CN116765774B - 一种双机器人协同的钢丝螺套自动安装方法 - Google Patents
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Abstract
一种双机器人协同的钢丝螺套自动安装方法，包括以下步骤：步骤一、钢丝螺套(1)通过自动上料系统进行上料，使钢丝螺套(1)在自动上料系统的上料器上竖直放置，且钢丝螺套(1)的安装柄(11)朝下；步骤二、第一机器人搭载夹持执行器(2)，从自动上料系统的上料器上抱住钢丝螺套(1)的外圆柱面，实现夹持钢丝螺套(1)；本方法适用于一件产品上多种规格的钢丝螺套的自动安装，无需更换工具，节省了安装时间，适用于多品种小批量的生产方式。此外，通过视觉识别安装柄的角度，将安装工具的卡槽角度调整至与安装柄一致，避免安装工具与柄脚发生碰撞将柄脚错误去除，保证了钢丝螺套安装过程的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及自动化装配领域，公开了一种双机器人协同的钢丝螺套自动安装方法。
背景技术
钢丝螺套是一种内螺纹紧固件，它是由高强度、高精度、高表面质量的耐蚀菱形截面的钢丝绕制而成，形如弹簧。钢丝螺套装入螺孔中，钢丝螺套的外表面靠弹力贴合在螺孔上，其内表面形成新的螺纹，用于拧入螺栓，避免螺栓直接与基体接触，保护了基体及螺栓，起到延长螺纹使用寿命、增加螺纹连接强度、增大螺纹受力面、增加螺纹连接的承载力和抗疲劳强度、抗震防松脱等作用。
钢丝螺套的装配工作是现代工业，尤其是航空、航天、船舶、电子等军品领域的重要基础工作，相对于其品种多、数量大、应用场景多的特点，现有自动或半自动装配工具明显存在适应性不强、安装效率不高的缺点，限制了批量生产的能力。
发明内容
针对现有的钢丝螺套安装方法适应性差、安装效率低、质量一致性差等缺陷，本发明的目的在于一种双机器人协同的钢丝螺套自动安装方法，通过双机器人协同的方式，实现钢丝螺套安装过程的自动化，同时对不同型号的钢丝螺套具有适应性，最终提高钢丝螺套的安装效率和质量。
本发明所述的一种双机器人协同的钢丝螺套自动安装方法，包括以下步骤：
一种双机器人协同的钢丝螺套自动安装方法，包括以下步骤：
步骤一、钢丝螺套1通过自动上料系统进行上料，使钢丝螺套1在自动上料系统的上料器上竖直放置，且钢丝螺套1的安装柄11朝下；
步骤二、第一机器人搭载夹持执行器2，从自动上料系统的上料器上抱住钢丝螺套1的外圆柱面，实现夹持钢丝螺套1；
步骤三、工业相机3的镜头轴线311水平安装，第一机器人搭载的夹持执行器2携带钢丝螺套1运动至工业相机3镜头31前方，使钢丝螺套1轴线与工业相机3镜头轴线311重合，且钢丝螺套1的安装柄的一端靠近工业相机镜头3，运动到位后给工业相机3镜头31发送拍照指令；
步骤四、工业相机3拍照，并由控制系统进行图像处理，计算出钢丝螺套1的安装柄11与水平方向的角度θ，完成后第一机器人携带钢丝螺套1运动至螺纹孔前方，使钢丝螺套1轴线与螺纹孔轴线重合，且使钢丝螺套1至与螺纹孔第一扣恰好不接触的位置；
步骤五、控制系统将角度θ传输给旋拧执行器，旋拧执行器以安装工具6基准位置为起点，将安装工具6的角度调整至与钢丝螺套1的安装柄11相对应的角度θ；第二机器人携带旋拧执行器将安装工具6伸入钢丝螺套1内部，使钢丝螺套1的安装柄11卡进安装工具6的卡槽61中；
