CN208158366U - 一种磁钢自动装配装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及自动机械技术领域,具体而言,涉及一种磁钢自动装配装置。该装置包括装配架(1)、设置在装配架上的可升降旋转台(2)、磁钢夹具(3)以及视觉定位模块(4);所述装配架(1)包括支撑板、用于支持磁钢夹具(3)做水平及垂直运动的Y、Z轴运动导轨;所述可升降旋转台(2)设置在支撑板中央位置,其包括控制高度的顶升气缸、用于旋转定位的旋转平台、放置并固定电机转子的圆盘;所述可升降旋转台上方的磁钢夹具(3),其包括用于推进磁钢夹具的推进气缸、用于推进磁钢的刀型推杆、用于调整曲形夹板角度的传动齿轮组以及蝶型推杆机构、用于夹取磁钢的曲形夹板;所述视觉定位模块(4)用于识别磁钢安装孔的位置及深度信息,以实现磁钢的自动化装配;本实用新型可实现磁钢的自动化装配,在提高磁钢装配效率的同时节约了生产成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及自动机械化领域,具体涉及一种电机磁钢的自动装配装置。
背景技术
磁钢是电机产品的一个重要零部件,每台电机的电机转子通常都设有多个磁钢安装槽,磁钢安装的好坏与否,将影响到电机的性能和使用寿命。
目前,磁钢装配一般采用人工方式进行,即采用人工操作的方式将磁钢插入组装模具内,上述以人工操作为主的生产方式存在装配效率低、成本高、产品一致差等问题;为保证产品质量、有效控制成本,亟需一种能代替人工操作的磁钢自动化装配装置,以提高生产效率。
发明内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供一种磁钢自动装配装置,能够以自动化方式完成磁钢的自动装配任务,在提高了安装效率和安全性的同时,节约成本。
为解决上述技术问题,本实用新型所采用的技术方案是:
一种磁钢自动装配装置,包括装配架(1),装配架上设有支撑板(1-1),其中,磁钢自动装配装置还包括:可升降旋转台(2),位于支撑板(1-1)中央用于升降电机转子(5);磁钢夹具(3),位于可升降旋转台(2)上方,可沿水平及垂直方向移动,并将磁钢放入电机转子(5)内;视觉定位模块(4),位于磁钢夹具底座(1-4-7)上,负责识别定位电机转子(5)的磁钢安装孔(5-1)的位置。
装配架(1)包括支撑板(1-1)、双T型支撑架(1-2)、Z轴移动装置(1-3)、Y轴移动装置(1-4);支撑板(1-1)设有电机安装孔(1-1-1)、导轨安装孔(1-1-2);双T型支撑架(1-2)通过螺孔固定在支撑板(1-1)上,并设有Z轴导轨固定孔(1-2-1);Y轴移动装置(1-4)通过导轨固定块(1-4-4)固定在Z轴固定导轨(1-3-1)上。
Z轴移动装置(1-3)包括Z轴固定导轨(1-3-1)、蜗杆(1-3-2)、Z轴驱动电机(1-3-3);Z轴固定导轨(1-3-1)通过Z轴导轨固定孔(1-2-1)及导轨安装孔(1-1-2)固定在支撑板(1-1)上;Z轴驱动电机(1-3-3)驱动蜗杆(1-3-2)转动,调节Y轴移动装置(1-4)的高度。
