CN117655709A - 一种复杂电子产品智能装配设备和装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复杂电子产品智能装配设备和装配方法，整体框架上设有装配工位和末端放置位，物料供料机构位于所述装配工位一侧用于存放装配零件；输送机构用于将待装配产品送至装配工位；装配机构包括驱动组件和多个执行末端，多个执行末端位于所述末端放置位上，驱动组件与执行末端连接用于驱动一个执行末端将物料供料机构上的对应零件装配到所述装配工位上的待装配产品上。通过上述优化设计的复杂电子产品智能装配设备，装配机构采用三维驱动组件与多个执行末端相结合的结构形式，实现一个装配单元完成多个装配工序的功能，此外多机构配合工作，可针对性的完成工序时间长、重复性工作量大的装配工序，有效保障了设备的利用效率和产品的装配效率。

Description

一种复杂电子产品智能装配设备和装配方法

技术领域

本发明涉及复杂电子产品装配技术领域，尤其涉及一种复杂电子产品智能装配设备和装配方法。

背景技术

雷达等复杂电子产品具有结构紧凑、元器件种类繁多、装配工艺流程长等特点，其装配过程中包含大量组件的盲配插装。而组件之间的互联方式已由传统的电缆连接逐步升级为插装电连接器连接。且盲配插装完成之后还需对组件进行点胶及螺装锁固，因此雷达产品的装配过程中一般包括定位销钉插装、电连接器插装、组件盲配插装，螺纹胶点涂，组件螺装等工序，其中盲配插装的元器件及组件数量可达上千个，且需对插装完成的组件执行点胶、螺装锁固等工序。传统人工装配需要大量的重复性劳动工作且难以保障装配质量的一致性；而现有设备一般仅能执行一种固定的工序，对于工序较多的产品的装配往往需要多台设备进行装配，此外，由于装配过程中各个工序所用的时间差异很大，导致各个设备之间的生产节拍难以均衡调节，从而导致设备的使用率以及产品的装配效率低下。因此亟需一种面向雷达等复杂电子产品且具备多种工序装配能力的智能装配单元来提升产品的装配能力。

发明内容

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种复杂电子产品智能装配设备和装配方法。

本发明提出的一种复杂电子产品智能装配设备，包括：整体框架、输送机构、装配机构和物料供料机构；

整体框架上设有装配工位和末端放置位，物料供料机构位于所述装配工位一侧用于存放装配零件；

输送机构用于将待装配产品送至装配工位；

装配机构包括驱动组件和多个执行末端，多个执行末端位于所述末端放置位上，驱动组件与执行末端连接用于驱动一个执行末端将物料供料机构上的对应零件装配到所述装配工位上的待装配产品上。

优选地，输送机构包括输送线，输送线向远离所述装配工位方向延伸，输送线上安装有输送托盘。

优选地，输送线的前端和后端均设有用于检测输送托盘的光电传感器。

优选地，所述驱动组件包括两个安装座、两个横向丝杆模组、一个纵向丝杠模组和升降模组；

两个安装座安装在整体框架上且分别位于所述装配工位两侧，两个横向丝杆模组分别安装在两个安装座上且二者平行布置，纵向丝杠模组位于所述装配工位上方且两端分别与两个横向丝杠模组的输出端连接；升降模组安装在纵向丝杠模组上与纵向丝杠模组的输出端连接，执行末端可拆卸安装在升降模组上；

优选地，升降模组包括升降组件、摆动座和快换主盘，升降组件上设有水平布置的第一转轴，摆动座通过第一转轴可转动安装在升降组件上，摆动座上设有竖直设置的第二转轴，快换主盘通过第二转轴可转动安装摆动座上。

