拧紧工具动作，执行两个车门侧螺栓213的拧紧动作，固定式第二拧紧组件1522和活动式第二拧紧组件1512的拧紧工具动作，执行两个车身3侧螺栓的拧紧动作，即完成车门2的自动安装，车门侧螺栓213和车身3侧螺栓可以同时拧紧，也可以一前一后实施拧紧工作。

如图12、13所示，本发明的车门2上的铰链21与车身3侧连接的安装孔包括内侧铰链安装孔212和外侧铰链安装孔211，外侧铰链安装孔211为过孔，上述介绍的车门拧紧机构15拧紧的为外侧铰链安装孔211上的螺栓和车门侧螺栓213，此处的内侧铰链安装孔212的螺栓只需要使用现有技术中的拧紧装置即可，即现有技术中的拧紧装置的结构相当于本车门拧紧机构15只包括固定式第二拧紧组件1522和活动式第二拧紧组件1512，不包括固定式第一拧紧组件1521和活动式第二拧紧组件1511，另外，在车门2进行第一次最适匹配后，内侧铰链安装孔212处的螺栓的拧紧与外侧铰链安装孔211处的螺栓的拧紧和车门侧螺栓213的预拧松同步进行或者先后进行，在车门2进行第二次最适匹配后，内侧铰链安装孔212处的螺栓的拧紧与外侧铰链安装孔211处的螺栓的拧紧和车门侧螺栓213的拧紧同样为同步进行或者先后进行。此处在铰链21上设置内侧铰链安装孔212并通过螺栓与车身3连接的方式可以进一步保证车门2与车身3的连接的稳固性。

为确保车门2装配的质量，所有螺栓被最终拧紧后，定位机器人的定位抓具141上的吸盘部和车门2脱离，之后通过车门吸平机构16将车门2和侧围进行吸平，上述的固定测头和活动测头不仅可以测算出车门2与车身3之间的偏差值，还可以对车门2和侧围匹配的间隙和面差进行测量，根据间隙、面差的测量值判断车门2是否安装合格，在拧紧工作与车门2吸平工作完成后，车门拧紧机构15将螺栓的拧紧数据及扭力值上传到车门自动装配系统1的数据管理系统上并显示在下一工位，以此完成对自动装门后的间隙和面差及铰链螺栓扭矩结果的实时监控和预警，并用于对不满足匹配和扭矩标准的车门2进行人工调整。

如图14所示，车门自动装配系统1还包括车门吸平机构16，车门吸平机构16用于吸平车门2，包括吸平机构底座162、浮动块163、吸附部164、吸附支撑部161，浮动块163浮动地连接在吸平机构底座162上且能相对于吸平机构底座162沿直线方向弹性浮动，当在吸平过程中车门2直接撞在吸附支撑部161上时，通过浮动块163的弹性浮动极大的缓解了车门2撞在吸附支撑部161上的力，从而降低了车门2表面受损的可能，吸附部164和吸附支撑部161分别安装在浮动块163上，且吸附支撑部161位于吸附部164外围，吸附支撑部161贴合在车门2或车身3的表面用于对吸附部164的工作端进行支撑。

上述的车门吸平机构16为现有技术中的吸平机构，以下以车门吸平机构16吸附后门为例进行介绍，车门吸平机构16通过吸附支撑部161先贴合车身3侧围，由于车身3是静止的，后门可以绕铰链21自由轻微转动；所以吸附支撑部161先是在浮动作用下贴合静止的车身3侧围，由于吸附部164的吸盘的吸附端是凸出于吸附支撑部161的支撑面的，所以吸盘此时是与后门外表面接触的，接着吸盘吸气，后门即可被吸盘吸附拉到与车身3侧围齐平的状态，此时即达到后门的目标位置。

需要说明的是，车门吸平机构16可以为单独设置在本发明的车门自动装配系统1中的装置，在接收到拧紧完成信号后，对车门2进行吸平，还可以设置为直接设置在车门装配机构14上的装置，在车门2与车身3的螺栓安装拧紧完成后直接通过车门装配机构14上的车门吸平机构16对车门2进行吸平，以上的用于吸平车门2的装置为现有技术中的装置，以上用于吸平车门2的装置的设置位置并不是限制性的，均在本发明的保护范围之内。

如图15-16所示，车门自动装配系统1还包括降级上料机构17，降级上料机构17用于定位及传输车门2。降级上料机构17包括上料底座171、基准板172和定位导向组件173，定位导向组件173设置在基准板172上，基准板172设置在上料底座171上，上料底座171设置成能够带动基准板172和定位导向组件173移动，定位导向组件173用于将车门2引导至基准板172上的设定位置，并固定在基准板172上。

在自动安装车门2的过程中，车门2通过车门传输机构11传输、车门抓取搬运机构12自动抓取等工作之后才能被抓取至车身3处进行自动安装，然而当车门传输机构11及车门抓取搬运机构12的相机单元122出现问题时，自动安装车门2的生产线不得不停止，此时严重影响了生产线的高节拍工作。降级上料机构17可以解决上述问题，当车门传输机构11及车门抓取搬运机构12的相机单元122出现问题时，工人可以直接将车门2放置到降级上料机构17上，降级上料机构17既可以准确定位车门2又可以将车门2运输至预定位置，保证了生产线的全速运转，使生产线在相应设备故障的情况下仍能保持高节拍运行，并为自动装置的维修争取了足够的时间。

