CN213054851U - 一种视觉测量精密装配系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种视觉测量精密装配系统，能够有效解决传统孔和销的直径测量及选配过程中的低效率、低稳定、高差错的问题。该视觉测量精密装配系统包括：装配台架以及安装在装配台架台面上的数据采集模块、机械手和驱动模块；装配台架上放置有两个托盘，分别用于放置待装配件；数据采集模块采用视觉测量的方式分别采集放置在托盘上的各待装配件的孔或销的直径、各待装配件在对应托盘上的位置；依据所采集的直径数据进行孔和销的一一配对；机械手用于抓取待装配件，并将其上的销装配在配对的带孔零件的孔内；驱动模块用于驱动数据采集模块和机械手移动，以将数据采集模块移动到待测量件的上方；将机械手移动到待装配件的上方。

Description

一种视觉测量精密装配系统

技术领域

本实用新型涉及一种装配系统，特别涉及一种视觉测量精密装配系统，属于机器视觉技术领域。

背景技术

目前国内对孔和销的直径测量及选配，普遍还停留在手动工具的测量及手动记录，一次测量数目较大时，测量过程缓慢且测量精度难以保证，手动记录数据更容易出错；而将测量好的孔与销的数据选配过程更是复杂多变。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种视觉测量精密装配系统，能够有效解决传统孔和销的直径测量及选配过程中的低效率、低稳定、高差错的问题。

所述的视觉测量精密装配系统用于带孔零件和带销零件中孔和销的直径测量及选配，该系统包括：装配台架以及安装在所述装配台架台面上的数据采集模块、机械手和驱动模块；

所述装配台架上放置有两个托盘，分别用于放置待装配的带孔零件和带销零件；

所述数据采集模块采用视觉测量的方式分别采集放置在所述托盘上的各带孔零件中孔的直径、各带销零件中销的直径；依据所采集的直径数据进行带孔零件和带销零件的一一配对；

所述机械手用于抓取待装配的带销零件，并将其上的销装配在与之配对的带孔零件的孔内；

所述驱动模块用于驱动所述数据采集模块和机械手移动，以将所述数据采集模块移动到待测量的带孔零件或带销零件的上方；将所述机械手移动到待装配的带孔零件或带销零件的上方。

优选的，所述驱动模块采用直角坐标机器人；所述数据采集模块和机械手均安装在所述直角坐标机器人的机械臂上，通过所述机械臂带动所述数据采集模块和机械手移动。

优选的，采用伺服电机驱动所述直角坐标机器人的机械臂移动。

优选的，所述数据采集模块包括：视觉测量单元和同轴光源。

优选的，所述视觉测量单元为CCD相机。

优选的，所述装配台架外罩有防尘罩。

有益效果：

(1)该视觉测量系统比现有技术提高了测量精度，且稳定性高；解决了传统人工测量错误率高、误差大的缺点。

(2)该精密装配系统中通过将同轴光源与CCD相机结合，提高了视觉测量的精度，可移植性强，强度好，稳定性高，同时具有高可靠性、高精度的测量数据及自动选配等智能化功能；能够提升视觉测量选配无人化进程，提高选配智能化程度。

(3)该精密装配系统中采用直角坐标机器人进行准确定位，一方面减小了相机对中产生的误差，对提升测量精度有很大的作用；另一方面直角坐标机器人可完成销与孔的准确配对，可以高效率的完成销与孔的一一配对，由此提升了测量速度与选配速度，从而节约了人工成本，提高了生产效率。

(4)该装配系统外罩有防尘罩，使整个测量与选配过程均在密闭空间中完成，对人员要求低、操作安全。

附图说明

图1为实施例中精密装配系统的具体结构示意图。

图2为直角坐标机器人结构示意图。

图3为相机、同轴光源、机械手组合结构示意图。

图4为实例样件(即孔和销)结构示意图。

其中：1-伺服电机，2-数据采集模块，3-机械手，4-衔铁托盘，5-线架托盘，6-控制柜，7-直角坐标机器人

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。

本实施例提供一种高精度、高可靠性的视觉测量精密装配系统，该装配系统用于带孔零件和带销零件中孔和销的装配；本例中待装配的零件为如图4所示的衔铁(销)和线架(孔)。

该视觉测量精密装配系统包括：数据采集模块2、机械手3和直角坐标机器人7，其中数据采集模块2包括：视觉测量单元和同轴光源，数据采集模块2和机械手3安装于直角坐标机器人7的机械臂端部，通过控制机械臂移动，从而带动机械手移动抓取待装配的零件；带动数据采集模块2将相机镜头移动到测量目标处，采集待测件尺寸数据。