优选地，执行末端包括座体和执行组件，座体上设有与驱动组件配合的快换工具盘，执行组件安装在座体上；

优选地，所述快换工具盘与升降模组的输出端通过电磁铁或气动锁紧配合。

优选地，执行末端包括螺装执行末端、点胶执行末端、组件夹持盲配末端、电连接器夹持插装末端、定位销夹持插装末端中的一个或多个。

优选地，还包括视觉检测单元；

视觉检测单元用于对执行末端和物料供料机构上的相应配件进行视觉定位；

和/或，视觉检测单元用于对装配完成的产品进行视觉检测。

本发明中，所提出的复杂电子产品智能装配设备，整体框架上设有装配工位和末端放置位，物料供料机构位于所述装配工位一侧用于存放装配零件；输送机构用于将待装配产品送至装配工位；装配机构包括驱动组件和多个执行末端，多个执行末端位于所述末端放置位上，驱动组件与执行末端连接用于驱动一个执行末端将物料供料机构上的对应零件装配到所述装配工位上的待装配产品上。通过上述优化设计的复杂电子产品智能装配设备，装配机构采用三维驱动组件与多个执行末端相结合的结构形式，实现一个装配单元完成多个装配工序的功能，此外多机构配合工作，可针对性的完成工序时间长、重复性工作量大的装配工序，有效保障了设备的利用效率和产品的装配效率。

本发明还提出一种复杂电子产品智能装配设备的装配方法，包括下列步骤：

S1、通过输送机构将待装配产品送至装配工位；

S2、对多个执行末端及物料供料机构上的相应配件进行视觉定位；

S3、基于视觉定位的结果，装配机构按照预设工序依次通过取放工序对应的执行末端抓取相应零件在待装配产品上进行装配；

S4、通过输送机构将装配后的产品从装配工位移开。

优选地，在S3中，在每个工序完成后，通过视觉检测单元对装配完成的产品进行视觉检测。

优选地，在S4之前，输送机构根据产品检测完成信号将装配后的产品从装配工位下料。

优选地，在S2之前，通过光电传感器检测待装配产品是否送至装配工位。

本发明中，所提出的复杂电子产品智能装配设备的装配方法，其技术效果与上述装配设备类似，因此不再赘述。

附图说明

图1为本发明提出的一种复杂电子产品智能装配设备的一种实施方式的结构示意图。

图2为本发明提出的一种复杂电子产品智能装配设备的一种实施方式的整体框架结构示意图。

图3为本发明提出的一种复杂电子产品智能装配设备的一种实施方式的装配机器人结构示意图。

图4为本发明提出的一种复杂电子产品智能装配设备的一种实施方式的装配机器人局部结构放大图。

图5为本发明提出的一种复杂电子产品智能装配设备的一种实施方式的产品输送线结构示意图。

图6为本发明提出的一种复杂电子产品智能装配设备的一种实施方式的输送单元的结构示意图。

图7为本发明提出的一种复杂电子产品智能装配设备的一种实施方式的各工艺执行末端示意图。

图8为本发明提出的一种复杂电子产品智能装配设备的一种实施方式的执行末端结构示意图。

图9为本发明提出的一种复杂电子产品智能装配设备的一种实施方式的物料供料设备示意图。

图10为本发明实施例提出的一种复杂电子产品智能装配方法的一种实施方式的步骤流程图。

具体实施方式

如图1至10所示，图1为本发明提出的一种复杂电子产品智能装配设备和装配方法的一种实施方式的结构示意图，图2为本发明提出的一种复杂电子产品智能装配设备的一种实施方式的整体框架结构示意图，图3为本发明提出的一种复杂电子产品智能装配设备的一种实施方式的装配机器人结构示意图，图4为本发明提出的一种复杂电子产品智能装配设备的一种实施方式的装配机器人局部结构放大图，图5为本发明提出的一种复杂电子产品智能装配设备的一种实施方式的产品输送线结构示意图，图6为本发明提出的一种复杂电子产品智能装配设备的一种实施方式的输送单元的结构示意图，图7为本发明提出的一种复杂电子产品智能装配设备的一种实施方式的各工艺执行末端示意图，图8为本发明提出的一种复杂电子产品智能装配设备的一种实施方式的执行末端结构示意图，图9为本发明提出的一种复杂电子产品智能装配设备的一种实施方式的物料供料设备示意图，图10为本发明实施例提出的一种复杂电子产品智能装配方法的一种实施方式的步骤流程图。

