CN216681056U

CN216681056U - 用于将螺钉拧紧到工件上的自动定位装配系统

Info

Publication number: CN216681056U
Application number: CN202121839320.8U
Authority: CN
Inventors: 李飞; 徐斌星; 张兵
Original assignee: Zhejiang Holip Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Holip Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2021-08-06
Filing date: 2021-08-06
Publication date: 2022-06-07
Anticipated expiration: 2031-08-06

Abstract

公开了一种用于将螺钉拧紧到工件上的自动定位装配系统，其特征在于，包括：拧紧装置；可移动的机械臂，设置在工作台上，用于操作拧紧装置以将螺钉拧紧到工件上的目标位置处；相机，设置在拧紧装置上，用于采集目标位置的标准图像和实际图像；存储器，用于存储来自相机的标准图像和实际图像；和处理器，可通信地连接到存储器、相机和机械臂，用于比较实际图像和标准图像的差异，将所述差异转换为坐标差，使得机械臂基于预先设定的拧紧坐标和所述坐标差移动到目标位置处以操作拧紧装置进行拧紧操作。

Description

用于将螺钉拧紧到工件上的自动定位装配系统

技术领域

本实用新型涉及一种生产线装配技术，更具体地，涉及一种用于将螺钉拧紧到工件上的自动定位装配系统。

背景技术

在装配工件时，需要使用机械结构将工件固定以便在工件上拧紧多个螺钉。在该领域中，通常需要人工拧紧螺钉，在大批量装配工件时，这种人工拧紧的方式不仅费时费力，还容易受到工件公差、产品装配公差、定位公差等影响，拧紧定位的精度低，且容易导致材料损坏或者报废，装配成本高。

实用新型内容

本实用新型的实施例旨在解决以上问题的至少一个方面。

根据本实用新型的一个方面，提供一种用于将螺钉拧紧到工件上的自动定位装配系统，包括：拧紧装置；可移动的机械臂，设置在工作台上，用于操作拧紧装置以将螺钉拧紧到工件上的目标位置处；相机，设置在拧紧装置上，用于采集目标位置的标准图像和实际图像；存储器，用于存储来自相机的标准图像和实际图像；和处理器，可通信地连接到存储器、相机和机械臂，用于比较实际图像和标准图像的差异，将所述差异转换为坐标差，使得机械臂基于预先设定的拧紧坐标和所述坐标差移动到目标位置处以操作拧紧装置进行拧紧操作。

根据本实用新型的一个方面，所述处理器还被配置成在拧紧操作之前判断所述差异是否大于设定阈值，如果所述差异大于所述设定阈值，则指示相机重新采集目标位置的实际图像。

根据本实用新型的一个方面，所述处理器还被配置成，在设定的图像采集次数内，所述差异始终大于所述设定阈值时，发出报警指令。

根据本实用新型的一个方面，所述自动定位装配系统还包括：供料机构，用于向拧紧装置提供螺钉。

根据本实用新型的一个方面，所述自动定位装配系统还包括：操作模式切换界面，用于切换所述自动定位装配系统的手动操作模式和自动操作模式，其中，所述标准图像是相机在手动操作模式下采集的，所述实际图像是相机在自动操作模式下采集的。

根据本实用新型的一个方面，所述自动定位装配系统还包括：机械臂调节器，用于在所述手动操作模式下调节机械臂以使机械臂移动到各个目标位置，以便相机采集各个目标位置的标准图像。

根据本实用新型的一个方面，所述自动定位装配系统还包括：指示灯，用于指示所述自动定位装配系统的状态；和急停按钮，用于在紧急情况下关停所述自动定位装配系统。

附图说明

现在仅通过示例的方式参考下面的附图对本实用新型的实施例进行详细描述。

图1是根据本实用新型的实施例的自动定位装配系统的正视图；以及

图2是图1中的移除上部柜体后的自动定位装配系统的立体图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标记指示相同或相似的部件。下述参照附图对本实用新型实施方式的说明旨在对本实用新型的总体实用新型构思进行解释，而不应当理解为对本实用新型的一种限制。