具体的，如图1-图3所示，直角坐标机器人7安装在控制柜6上表面的一个直角顶点位置处，数据采集模块2和用于抓取待装配件的机械手3均安装在直角坐标机器人7的机械臂上，数据采集模块2和机械手3能够在直角坐标机器人7的机械臂的带动下沿控制柜6上表面的横向、纵向移动；数据采集模块2与机械手3由同一机械臂带动，能够节约时间，节省成本，提高工作效率。同时机械手3具备沿控制柜6上表面法线方向上下移动的能力，以实现待装配件的抓取。

数据采集模块2中，视觉测量单元采用高像素CCD相机(本例中为2000万像素CCD相机)加光学镜头，能够实现快速精准测量尺寸，测量精度可达0.001mm，测量速度为每分钟2个零件，数据采集模块2随机械臂的移动而移动。同轴光源作为测量精度的必要条件，与CCD相机平行装配于机械臂上。

直角坐标机器人7用于定位找准待测量或待装配件的中心，选用高精度伺服电机1驱动直角坐标机器人7的机械臂移动，即可保证定位找准的准确性，又可提高移动速度(高精度伺服电机1可由设置在控制柜6内的控制单元控制)。直角坐标机器人7机械臂的移动速度可达3000转/分钟，测量及选配100组衔铁和线架的时间小于45分钟。

在控制柜6上表面固定有用于放置衔铁的衔铁托盘4和用于方式线架的线架托盘5，衔铁托盘4和线架托盘5由聚乙烯材料加工而成，每个托盘上放置的待装配件的数量相同。

该视觉测量精密装配系统的工作原理为：

首先通过数据采集模块2对衔铁托盘4上的衔铁的尺寸和线架托盘5上托盘的尺寸进行一一测量：测量时，控制单元通过对伺服电机1的控制，控制机械臂带动数据采集模块2精确的移动到被测件上方，对被测件进行拍照，然后将拍摄的被测件的图像发送给控制单元；控制单元依据预先标定的像素尺寸确定被测件的直径，然后将确定的被测件的直径与该被测件在托盘上的位置存储在控制单元中(以被测件在对应托盘上的行号和列号标识其位置，测量时从第1行第1列开始，按行号或列号依次进行直径数据的采集，由此便能够标识每次采集的被测件的位置)；由此依次完成衔铁托盘4上每个衔铁和线架托盘5上每个线架位置和直径数据的采集；控制单元依据所采集的直径数据进行衔铁和线架的一一配对(本例中选配间隙适合，比如0.05mm的产品适配)。

然后依据所采集的被测件的数据，进行衔铁和线架的一一装配：装配时，控制单元通过对伺服电机1的控制，控制机械臂带动机械手精确的移动到待装配的衔铁上方；然后控制机械手3下移抓取待装配的衔铁，抓取后控制机械手3上移，通过机械臂带动抓取有衔铁的机械手移动到与之配对的线架的上方；最后控制控制机械手3下移将衔铁装配到与之配对的线架内。

该视觉测量精密装配系统可测量工件尺寸范围为直径5mm到直径12mm的孔和销，一个设备可以满足多种工件的装配，增加了产品的用途及多样性，节约了成本及提高了生产效率。

综上，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种视觉测量精密装配系统，其特征在于，包括：装配台架以及安装在所述装配台架台面上的数据采集模块(2)、机械手(3)和驱动模块；

所述装配台架上放置有两个托盘，分别用于放置待装配的一个以上带孔零件和一个以上带销零件；

所述数据采集模块(2)采用视觉测量的方式分别采集放置在所述托盘上的各带孔零件中孔的直径、各带销零件中销的直径；依据所采集的直径数据进行带孔零件和带销零件的一一配对；

所述机械手(3)用于抓取待装配的带销零件，并将其上的销装配在与之配对的带孔零件的孔内；

所述驱动模块用于驱动所述数据采集模块(2)和机械手(3)移动，以将所述数据采集模块(2)移动到待测量的带孔零件或带销零件的上方；将所述机械手(3)移动到待装配的带孔零件或带销零件的上方。

2.如权利要求1所述的视觉测量精密装配系统，其特征在于，所述驱动模块采用直角坐标机器人(7)；所述数据采集模块(2)和机械手(3)均安装在所述直角坐标机器人(7)的机械臂上，通过所述机械臂带动所述数据采集模块(2)和机械手(3)移动。

3.如权利要求2所述的视觉测量精密装配系统，其特征在于，采用伺服电机(1)驱动所述直角坐标机器人(7)的机械臂移动。

4.如权利要求1或2所述的视觉测量精密装配系统，其特征在于，所述数据采集模块(2)包括：视觉测量单元和同轴光源。

5.如权利要求4所述的视觉测量精密装配系统，其特征在于，所述视觉测量单元为CCD相机。

6.如权利要求1或2所述的视觉测量精密装配系统，其特征在于，所述装配台架外罩有防尘罩。

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