以下为了方便介绍车门2在降级上料机构17上的运动，在图15中建立了坐标系，x1向为车门2在基准板172上运动的水平方向、y1向为导轨16所在的直线的方向、z1向为与x1y1面垂直向上的方向。

降级上料机构17包括上料底座171、基准板172和定位导向组件173，基准板172设置在上料底座171上并且基准板172的倾斜方向如图15中所示，基准板172的底边AB在x1z1平面上与x1轴存在一定夹角，定位导向组件173包括设置在基准板172上的导向轮组1731和夹持组件1732，一般情况下，导向轮组1731设置为多个，多个导向轮组1731沿着基准板172的倾斜方向依此设置，在使用到降级上料机构17时，首先将待装配的车门2放置在基准板172的位置较高的一端的导向轮组1731上，车门2沿着高处的导向轮组1731的引导向位置较低处的导向轮组1731滑动，即车门2由基准板172的高处向基准板172的低处滑动，当车门2到达设定位置(基准板172的最低位置)时，车门2被基准板172侧边AC上的夹持组件1732阻挡，并限制了车门2继续向x1向的运动，因此，基准板172侧边AC处的夹持组件1732对车门2进行了x1向限位，基准板172顶边CD和基准板172底边AB对应的夹持组件1732对车门2进行了y1向限位与夹紧，完成对车门2的定位夹紧，上料底座171的底部设置有传动轮174和导轨175，当车门2被固定在设定位置后，需要将车门2传递至下一工位，传动轮174带动上料底座171及其上的基准板172和车门2沿着导轨175的设置方向向下一工位运动，同时能够被固定在下一工位的设定位置。基准板172倾斜设置可以保证车门2在多个导向轮组1731的引导及车门2自身重力的作用下由高向低运动，这样保证了同样的车门2以相同姿态进入到基准板172上的设定位置。

如图16所示，导向轮组1731包括固定板1731a和转动轮1731c，固定板1731a的第一端与基准板172连接，转动轮1731c可转动地设置在固定板1731a的第二端，同时，为了使转动轮1731c对车门2起到一定的限位作用，在转动轮1731c上设置有环形凹槽1731b，以使车门2的底部在环形凹槽1731b内被传动至设定位置。由于车门2安装的生产线包括不同的车型，同时还包括不同种类的车门，比如有框车门和无框车门，因此，基准板172上的夹持组件1732可以按照使用功能将其分为用于夹持有框的车门的第一定位夹具1732a和用于夹持无框的车门的第二定位夹具1732b(第一定位夹具1732a和第二定位夹具1732b均为夹持组件1732，其结构与基准板172侧边AC处的夹持组件相同)。

基准板172上的夹持组件1732的设置数量不是限制性的，可以在基准板172上只设置夹持有框车门2的第一定位夹具1732a，从而只用于定位传输有框车门，还可以只设置夹持无框车门2的第二定位夹具1732b，从而只用于定位传输无框车门，另外，还可以根据生产线上不同车型及其对应的车门2来设置夹持组件1732在基准板172上的位置及数量，以上均不是限制性的，可以根据本领域技术人员的需求进行设置，因此，以上均在本发明的保护范围之内

在车门2被降级上料机构17输送到设定位置时，车门抓取搬运机构12直接将车门2搬运至车门对中机构13，无需使用相机单元122即可实现准确的抓取。因此，在车门传输机构11或车门2抓取搬机构的相机单元122不能工作的情况下，只需要增加一个将车门放置到降级上料机构17的工人，即可实现车门2后续的自动装配工作，降级上料机构17的设置保证了生产线的全速运行。

综上所述，本发明能够通过车门传输机构11将车门2传输到待抓取位置，之后通过车门抓取搬运机构12抓取车门2并将车门2放置到车门对中机构13上，车门对中机构13对车门2进行对中并对车门2上的铰链21进行矫正后被车门装配机构14抓取至车身3前，在对车门2与车身3进行定位与匹配后利用车门拧紧机构15将螺栓穿过车门2的铰链21后拧到车身3上，上述过程实现了车门2的自动装配，从而降低了人工成本并降低了车门2装配的过程中对技术人员的依赖，当车门传输机构11和车门抓取搬运机构12的视觉单元出现问题时，可以将车门2通过降级上料机构17进行传输和定位，从而避免了车门2装配生产线停运，保证了生产线的效率。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车门自动装配系统，其特征在于，所述车门自动装配系统包括车门传输机构、车门抓取搬运机构、车门对中机构、车门装配机构和车门拧紧机构；