参照图1，本发明提出的一种复杂电子产品智能装配设备和装配方法，包括：整体框架1、输送机构3、装配机构和物料供料机构5；

整体框架1上设有装配工位和末端放置位，物料供料机构5位于所述装配工位一侧用于存放装配零件；

输送机构3用于将待装配产品送至装配工位；

装配机构包括驱动组件2和多个执行末端4，多个执行末端4位于所述末端放置位上，驱动组件2与执行末端4连接用于驱动一个执行末端4将物料供料机构5上的对应零件装配到所述装配工位上的待装配产品上。

本实施例的复杂电子产品智能装配设备的装配方法，包括下列步骤：

S1、通过输送机构3将待装配产品送至装配工位；

S2、对多个执行末端4及物料供料机构上的相应配件进行视觉定位；

S3、基于视觉定位的结果，装配机构按照预设工序依次通过取放工序对应的执行末端4抓取相应零件在待装配产品上进行装配；

S4、通过输送机构3将装配后的产品从装配工位移开。

在本实施例中，所提出的复杂电子产品智能装配设备和装配方法，整体框架上设有装配工位和末端放置位，物料供料机构位于所述装配工位一侧用于存放装配零件；输送机构用于将待装配产品送至装配工位；装配机构包括驱动组件和多个执行末端，多个执行末端位于所述末端放置位上，驱动组件与执行末端连接用于驱动一个执行末端将物料供料机构上的对应零件装配到所述装配工位上的待装配产品上。通过上述优化设计的复杂电子产品智能装配设备，装配机构采用三维驱动组件与多个执行末端相结合的结构形式，实现一个装配单元完成多个装配工序的功能，此外多机构配合工作，可针对性的完成工序时间长、重复性工作量大的装配工序，有效保障了设备的利用效率和产品的装配效率。

在本实施例的装配设备的具体实施方式中，输送机构3包括输送线，输送线向远离所述装配工位方向延伸，输送线上安装有输送托盘。在实际使用过程中，可根据需要通过输送托盘输送产品或装配件，输送托盘和工艺执行末端均可根据产品的结构特点和装配工艺需求进行更换，从而保障本发明具备足够的使用柔性以适应多种类型产品的装配。

为了实现输送线与装配机构的自动化配合，输送线的前端和后端均设有用于检测输送托盘的光电传感器。在开始装配之前，通过光电传感器检测待装配产品是否送至装配工位。

为了实现装配过程的自动化，在装配机构的具体设计方式中，所述驱动组件2包括两个安装座、两个横向丝杆模组、一个纵向丝杠模组和升降模组；

两个安装座安装在整体框架1上且分别位于所述装配工位两侧，两个横向丝杆模组分别安装在两个安装座上且二者平行布置，纵向丝杠模组位于所述装配工位上方且两端分别与两个横向丝杠模组的输出端连接；升降模组安装在纵向丝杠模组上与纵向丝杠模组的输出端连接，执行末端4可拆卸安装在升降模组上。

在升降模组的具体设计方式中，包括升降组件、摆动座和快换主盘，升降组件上设有水平布置的第一转轴，摆动座通过第一转轴可转动安装在升降组件上，摆动座上设有竖直设置的第二转轴，快换主盘通过第二转轴可转动安装摆动座上。通过第一转轴和第二转轴的设计，可调整执行末端三维角度，从而根据需要调节零件的安装方向和角度。

为了便于根据工序要求快速更换相应执行末端，在实际设计时，执行末端4包括座体和执行组件，座体上设有与驱动组件2配合的快换工具盘，执行组件安装在座体上。优选地，所述快换工具盘与升降模组的输出端通过电磁铁或气动锁紧方式配合，通过电磁铁通断电或通断气体即可实现不同执行末端的拆卸和安装。

在执行末端的选择方式中，执行末端4可包括螺装执行末端、点胶执行末端、组件夹持盲配末端、电连接器夹持插装末端、定位销夹持插装末端中的一个或多个。当装配产品时需要多个工序时，首先进行定位销夹持插装，然后进行电连接器夹持插装，接着组件夹持盲配，再次点胶，最后进行螺装锁固。