Y轴移动装置(1-4)包括Y轴驱动电机(1-4-1)、Y轴传送带(1-4-2)、Y轴导轨(1-4-3)、导轨固定块(1-4-4)、直线轴承(1-4-5)、螺纹孔(1-4-6)、磁钢夹具底座(1-4-7)、水平移动块(1-4-8),滑动齿轮(1-4-9);Y轴驱动电机(1-4-1)通过螺丝固定在导轨固定块(1-4-4)上,并通过齿轮啮合驱动Y轴传送带(1-4-2)沿Y轴导轨(1-4-3)传动;水平移动块(1-4-8)套接在Y轴导轨(1-4-3)上,并设有滑动齿轮(1-4-9),该滑动齿轮(1-4-9)与Y轴传送带(1-4-2)相啮合,实现磁钢夹具(3)的水平移动;导轨固定块(1-4-4)上设有直线轴承(1-4-5)与Z轴固定导轨(1-3-1)套连在一起;导轨固定块(1-4-4)上设有螺纹孔(1-4-6)与蜗杆(1-3-2)啮合,用于调节Y轴移动装置(1-4)的高度。
可升降旋转台(2)设有转动台底座(2-1)、旋转平台(2-2)、圆盘(2-3)、顶升气缸(2-4);顶升气缸(2-4)位于转动台底座(2-1)上,通过螺丝与旋转平台(2-2)固定,用于调节旋转平台(2-2)的高度;旋转平台(2-2)上设有旋转平台固定板(2-2-1)、旋转驱动电机(2-2-2)、旋转驱动轴(2-2-3)、旋转台传动带(2-2-4)、轴承(2-2-5)、凹洞(2-2-6);旋转驱动轴(2-2-3)设有螺纹,与旋转台传动带(2-2-4)啮合;轴承(2-2-5)嵌在旋转平台固定板(2-2-1)的凹洞(2-2-6)内,并与旋转驱动轴(2-2-3)下部套连在一起;旋转驱动电机(2-2-2)通过齿轮及旋转台传动带(2-2-4)带动旋转驱动轴(2-2-3)转动;旋转驱动轴(2-2-3)末端设有半月型缺口,与圆盘(2-3)的中心固定孔(2-3-1)相契合。
磁钢夹具(3)包括夹具推进气缸(3-1)、蝶型推杆机构(3-2)、传动齿轮组(3-3)、曲形夹板(3-4)、旋转夹具安装柱(3-5);蝶型推杆机构(3-2)设有滑槽推杆(3-2-1)、刀型推杆(3-2-2)、L型固定板(3-2-3)、推杆中轴(3-2-4),夹具推进气缸(3-1)与刀型推杆(3-2-2)相连,能够驱动刀型推杆(3-2-2)作径向运动;两根滑槽推杆(3-2-1)通过推杆中轴(3-2-4)交叉叠放在刀型推杆(3-2-2)上,滑槽推杆(3-2-1)末端与传动齿轮组(3-3)连接,在夹具推进气缸(3-1)的推动下,能够实现曲形夹板(3-4)的张开和闭合功能,从而实现抓取动作;L型固定板(3-2-3)通过螺丝与刀型推杆(3-2-2)固定,防止滑槽推杆(3-2-1)在工作过程中脱落;刀型推杆(3-2-2)在夹具推进气缸(3-1)的推动下作径向运动,可将磁钢推送到指定位置;旋转夹具安装柱(3-5)包括旋转夹具安装孔(3-5-1)、固定契合孔(3-5-2);旋转夹具安装孔(3-5-1)与旋转电机(1-5)相契合,可实现磁钢夹具(3)的旋转功能。
视觉定位模块(4)固定在磁钢夹具底座(1-4-7)上,通过双目摄像头采集图像信息,采用模板匹配算法识别出磁钢安装孔(5-1)的位置信息,并以该位置信息为特征点,运用双目测距算法完成自动测距功能,驱动磁钢夹具(3)实现磁钢的自动装配。
附图说明
图1为磁钢自动装配装置的整体结构示意图。
图2至图3为磁钢自动装配装置中装配架结构示意图。
图4为图3装配架中Y轴移动装置结构示意图。
图5为磁钢自动装配装置中可升降旋转台结构示意图。
图6为磁钢自动装配装置中可升降旋转台结构细节图。
图7为磁钢自动装配装置中磁钢夹具结构示意图。
图8为磁钢自动装配装置中磁钢夹具结构细节图。
图9为图8中蝶型推杆机构结构示意图。
图10为磁钢夹具与旋转电机的连接示意图。