所述车门传输机构用于传输车门；

所述车门抓取搬运机构用于抓取所述车门传输机构上的所述车门并将所述车门输送至所述车门对中机构；

所述车门对中机构用于对所述车门进行对中矫正；

所述车门装配机构用于抓取所述车门对中机构上的所述车门并将所述车门装配到车身上；

所述车门拧紧机构用于将螺栓穿过所述车门上的铰链并拧到所述车身上，以使所述车门固定到所述车身上。

2.根据权利要求1所述的车门自动装配系统，其特征在于，所述车门自动装配系统还包括降级上料机构，所述降级上料机构用于定位及传输所述车门。

3.根据权利要求2所述的车门自动装配系统，其特征在于，所述降级上料机构包括上料底座、基准板和定位导向组件，所述定位导向组件设置在所述基准板上，所述基准板设置在所述上料底座上，所述上料底座设置成能够带动所述基准板和所述定位导向组件移动，所述定位导向组件用于将所述车门引导至所述基准板上的设定位置，并固定在所述基准板上。

4.根据权利要求1所述的车门自动装配系统，其特征在于，所述车门抓取搬运机构包括搬运机器人以及与所述搬运机器人的执行部件相连接的抓手，所述抓手上设置有吸附单元和相机单元，所述吸附单元包括安装板、带锁气缸和吸盘组件，所述安装板安装在所述抓手上，所述带锁气缸的一端安装在安装板上，所述带锁气缸的另一端设置有活塞杆，所述活塞杆与所述吸盘组件连接。

5.根据权利要求1所述的车门自动装配系统，其特征在于，所述车门对中机构包括对中机构底座，所述对中机构底座上设有顶升装置、导向支撑单元、铰链矫正单元，所述顶升装置用于顶住所述车门并带动所述车门竖向移动，所述导向支撑单元分布在所述顶升装置周向外围，所述导向支撑单元对所述车门竖向移动进行导向和支撑，所述铰链矫正单元与所述车门上的铰链对应设置，所述铰链矫正单元用于对所述铰链进行矫正。

6.根据权利要求5所述的车门自动装配系统，其特征在于，所述导向支撑单元包括导向支撑安装座、压臂、导向块、支撑块，所述导向支撑安装座的底部安装在所述对中机构底座上，所述压臂远离所述顶升装置的一端为外端、靠近所述顶升装置的一端为内端，所述压臂的外端通过铰接轴转动安装在所述导向支撑安装座上，所述压臂能绕着铰接轴上下翻转，所述支撑块和所述导向块呈内外排列的设置在所述压臂的内端，所述导向块顶部高于所述支撑块顶部，所述导向支撑单元的所述导向块的内侧壁对所述车门竖向移动进行导向，所述导向支撑单元的所述支撑块的顶部对向下移动到位的所述车门进行支撑。

7.根据权利要求1所述的车门自动装配系统，其特征在于，所述车门拧紧机构包括拧紧机器人及与所述拧紧机器人执行部件相连的拧紧框架，所述拧紧框架上设有能调整间距的固定式拧紧单元和活动式拧紧单元，所述固定式拧紧单元和所述活动式拧紧单元均包括并排设置的两个拧紧组件，每个所述拧紧组件包括安装支架和拧紧工具，所述安装支架连接在所述拧紧框架上，所述拧紧工具安装在所述安装支架上，所述固定式拧紧单元的两个所述拧紧工具的工作端的轴心线呈空间异面设置，所述活动式拧紧单元的两个所述拧紧工具的工作端的轴心线也呈空间异面设置。

8.根据权利要求1所述的车门自动装配系统，其特征在于，所述车门装配机构包括定位机器人和与所述定位机器人执行部件相连接的定位抓具，所述定位抓具上设有吸附组件、矫正防掉单元和视觉引导单元；

所述吸附组件包括吸盘部和吸盘支撑部，所述吸盘部和所述吸盘支撑部分别安装在所述定位抓具上，所述吸盘支撑部位于所述吸盘部外围；

所述矫正防掉单元包括驱动臂、矫正防掉块、驱动机构，所述驱动机构安装在所述定位抓具上，所述驱动臂的一端安装在所述驱动机构的输出端上，所述驱动臂的另一端安装有所述矫正防掉块，所述驱动机构能够带动所述驱动臂翻转摆动，从而带动所述矫正防掉块一起翻转摆动。

9.根据权利要求1所述的车门自动装配系统，其特征在于，所述车门传输机构包括自动引导小车和存储组件，所述存储组件包括设于所述自动引导小车上端面的底板、以及设于所述底板一侧的限位挡板，所述底板和所述限位挡板上分别设有限位结构，所述车门通过所述限位结构存储在所述底板上。

10.根据权利要求1所述的车门自动装配系统，其特征在于，所述车门自动装配系统还包括车门吸平机构，所述车门吸平机构用于吸平所述车门，所述车门吸平机构包括吸平机构底座、浮动块、吸附部、吸附支撑部，所述浮动块浮动地连接在所述吸平机构底座上且能相对于所述吸平机构底座沿直线方向弹性浮动，所述吸附部和所述吸附支撑部分别安装在所述浮动块上，且所述吸附支撑部位于所述吸附部外围，所述吸附支撑部贴合在所述车门或所述车身的表面用于对所述吸附部的工作端进行支撑。

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