步骤六、旋拧执行器带动安装工具6边旋转边进给，将钢丝螺套1拧进螺纹孔中。
步骤一中的自动上料系统包括多个上料器，能实现不同规格的钢丝螺套1的自动上料。
步骤二中的夹持执行器2能调节夹持范围，实现不同规格的钢丝螺套1的夹持。
步骤二中通过结构设计确定安装工具6的基准位置，并保证基准位置不变。
步骤五中安装工具6的卡槽61插入钢丝螺套1安装柄11的深度由旋拧执行器上的进给机构确定。
步骤六中安装工具6的旋拧和进给运动有速度反馈、位置反馈和力反馈，以保证钢丝螺套1旋拧过程中的正确性和安全性。
本发明的有益效果：
本方法适用于一件产品上多种规格的钢丝螺套的自动安装，无需更换工具，节省了安装时间，适用于多品种小批量的生产方式。此外，通过视觉识别安装柄的角度，将安装工具的卡槽角度调整至与安装柄一致，避免安装工具与柄脚发生碰撞将柄脚错误去除，保证了钢丝螺套安装过程的安全性。
附图说明
图1、本发明夹持执行器2携带钢丝螺套1运动至工业相机3的镜头31的前方状态示意图；
图2、本发明工业相机3拍摄的钢丝螺套1安装柄11与水平方向的角度θ时的照片示意图；
图3、本发明安装工具6转动与钢丝螺套1安装柄11对应角度θ状态示意图。
其中，1为钢丝螺套，2为夹持执行器，3为工业相机，6为安装工具，11为安装柄，31为镜头，61为卡槽，311为镜头轴线，
具体实施方式
一种双机器人协同的钢丝螺套自动安装方法，包括以下步骤：
S1.钢丝螺套1通过自动上料系统进行上料，实现钢丝螺套1的安装柄11朝下竖直放置。
S2.第一机器人搭载夹持执行器2从上料装置上抱住钢丝螺套1的外圆柱面，实现夹持钢丝螺套1。
S3.工业相机3(轴线)水平安装，第一机器人搭载夹持执行器2，携带钢丝螺套1运动至工业相机3的镜头31的前方，使钢丝螺套1轴线与工业相机轴线重合，且钢丝螺套1柄脚(即安装柄)的一端靠近工业相机3，运动到位后给工业相机3发送拍照指令。
S4.工业相机3拍照，并由控制系统进行图像处理，计算出柄脚与水平方向的角度θ，完成后第一机器人携带钢丝螺套1运动至螺纹孔前方，使钢丝螺套1轴线与螺纹孔轴线重合，钢丝螺套与螺纹孔第一扣恰好不接触。
S5.控制系统将角度θ传输给旋拧执行器，旋拧执行器以安装工具6基准位置为起点，将安装工具6的角度调整至θ，第二机器人携带旋拧执行器将安装工具6伸入钢丝螺套1内部，使钢丝螺套1的柄脚卡进安装工具的卡槽中。
S6.旋拧执行器带动安装工具6边旋转边进给，将钢丝螺套1拧进螺纹孔中。
优选的，S1步骤中的自动上料系统包括多个自动上料器，能实现不同规格的钢丝螺套1的自动上料。
优选的，S2步骤中的夹持执行器能调节夹持范围，实现不同规格的钢丝螺套1的夹持。
优选的，在S4步骤中通过结构设计确定安装工具6的基准位置，并保证基准位置不变。
优选的，S5步骤中安装工具的卡槽插入钢丝螺套1柄脚的深度由旋拧执行器上的进给机构确定。
优选的，S6步骤中安装工具6的旋拧和进给运动有速度反馈、位置反馈和力反馈，保证钢丝螺套旋拧过程中的正确性和安全性。
实施例：
本发明的一种基于双机器人协同的钢丝螺套自动安装方法，包括如下步骤：
S1.将所用的钢丝螺套1放入自动上料系统，存在多种规格的钢丝螺套1时，配置多个上料机。通过自动上料系统进行钢丝螺套上料，上料完成时实现钢丝螺套1的柄脚朝下，竖直放置。