(1)装配架,(2)可升降旋转台,(3)磁钢夹具,(4)视觉定位模块,(5)电机转子,(1-1)支撑板,(1-2)双T型支撑架,(1-3)Z轴移动装置,(1-4)Y轴移动装置,(1-5)旋转电机,(1-1-1)电机安装孔,(1-1-2)导轨安装孔,(1-2-1)Z轴导轨固定孔,(1-3-1)Z轴固定导轨,(1-3-2)蜗杆,(1-3-3)Z轴驱动电机,(1-4-1)Y轴驱动电机,(1-4-2)Y轴传送带,(1-4-3)Y轴导轨,(1-4-4)导轨固定块,(1-4-5)直线轴承,(1-4-6)螺纹孔,(1-4-7) 磁钢夹具底座,(1-4-8)水平移动块,(1-4-9)滑动齿轮,(2-1)转动台底座,(2-2)旋转平台,(2-3)圆盘,(2-4)顶升气缸,(2-2-1)旋转平台固定板,(2-2-2)旋转驱动电机,(2-2-3)旋转驱动轴,(2-2-4)旋转台传动带,(2-2-5)轴承,(2-2-6)凹洞,(2-3-1)中心固定孔,(3-1)夹具推进气缸,(3-2)蝶型推杆机构,(3-3)传动齿轮组,(3-4)曲形夹板,(3-5)旋转夹具安装柱,(3-2-1)滑槽推杆,(3-2-2)刀型推杆,(3-2-3)L型固定板,(3-2-4)推杆中轴,(3-5-1)旋转夹具安装孔,(3-5-2)固定契合孔,(5-1)磁钢安装孔。
具体实施方式
下面结合附图说明对本实用新型做进一步详细说明。
如图1至图10所示,磁钢自动装配装置包括装配架(1),所述装配架(1)上设有支撑板(1-1),且磁钢自动装配装置还包括:可升降旋转台(2),位于支撑板(1-1)中央,用于升降电机转子(5);磁钢夹具(3),位于可升降旋转台(2)上方,可沿水平及垂直方向移动,并将磁钢放入电机转子(5)内;视觉定位模块(4),位于磁钢夹具底座(1-4-7)上,负责识别定位电机转子(5)上的磁钢安装孔(5-1)位置;装配架(1),其包括与所述磁钢夹具(3)同时工作的Y轴移动装置(1-4)和Z轴移动装置(1-3);所述Z轴移动装置(1-3)用于调节磁钢夹具(3)垂直高度;所述Y轴移动装置(1-4)用于调节磁钢夹具(3)水平位置;可旋转升降台(2),其包括与磁钢夹具(3)配合工作的顶升气缸(2-4)和旋转平台(2-2);所述顶升气缸(2-4)位于所述旋转平台(2-2)下方,用于调节旋转平台(2-2)的高度;所述旋转平台(2-2)用于将电机转子(5)旋转合适的角度并配合磁钢夹具(3)将磁钢放入电机转子(5)内;磁钢夹具(3)和视觉定位模块(4)均位于所述可旋转升降台(2)上方;所述磁钢夹具(3)通过视觉定位模块(4)定位电机转子的磁钢安装孔(5-1)位置;本实用新型针对电机磁钢的自动装配装置,该磁钢自动装配装置采用视觉定位模块(4)实时识别电机转子(5)磁钢安装孔(5-1)的位置,通过可升降旋转台(2)将电机转子(5)上升旋转到合适位置,并控制磁钢夹具(3)完成磁钢的夹取、旋转任务,实现磁钢装配过程的自动化,整个过程无需人工操作,既提升了生产效率,又节约了人力成本。