另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

图1是根据本实用新型的实施例的自动定位装配系统1000的正视图。本公开的自动定位装配系统1000可以用于生产线上组装变频器时自动定位和拧紧变频器电路板(即，下文所述的“工件”，图中未示出)上的螺钉。

如图1所示，自动定位装配系统1000包括上部柜体200和下部柜体160。上部柜体200中容纳有用于实施拧紧操作的拧紧装置110、操作拧紧装置110的可移动的机械臂120、设置于拧紧装置110上用于采集图像的相机130等，具体将在下文描述；下部柜体160中容纳有用于实现各个部件之间的通信和控制的主机，主机可以包括存储器和处理器，虽然这里以统一的名称“主机”来命名，然而本领域的普通技术人员应该知晓，这里的主机可以是分别控制机械臂120或相机130乃至其他部件的一个或多个处理器、PLC或计算机，并可以分别包括多个存储器。

在上部柜体200上还设置有操作模式切换界面210、指示灯220、机械臂调节器230、和急停按钮240。操作模式切换界面210可以例如是触摸式显示器，用于在自动定位装配系统1000的手动操作模式和自动操作模式之间进行切换。指示灯220用于指示自动定位装配系统1000处于正常状态还是处于报警状态。例如，指示灯220绿色时指示系统工作正常，红色时指示系统出现异常而报警。机械臂调节器230用于在手动操作模式下调节机械臂120的位置，以便针对待拧紧螺钉的工件进行自动定位装配系统1000的预先参数设置，例如使相机130采集工件的各个目标位置的标准图像等，这将在下文详细描述。急停按钮240用于在紧急情况下关停自动定位装配系统1000。

图2是图1中的移除上部柜体200后的自动定位装配系统1000的立体图，示出了设置在上部柜体200内的部件。

如图2所示，上部柜体200中包括拧紧装置110、可操作地连接到拧紧装置110的机械臂120、和设置在拧紧装置110上的相机130。拧紧装置110用于从供料机构140获取螺钉，并实施将螺钉拧紧到目标工件(图中未示出)上的操作。机械臂120是能够移动的，设置在位于下部柜体160的顶部的工作台150上，用于在主机的控制下带动拧紧装置110移动到目标工件上的目标位置，以便拧紧装置110将螺钉拧紧到工件上。相机130例如可以是电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)相机，安装在拧紧装置110上，随着机械臂120移动，用于采集目标位置的标准图像和实际图像。

以下结合变频器组装过程中在电路板上拧紧螺钉的示例来描述以上各个部件的操作。当前，倾向于使用自动化的生产线批量地进行变频器的组装。

在生产线上启用自动定位装配系统1000对批量的变频器电路板进行自动化地拧紧螺钉的操作之前，首先针对某批次同型号的变频器电路板进行预先的参数设置。具体地，在操作模式切换界面210将该系统切换到手动操作模式，在该模式下根据电路板的设计要求，使用机械臂调节器230调节并移动机械臂120到每个待拧紧螺钉的目标位置，然后利用相机130对各个目标位置进行图像采集。相机130在此模式下所拍摄的每个目标位置的图像，作为标准图像存储到存储器中，并由处理器处理成坐标，该坐标就是待拧紧螺钉的目标位置的预先设定的坐标。此外，在手动操作模式下，还可以设置机械臂120的待机位置等初始参数，并存储在存储器中。在一个实施例中，每个工件具有十六个目标位置，每个工件具有分别针对该十六个目标位置的十六个标准图像。由于在批量作业中，通常针对同一种工件进行装配操作，所以一个工件的十六个标准图像同样适用于同型号或同批次的其它工件。

在手动操作模式下对每个目标位置采集并处理好标准图像之后，在操作模式切换界面210将系统切换到自动操作模式。这样，可以批量对同一型号/批次的工件实施自动拧紧螺钉的操作。具体地，工件被传送到该自动定位装配系统1000，主机的处理器按照既定程序指示机械臂120移动，机械臂120带动拧紧装置110，进而带动相机130随着机械臂120移动到工件上的每个目标位置附近，并对该目标位置采集图像，此图像是在自动装配过程中在自动操作模式下采集的实际图像。由于定位误差等原因，该目标位置的实际图像可能与对应的标准图像存在一定差异。