此外，本实施例的装配设备还包括视觉检测单元；

视觉检测单元用于对执行末端4和物料供料机构5上的相应配件进行视觉定位；和/或，视觉检测单元用于对装配完成的产品进行视觉检测。

在S3中，在每个工序完成后，通过视觉检测单元对装配完成的产品进行视觉检测。并且，在S4之前，输送机构3根据产品检测完成信号将装配后的产品从装配工位下料。

为使本发明实施例的目的、技术方案、特征及其功能和优点更加清楚，下面将结合说明书附图及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

如图1所示，一种复杂电子产品多功能智能装配单元由装配单元整体框架1、装配机器人组件及产品输送单元、各工艺执行末端、物料供料设备组成，其中装配单元整体框架为装配机器人组件及产品输送单元、各工艺执行末端及物料供料设备提供安装平台。

进一步的，装配机器人安装在装配单元整体框架上，用于执行产品的装配工作。组件及产品输送单元安装在装配机器人的下方，用于待装配组件及产品的输送。各工艺执行末端安装在装配机器人2的后方，用于产品装配过程中的各个装配工艺的执行。物料供料设备安装在装配机器人的侧面，用于产品装配物料的供给。

如图2所示，装配单元整体框架包括支撑底座11、防静电拉手12、合页13、铝型材框架14、三色报警灯15、显示屏幕16、操作按键17、福马轮18；其中，铝型材框架14安装在支撑底座11上部用于对单元的整个装配区域进行防护，4个福马轮18安装在支撑底座11下方，支撑整个装配单元，防静电拉手12、合页13安装在铝合金框架14的侧面，三色报警灯15安装在铝合金框架14的上方，显示智能装配单元的运行状态，显示屏幕16安装在铝型材框架14的前侧面右下角，操作按键17安装在其正下方，用于整个装配单元的控制。

如图3、4所示，装配机器人包括装配机器人安装座201，一轴丝杆模组202，一轴伺服电机203，二轴安装板204，二轴伺服电机205，二轴丝杆模组206，三轴伺服电机207，三轴减速器208，三轴减速器安装板209，齿轮210，齿条211，导轨212，滑块213，滑块安装板214，四轴连接板215，机器人四轴216，机器人五轴217，快换主盘218，光源219，CCD相机220。

进一步的，装配机器人的第一、二、三运动轴采用龙门式结构，其中一轴丝杆模组202安装在装配机器人安装座201上并通过一轴伺服电机203驱动，二轴伺服电机205驱动二轴丝杆模组206并通过二轴安装板204安装在第一运动轴上，第三运动轴的伺服电机207安装在三轴减速器208上并一同安装在三轴减速器安装板209上，齿轮210安装在三轴减速器208的输出轴上并于齿条211啮合进行传动，滑块213安装在滑块安装板214上并于导轨212配合用于第三运动轴的上下运动，机器人四轴216为摆动轴，可在－80°～+80°范围内摆动，机器人五轴217为旋转轴，可在0°～360°范围内旋转，有效满足产品的装配需求。

更进一步的，快换主盘218安装在机器人五轴217的末端，可吸附调用各个工艺执行末端进行产品的装配；光源219、CCD相机220安装在机器人五轴的侧面，用于装配机器人2的视觉定位及产品的视觉检测和拍照记录。

如图5、6所示，组件及产品输送单元3包括输送单元31，组件输送托盘32，产品输送托盘33，人工上料时待装配的组件和产品分别放置在组件输送托盘32和产品输送托盘33上，并通过输送单元31输送至装配位置。