S2.第一机器人末端装载夹持执行器2，用于夹持和移动钢丝螺套1。第一机器人运动至自动上料系统处，夹持执行器2从上料装置上抱住钢丝螺套1的外圆柱面，实现夹持钢丝螺套1。夹持执行器2具有一定的行程，能够抱持一定直径范围内多个型号的钢丝螺套1，对于某些对安全性要求高的场合，夹持执行器2的夹爪还可以配置夹持力设置和反馈功能。
S3.将工业相机3(轴线)水平安装，第一机器人及夹持执行器2夹取并携带钢丝螺套运动至工业相机3前方的位置，此位置使钢丝螺套1的轴线与工业相机轴线重合，且钢丝螺套1柄脚的一端靠近工业相机，相距适当距离，即工业相机正对钢丝螺套带柄脚的端面，且钢丝螺套1端面位于相机视野中的合适位置。运动到位后控制系统给工业相机3发送拍照指令。
S4.收到拍照指令后，工业相机3拍照，拍摄的图像由控制系统进行图像处理，计算出以柄脚与水平方向的角度θ，完成后第一机器人运动，将钢丝螺套1放置到螺纹孔前方，夹持执行器保持夹紧状态，使钢丝螺套1的轴线与螺纹孔轴线重合，钢丝螺套1与螺纹孔第一扣恰好不接触。
S5.控制系统计算出角度θ后，将θ传输给第二机器人末端的旋拧执行器，旋拧执行器以事先确定的安装工具6的基准转动位置为起点，将安装工具的角度旋转至θ，第二机器人携带旋拧执行器将安装工具伸入钢丝螺套内部，安装工具6轴线与钢丝螺套轴线重合，此时钢丝螺套柄脚与安装工具6卡槽方向完全一致，第二机器人继续运动直至钢丝螺套的柄脚卡进安装工具6的卡槽中，此为第二机器人的工作位置。
安装工具6的基准转动位置确定方法为：使安装工具6的轴线与相机轴线重合，安装工具6端面位于相机视野中，调整安装工具6的旋转角度，直至安装工具6的卡槽在图像中处于水平位置，即确定为安装工具6的基准转动位置。
S6.第二机器人到达工作位置后，控制系统控制旋拧执行器带动安装工具6边旋转边进给，将钢丝螺套1拧进螺纹孔中，进给距离根据钢丝螺套1长度和其他工艺要求确定。
本发明专利并不局限于上述实例，在本发明专利公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明专利的保护范围内。
一种双机器人协同的钢丝螺套自动安装方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.钢丝螺套通过自动上料机上料；
S2.第一机器人搭载夹持执行器2，夹持钢丝螺套1；
S3.第一机器人携带钢丝螺套1运动至工业相机前方，使钢丝螺套1柄脚一端正对相机；
S4.工业相机拍照，控制系统计算出柄脚与水平方向的角度θ后，第一机器人携带钢丝螺套1运动至螺纹孔前方；
S5.根据θ调整安装工具的角度，第二机器人运动使钢丝螺套1的柄脚恰好卡进安装工具的卡槽中；
S6.旋拧执行器6将钢丝螺套1拧进螺纹孔中。
由第一机器人携带夹持执行器2实现对钢丝螺套1的夹持，由第二机器人携带旋拧执行器实现将钢丝螺套1拧进螺纹孔，夹持执行器2与旋拧执行器具备工作范围，适用于范围内不同规格的钢丝螺套1的安装作业。
在S4步骤中，通过视觉技术对钢丝螺套1柄脚的角度θ进行识别，并在S5步骤中根据角度θ对安装工具6的角度进行调整，达到安装工具6插入钢丝螺套时，使钢丝螺套1柄脚恰好嵌入安装工具6卡槽。