相机130采集的标准图像和/或实际图像被传输到位于下部柜体160中的主机中。存储器用于存储来自相机130的标准图像和实际图像。处理器可通信地连接到存储器以用于比较实际图像和标准图像的差异，将所述差异转换为坐标差，并根据预先设定的坐标和该坐标差指示机械臂120移动，使得机械臂120基于预先设定的坐标和所述坐标差移动到目标位置处，以便拧紧装置110进行拧紧操作。该坐标差实际上就是用坐标表示的位移。

通过相机130采集标准图像和实际图像并通过处理器比较实际图像和标准图像的差异，然后将该差异转换为机械臂120移动的坐标差，不仅节省了人力，还能够消除工件公差、产品装配公差、定位公差等一系列会影响到拧紧定位的公差的影响，极大地提高了对目标位置的定位精度和工作效率，降低了操作成本。

为了提高定位精度，还可以设定图像差异的阈值或相似度的阈值。在一个实施例中，例如，该差异的阈值被设定为小于10％，或相似度的阈值被设定为大于等于90％。处理器在拧紧操作之前判断所述差异是否大于设定阈值，如果所述差异大于所述设定阈值，则说明该目标位置不是正确的目标位置或相机130采集图像所用的参数不合适等，处理器随后指示相机130改变物理参数(例如，焦距、景深等)以重新采集目标位置的实际图像，并将重新采集的实际图像与标准图像比较。如果在设定的图像采集次数(例如，30次)内，重新采集的实际图像与标准图像的差异小于所述设定阈值，则说明之前相机130采集图像时所用的参数不合适；然而重新采集的实际图像与标准图像的差异始终大于所述设定阈值，则说明该目标位置可能不是正确的目标位置或工件定位不准确，此时处理器发出报警指令，指示指示灯220报警，以便操作人员处理。

在机械臂120按照上述过程将螺钉依次拧紧到工件上的每个目标位置后，自动定位装配过程结束，工件随后被传送带移走，下一个待拧紧的工件又被传送带传送至该系统，并如上所述地进行新的拧紧操作。

上述相关部件之间的通信和控制通过位于下部柜体160中的主机的处理器(例如，可编程逻辑控制器(PLC))(图中未示出)进行。

本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。

在详细说明本实用新型的较佳实施例之后，熟悉本领域的技术人员可清楚地了解，在不脱离随附权利要求的保护范围与精神下可进行各种变化与改变，且本实用新型亦不受限于说明书中所举示例性实施例的实施方式。

Claims

1.一种用于将螺钉拧紧到工件上的自动定位装配系统，其特征在于，包括：

拧紧装置；

可移动的机械臂，设置在工作台上，用于操作拧紧装置以将螺钉拧紧到工件上的目标位置处；

相机，设置在拧紧装置上，用于采集目标位置的标准图像和实际图像；

存储器，用于存储来自相机的标准图像和实际图像；

处理器，可通信地连接到存储器、相机和机械臂，用于比较实际图像和标准图像的差异，将所述差异转换为坐标差，使得机械臂基于预先设定的拧紧坐标和所述坐标差移动到目标位置处以操作拧紧装置进行拧紧操作；和

PLC，用于实现所述拧紧装置、所述存储器、所述处理器、所述相机和所述机械臂之间的通信连接。

2.根据权利要求1所述的自动定位装配系统，其特征在于，还包括：

供料机构，用于向拧紧装置提供螺钉。

3.根据权利要求1所述的自动定位装配系统，其特征在于，还包括：

机械臂调节器，用于在手动操作模式下调节机械臂以使机械臂移动到各个目标位置，以便相机采集各个目标位置的标准图像。

4.根据权利要求1所述的自动定位装配系统，其特征在于，还包括：

指示灯，用于指示所述自动定位装配系统的状态；和

急停按钮，用于在紧急情况下关停所述自动定位装配系统。