进一步的，输送单元包括支撑脚杯3101、铝型材支撑腿3102、铝型材连接杆3103、夹紧气缸3104、光电传感器3105、皮带轮3106、输送皮带3107、控制盒3108、输送单元减速器3109、输送单元电机3110、输送单元驱动轴3111；其中支撑脚杯3101安装在铝型材支撑腿3102上，用于整个输送单元的支撑，铝型材连接杆3103一端安装在装配单元整体框架上，另一端与铝型材支撑腿3102连接，夹紧气缸3104对称布置在输送单元的两侧，用于输送托盘的夹紧，光电传感器315安装在输送单元的两端，用于输送托盘的感知，输送皮带3107安装在皮带轮3106上，皮带轮3106通过输送单元电机3110和输送单元减速器3109带动输送单元驱动轴3111驱动，控制盒3108安装在输送单元的侧面，控制盒108上有操作按键，可由人工进行输送单元的操作控制。

如图7、8所示，各工艺执行末端包括螺装执行末端41、点胶执行末端42、组件夹持盲配末端43、电连接器夹持插装末端44、定位销夹持插装末端45；其中螺装执行末端41用于组件的螺装锁固、点胶执行末端42用于螺纹胶的点涂、组件夹持盲配末端43用于组件的夹持盲配、电连接器夹持插装末端44用于电连接器的夹持插装、定位销夹持插装45末端用于组件定位销的夹持插装。

进一步的，螺装执行末端41包括螺装执行机构411、安装座412、快换工具盘413，其余工艺执行末端与螺装执行末端41类似，包括工艺执行机构、安装座412、快换工具盘413三部分。

如图9所示，物料供料设备包括螺钉供料器51、电连接器供料器52、定位销供料器53，所述物料供料设备放置在装配单元整体框架内，用于螺钉、电连接器、销钉在装配过程中的供给。

如图10所示，一种复杂电子产品多功能智能装配单元的应用方法，包括以下步骤：

S1：装配前人工上料；

人工将销钉、电连接器、螺钉倒入供料器，将放置好组件及待装配产品的输送托盘分别放置到组件及产品输送单元上；

S2:输送单元输送待装配组件及产品；

人工按下输送单元侧面的输送按钮，输送单元将放置好组件及待装配产品的输送托盘输送至装配位置，此时输送单元末端光电传感器感知到放置好组件及待装配产品的输送托盘；

S3：装配机器人视觉定位；

输送单元末端光电传感器将信号传送至装配机器人，装配机器人通过CCD相机对销钉、电连接器、螺钉、组件、待装配产品、各工艺末端的位置进行精准定位；

S4：产品装配；

装配机器人视觉定位完成后通过取放对应的工艺执行末端依次执行定位销夹持插装、电连接器夹持插装、组件夹持盲配、螺纹胶点涂、螺装锁固等工序；

S5：产品视觉检测及记录；

各工序执行完成后装配机器人通过CCD相机对装配完成的产品进行视觉检测，并对装配完成的产品进行拍照记录；

S6：输送出装配完成产品；

产品检测完成后装配机器人向输送单元发出完成指令，输送单元将装配完成的产品输送出来，输送单元前端光电传感器感应到输送托盘后停止转动，此时系统提醒人工取走装配完成的产品，相关装配检测结果可在显示屏幕上查阅。

进一步的，步骤S4中产品装配过程中组装单元可设置为全自动模式和半自动模式，全自动模式下装配机器人按照工序执行顺序对产品进行装配，其中装配工序的执行顺序可由人工根据产品装配的需求进行设置，半自动模式下由人工选择每一步要执行的装配工序，装配机器人根据人工选择的装配工序执行装配工作。

综上所述，与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

(1)本发明采用装配机器人+工艺执行末端的结构形式，装配机器人通过末端的快换主盘吸附工艺执行末端的快换工具盘来完成工艺执行末端的切换，从而使本发明具备一台装配机器人完成多个装配工序的功能。

(2)本发明具有全自动和半自动两种工作模式，既可以使用全自动模式完成产品的多工序连续装配，又可以使用半自动模式实现产品的单工序装配。全自动工作模式下除上下料需要人工协作之外，所有的装配工作均可按照设置好的工序执行顺序进行自动装配、检测、记录。半自动模式下可由人工选择需要执行的装配工序，可针对性的完成工序时间长、重复性工作量大的装配工序。两种工作模式的协调及搭配使用有效保障了设备的利用效率和产品的装配效率。