如图2至图3所示,装配架(1)包括支撑板(1-1)、双T型支撑架(1-2)、Z轴移动装置(1-3)、Y轴移动装置(1-4)。Y轴移动装置(1-4)通过Y轴驱动电机(1-4-1)驱动齿轮转动,并依靠齿轮啮合Y轴传送带(1-4-2)运动,Y轴传送带(1-4-2)与安装在水平滑动块(1-4-8)内的滑动齿轮(1-4-9)啮合,带动水平滑动块(1-4-8)沿Y轴导轨(1-4-3)运动,从而实现磁钢夹具(3)在水平方向上的位置移动;Z轴移动装置(1-3)由Z轴固定导轨(1-3-1)、蜗杆(1-3-2)、Z轴驱动电机(1-3-3)组成,主要用于实现Y轴移动装置(1-4)在垂直方向上的位置移动;其中,Z轴固定导轨(1-3-1)通过导轨安装孔(1-1-2)、Z轴导轨固定孔(1-2-1)固定在双T型支撑架(1-2)及支撑板(1-1)上;一方面,导轨固定块(1-4-4)设有安装孔,通过直线轴承(1-4-5)套接在Z轴固定导轨(1-3-1)上;另一方面,导轨固定块(1-4-4)通过螺纹孔(1-4-6)与蜗杆(1-3-2)啮合,蜗杆末端与Z轴驱动电机(1-3-3)固定连接,通过驱动蜗杆(1-3-2)转动,使Y轴移动装置(1-4)能够沿Z轴固定导轨(1-3-1)移动。
如图5至图6所示,可升降旋转台(2)位于支撑板(1-1)正中心位置,其特征在于顶升气缸(2-4)位于转动台底座(2-1)上,通过螺丝与旋转平台(2-2)固定能够实现旋转平台(2-2)的升降功能;圆盘(2-3)的旋转定位功能是通过旋转驱动轴(2-2-3)旋转带动实现的,旋转驱动轴(2-2-3)设有螺纹,与旋转台传动带(2-2-4)啮合,轴承(2-2-5)嵌在旋转平台固定板(2-2-1)的凹洞(2-2-6)内,并与旋转驱动轴(2-2-3)下部套连在一起,便于旋转驱动轴(2-2-3)的转动,旋转驱动电机(2-2-2)通过齿轮及旋转台传动带(2-2-4)带动旋转驱动轴(2-2-3)转动,旋转驱动轴(2-2-3)末端设有半月型缺口,与圆盘(2-3)的中心固定孔(2-3-1)相契合,实现圆盘(2-3)旋转功能;通过调整圆盘(2-3)的旋转角度,可辅助磁钢夹具(3)完成磁钢的装填任务,装填完毕后圆盘(3)继续旋转,开始下一次的磁钢安装,重复上述步骤,直至装满整个电机转子(5)。
如图7至图9所示,磁钢夹具(3)位于磁钢夹具底座(1-4-7)下方,其特征在于旋转电机(1-5)与磁钢夹具(3)尾部的旋转夹具安装孔(3-5-1)相契合,旋转夹具安装柱(3-5)上设有固定契合孔(3-5-2),将螺丝穿过固定契合孔(3-5-2)使其与夹具旋转电机(1-5)固定,当旋转电机(1-5)转动时,能够驱动磁钢夹具(3)实现旋转功能;夹具推进气缸(3-1)前端通过螺丝与刀型推杆(3-2-2)相连,用于推进刀型推杆(3-2-2);两根滑槽推杆(3-2-1)通过推杆中轴(3-2-4)交叉叠放在刀型推杆(3-2-2)上,其前端通过螺丝与传动齿轮组(3-3)固定连接,曲形夹板(3-4)通过螺丝与传动齿轮组(3-3)的另一端相连,用于夹取磁钢,使得夹具推进气缸(3-1)能够推动传动齿轮组(3-3)转动,进而实现曲形夹板(3-4)的夹取功能;L型固定板(3-2-3)通过螺丝与刀型推杆(3-2-2)固定,防止滑槽推杆(3-2-1)在工作过程中脱落;因此,在推进气缸(3-1)的推动下,经由滑槽推杆(3-2-1)、传动齿轮组(3-3)的传动,实现磁钢夹具(3)的磁钢夹取功能。
视觉定位模块(4)由双目摄像头及控制板组成,主要负责采集图像信息,采用图像识别算法完成自动测距功能,并自动识别磁钢安装孔(5-1)的位置及深度信息。其识别流程,包括以下步骤:
(a) 打开视觉定位模块中的双目摄像头,左右摄像头各拍一张照,记为左图、右
图,并采用模板匹配算法识别出磁钢安装孔(5-1)的位置信息,具体做法是:将含有磁钢安