本发明涉及自动化装配领域，公开了一种双机器人协同的钢丝螺套自动安装方法。包括如下步骤：S1.钢丝螺套通过自动上料机上料；S2.第一机器人搭载夹持执行器2，夹持钢丝螺套1；S3.第一机器人携带钢丝螺套1运动至工业相机前方，使钢丝螺套柄脚一端正对相机；S4.工业相机3拍照，控制系统计算出柄脚与水平方向的角度θ后，第一机器人携带钢丝螺套1运动至螺纹孔前方；S5.根据θ调整安装工具6的角度，第二机器人运动使钢丝螺套1的柄脚恰好卡进安装工具6的卡槽中；S6.旋拧执行器将钢丝螺套1拧进螺纹孔中。本方法主要是将钢丝螺套1安装中的夹持和旋拧两个动作，通过两台机器人和夹持、旋拧两种执行器实现，并通过视觉识别柄脚角度来调整安装工具6角度，达到适用于多种规格的钢丝螺套1安装，以及防止柄脚被误碰、提高安全性的目的。
Claims (6)
1.一种双机器人协同的钢丝螺套自动安装方法，包括以下步骤：
步骤一、钢丝螺套（1）通过自动上料系统进行上料，使钢丝螺套（1）在自动上料系统的上料器上竖直放置，且钢丝螺套（1）的安装柄（11）朝下；
步骤二、第一机器人搭载夹持执行器（2），从自动上料系统的上料器上抱住钢丝螺套（1）的外圆柱面，实现夹持钢丝螺套（1）；
步骤三、工业相机（3）的镜头轴线（311）水平安装，第一机器人搭载的夹持执行器（2）携带钢丝螺套（1）运动至工业相机（3）的镜头（31）前方，使钢丝螺套（1）轴线与工业相机（3）镜头轴线（311）重合，且钢丝螺套（1）的安装柄的一端靠近工业相机（3）的镜头（31），运动到位后给工业相机（3）的镜头（31）发送拍照指令；
步骤四、工业相机（3）拍照，并由控制系统进行图像处理，计算出钢丝螺套（1）的安装柄（11）与水平方向的角度θ，完成后第一机器人携带钢丝螺套（1）运动至螺纹孔前方，使钢丝螺套（1）轴线与螺纹孔轴线重合，且使钢丝螺套（1）至与螺纹孔第一扣恰好不接触的位置；
步骤五、控制系统将角度θ传输给旋拧执行器，旋拧执行器以安装工具（6）基准位置为起点，将安装工具（6）的角度调整至与钢丝螺套（1）的安装柄（11）相对应的角度θ；第二机器人携带旋拧执行器将安装工具（6）伸入钢丝螺套（1）内部，使钢丝螺套（1）的安装柄（11）卡进安装工具（6）的卡槽（61）中；
步骤六、旋拧执行器带动安装工具（6）边旋转边进给，将钢丝螺套（1）拧进螺纹孔中。
2.根据权利要求1所述的一种双机器人协同的钢丝螺套自动安装方法，其特征在于，步骤一中的自动上料系统包括多个上料器，能实现不同规格的钢丝螺套（1）的自动上料。
3.根据权利要求1所述的一种双机器人协同的钢丝螺套自动安装方法，其特征在于，步骤二中的夹持执行器（2）能调节夹持范围，实现不同规格的钢丝螺套（1）的夹持。
4.根据权利要求1所述的一种双机器人协同的钢丝螺套自动安装方法，其特征在于，步骤二中通过结构设计确定安装工具（6）的基准位置，并保证基准位置不变。
5.根据权利要求1所述的一种双机器人协同的钢丝螺套自动安装方法，其特征在于，步骤五中安装工具（6）的卡槽（61）插入钢丝螺套（1）安装柄（11）的深度由旋拧执行器上的进给机构确定。
6.根据权利要求1所述的一种双机器人协同的钢丝螺套自动安装方法，其特征在于，步骤六中安装工具（6）的旋拧和进给运动有速度反馈、位置反馈和力反馈，以保证钢丝螺套（1）旋拧过程中的正确性和安全性。
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