(3)本发明具备视觉定位、检测、拍照记录功能，能准确高效的完成产品的装配、检测、记录工作。

(4)本发明的组件输送托盘、产品输送托盘和工艺执行末端均可根据产品的结构特点和装配工艺需求进行更换，从而保障本发明具备足够的使用柔性以适应多种类型产品的装配。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复杂电子产品智能装配设备，其特征在于，包括：整体框架(1)、输送机构(3)、装配机构和物料供料机构(5)；

整体框架(1)上设有装配工位和末端放置位，物料供料机构(5)位于所述装配工位一侧用于存放装配零件；

输送机构(3)用于将待装配产品送至装配工位；

装配机构包括驱动组件(2)和多个执行末端(4)，多个执行末端(4)位于所述末端放置位上，驱动组件(2)与执行末端(4)连接用于驱动一个执行末端(4)将物料供料机构(5)上的对应零件装配到所述装配工位上的待装配产品上。

2.根据权利要求1所述的复杂电子产品智能装配设备，其特征在于，输送机构(3)包括输送线，输送线向远离所述装配工位方向延伸，输送线上安装有输送托盘。

3.根据权利要求2所述的复杂电子产品智能装配设备，其特征在于，输送线的前端和后端均设有用于检测输送托盘的光电传感器。

4.根据权利要求1所述的复杂电子产品智能装配设备，其特征在于，所述驱动组件(2)包括两个安装座、两个横向丝杆模组、一个纵向丝杠模组和升降模组；

两个安装座安装在整体框架(1)上且分别位于所述装配工位两侧，两个横向丝杆模组分别安装在两个安装座上且二者平行布置，纵向丝杠模组位于所述装配工位上方且两端分别与两个横向丝杠模组的输出端连接；升降模组安装在纵向丝杠模组上与纵向丝杠模组的输出端连接，执行末端(4)可拆卸安装在升降模组上；

优选地，升降模组包括升降组件、摆动座和快换主盘，升降组件上设有水平布置的第一转轴，摆动座通过第一转轴可转动安装在升降组件上，摆动座上设有竖直设置的第二转轴，快换主盘通过第二转轴可转动安装摆动座上。

5.根据权利要求4所述的复杂电子产品智能装配设备，其特征在于，执行末端(4)包括座体和执行组件，座体上设有与驱动组件(2)配合的快换工具盘，执行组件安装在座体上；

优选地，所述快换工具盘与升降模组的输出端通过电磁铁或气动锁紧配合。

6.根据权利要求1所述的复杂电子产品智能装配设备，其特征在于，执行末端(4)包括螺装执行末端、点胶执行末端、组件夹持盲配末端、电连接器夹持插装末端、定位销夹持插装末端中的一个或多个。

7.根据权利要求1所述的复杂电子产品智能装配设备，其特征在于，还包括视觉检测单元；

视觉检测单元用于对执行末端(4)和物料供料机构(5)上的相应配件进行视觉定位；

和/或，视觉检测单元用于对装配完成的产品进行视觉检测。

8.一种根据权利要求1-7任一项所述的复杂电子产品智能装配设备的装配方法，其特征在于，包括下列步骤：

S1、通过输送机构(3)将待装配产品送至装配工位；

S2、对多个执行末端(4)及物料供料机构(5)上的相应配件进行视觉定位；

S3、基于视觉定位的结果，装配机构按照预设工序依次通过取放工序对应的执行末端(4)抓取相应零件在待装配产品上进行装配；

S4、通过输送机构(3)将装配后的产品从装配工位移开。

9.根据权利要求8所述的复杂电子产品智能装配方法，其特征在于，在S3中，在每个工序完成后，通过视觉检测单元对装配完成的产品进行视觉检测；

优选地，在S4之前，输送机构(3)根据产品检测完成信号将装配后的产品从装配工位下料。

10.根据权利要求7所述的复杂电子产品智能装配方法，其特征在于，在S2之前，通过光电传感器检测待装配产品是否送至装配工位。