装孔(5-1)图像信息的照片设为搜索模板B( m×n 个像素),将视觉定位模块拍摄到的电机
转子(5)平面图设为搜索图D( W×H 个像素);将已知搜索模板B叠放在被搜索图D上平移,
模板B覆盖被搜索图D的那块区域叫子图。i,j为子图左上角在被搜索图D上的坐标。搜索
范围是: 1≤ i ≤ W–m
1≤ j ≤ H–n
通过比较搜索模板B 和子图的相似性,即可完成模板匹配过程,即采用公式
(1)来衡量模板B和子图的匹配程度,
(1)
由上式(1)可知,中间第二项是一个常数,只跟模板有关系,而第一项和第三项是和原图有关的,随着模板在原图上的移动,这两个值也在发生变化。当T(i,j)的值最小时,说明找到了磁钢安装孔的位置;
(b)在识别出磁钢安装孔(5-1)的位置信息后,以该位置信息为特征点,采用双目测距算法计算出磁钢夹具(3)与磁钢安装孔(5-1)的距离,其主要算法流程如下:先对双目摄像头进行标定,得到每个摄像头的内部参数数据(焦距、成像原点、畸变系数)以及双目摄像头的相对位置关系(旋转矩阵和平移向量),并对左右视图进行消除畸变和行对准,使得左右视图的成像原点坐标一致;接着把同一场景在左右视图上对应的特征点匹配起来,得到视差图,进而得到视差数据,通过公式(2)和公式(3):
(2)
(3)
可计算出:
其中JL为特征点在两个相机感光器上的成像点P和 P’的距离;与表示识别
到的磁钢安装孔(5-1)中心点在左图及右图上的位置坐标;为视差;C为两相机的
中心距;f为相机焦距;H为想要求的深度信息,即磁钢夹具(3)与磁钢安装孔(5-1)的距离;
(c)将计算得到的距离及位置信息反馈给控制器,用于控制磁钢夹具(3)实现磁钢的自动装配。
Claims (7)
1.一种磁钢自动装配装置,包括装配架(1),所述装配架(1)上设有支撑板(1-1),其特征在于,磁钢自动装配装置还包括:
可升降旋转台(2),位于所述支撑板(1-1)中央,用于升降电机转子(5);
磁钢夹具(3),位于所述可升降旋转台(2)上方,可沿水平及垂直方向移动,并将磁钢放入电机转子(5)内;
视觉定位模块(4),位于所述磁钢夹具底座(1-4-7)上,负责识别定位电机转子(5)的磁钢安装孔(5-1)的位置。
2.根据权利要求1所述的一种磁钢自动装配装置,其特征在于,所述装配架(1)包括支撑板(1-1)、双T型支撑架(1-2)、Z轴移动装置(1-3)、Y轴移动装置(1-4);所述支撑板(1-1)设有电机安装孔(1-1-1)、导轨安装孔(1-1-2);所述双T型支撑架(1-2)通过螺孔固定在支撑板(1-1)上,并设有Z轴导轨固定孔(1-2-1);所述Y轴移动装置(1-4)通过导轨固定块(1-4-4)固定在Z轴固定导轨(1-3-1)上。
3.根据权利要求2所述的一种磁钢自动装配装置,其特征在于,所述Z轴移动装置(1-3)包括Z轴固定导轨(1-3-1)、蜗杆(1-3-2)、Z轴驱动电机(1-3-3);所述Z轴固定导轨(1-3-1)通过Z轴导轨固定孔(1-2-1)及导轨安装孔(1-1-2)固定在支撑板(1-1)上;所述Z轴驱动电机(1-3-3)驱动蜗杆(1-3-2)转动,调节Y轴移动装置(1-4)的高度。
4.根据权利要求2所述的一种磁钢自动装配装置,其特征在于,所述Y轴移动装置(1-4)包括Y轴驱动电机(1-4-1)、Y轴传送带(1-4-2)、Y轴导轨(1-4-3)、导轨固定块(1-4-4)、直线轴承(1-4-5)、螺纹孔(1-4-6)、磁钢夹具底座(1-4-7)、水平移动块(1-4-8),滑动齿轮(1-4-9);所述Y轴驱动电机(1-4-1)通过螺丝固定在导轨固定块(1-4-4)上,并通过齿轮啮合驱动Y轴传送带(1-4-2)沿Y轴导轨(1-4-3)传动;所述水平移动块(1-4-8)套接在Y轴导轨(1-4-3)上,并设有滑动齿轮(1-4-9),该滑动齿轮(1-4-9)与Y轴传送带(1-4-2)相啮合,实现磁钢夹具(3)的水平移动;所述导轨固定块(1-4-4)上设有直线轴承(1-4-5)与Z轴固定导轨(1-3-1)套连在一起;所述导轨固定块(1-4-4)上设有螺纹孔(1-4-6)与蜗杆(1-3-2)啮合,用于调节Y轴移动装置(1-4)的高度。
5.根据权利要求1所述的一种磁钢自动装配装置,其特征在于,所述可升降旋转台(2)设有转动台底座(2-1)、旋转平台(2-2)、圆盘(2-3)、顶升气缸(2-4);所述顶升气缸(2-4)位于转动台底座(2-1)上,通过螺丝与旋转平台(2-2)固定,用于调节旋转平台(2-2)的高度;所述旋转平台(2-2)上设有旋转平台固定板(2-2-1)、旋转驱动电机(2-2-2)、旋转驱动轴(2-2-3)、旋转台传动带(2-2-4)、轴承(2-2-5)、凹洞(2-2-6);所述旋转驱动轴(2-2-3)设有螺纹,与旋转台传动带(2-2-4)啮合;所述轴承(2-2-5)嵌在旋转平台固定板(2-2-1)的凹洞(2-2-6)内,并与旋转驱动轴(2-2-3)下部套连在一起;所述旋转驱动电机(2-2-2)通过齿轮及旋转台传动带(2-2-4)带动旋转驱动轴(2-2-3)转动;所述旋转驱动轴(2-2-3)末端设有半月型缺口,与圆盘(2-3)的中心固定孔(2-3-1)相契合。
6.根据权利要求1所述的一种磁钢自动装配装置,其特征在于,所述磁钢夹具(3)包括夹具推进气缸(3-1)、蝶型推杆机构(3-2)、传动齿轮组(3-3)、曲形夹板(3-4)、旋转夹具安装柱(3-5);所述蝶型推杆机构(3-2)设有滑槽推杆(3-2-1)、刀型推杆(3-2-2)、L型固定板(3-2-3)、推杆中轴(3-2-4),所述夹具推进气缸(3-1)与刀型推杆(3-2-2)相连,能够驱动刀型推杆(3-2-2)作径向运动;所述滑槽推杆(3-2-1)通过推杆中轴(3-2-4)交叉叠放在刀型推杆(3-2-2)上,滑槽推杆(3-2-1)末端与传动齿轮组(3-3)连接,在夹具推进气缸(3-1)的推动下,能够实现曲形夹板(3-4)的张开和闭合功能,从而实现抓取动作;所述L型固定板(3-2-3)通过螺丝与刀型推杆(3-2-2)固定,防止滑槽推杆(3-2-1)在工作过程中脱落;所述刀型推杆(3-2-2)在夹具推进气缸(3-1)的推动下作径向运动,可将磁钢推送到指定位置;所述旋转夹具安装柱(3-5)包括旋转夹具安装孔(3-5-1)、固定契合孔(3-5-2);旋转夹具安装孔(3-5-1)与旋转电机(1-5)相契合,可实现磁钢夹具(3)的旋转功能。
7.根据权利要求1所述的一种磁钢自动装配装置,其特征在于,所述视觉定位模块(4)固定在磁钢夹具底座(1-4-7)上,通过双目摄像头采集图像信息,采用模板匹配算法识别出磁钢安装孔(5-1)的位置信息,并以该位置信息为特征点,运用双目测距算法完成自动测距功能,驱动磁钢夹具(3)实现磁钢的自动装配。
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