CN219818692U - 视觉引导工装和工件辅助安装系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于工件辅助安装领域，公开了一种视觉引导工装和工件辅助安装系统，视觉引导工装设置为用于辅助已相互对位的工件的工件安装部和安装配合结构的配合安装部安装固定，并包括：工装支架；工装外接结构，设置于工装支架，并用于可拆卸地连接视觉盲区中的配合安装部；和工装识别结构，与工装外接结构相互固定地设置于工装支架，并用于在工装外接结构连接配合安装部的状态下作为可视化特征呈现在可视区以供视觉识别设备识别。可见，本实用新型的视觉引导工装能够协助实现工件自动化安装，从而可节省人力，极大提高安装效率。

Description

视觉引导工装和工件辅助安装系统

技术领域

本实用新型涉及工件辅助安装技术领域，具体地，涉及一种视觉引导工装和工件辅助安装系统。

背景技术

目前对于一些安装部位处于视觉盲区的工件而言，无法借助视觉识别设备实现自动化安装。例如，在挖掘机等工程机械中，其回转支承需要安装在从底盘的顶端面伸出的支承安装座上，二者安装时，需要预先将回转支承的底端面的端面盲孔与支承安装座上的安装座通孔对位，再利用螺栓等穿连件自下而上依次穿连安装座通孔和端面盲孔。由于无法俯视观察到端面盲孔，在安装穿连件时，只能通过安装座通孔判断其穿连位置，但底盘的顶端面与安装座通孔之间的空间狭窄，常用的视觉识别设备无法伸入其中以准确识别安装座通孔的位置，从而就无法借助视觉识别设备实现自动化安装。

因此，在实际安装过程中，一般通过人工触摸的方式大致确定安装座通孔的位置，再人工安装穿连件。但由于穿连件数量较多，会造成较大的工作量，劳动强度高，且安装效率低下。

实用新型内容

针对现有技术的上述至少一种缺陷或不足，本实用新型提供了一种视觉引导工装和工件辅助安装系统，能够将视觉盲区中的待安装位置以可视化特征呈现在视觉识别设备的可视区，协助实现工件自动化安装，以节省人力和提高安装效率。

为实现上述目的，本实用新型第一方面提供了一种视觉引导工装，其设置为用于辅助已相互对位的工件的工件安装部和安装配合结构的配合安装部安装固定，并包括：

工装支架；

工装外接结构，设置于所述工装支架，并用于可拆卸地连接视觉盲区中的所述配合安装部；和

工装识别结构，与所述工装外接结构相互固定地设置于所述工装支架，并用于在所述工装外接结构连接所述配合安装部的状态下作为可视化特征呈现在可视区以供视觉识别设备识别。

可选地，所述工装识别结构包括形成在所述工装支架且能够在所述工装外接结构连接所述配合安装部的状态下与所述配合安装部对位或错位布置的工装识别孔。

可选地，所述工装外接结构包括能够可拆卸地插装于作为所述配合安装部的配合安装孔中的工装插销。

可选地，所述工装识别结构包括工装识别孔，所述工装外接结构包括与所述工装识别孔同轴布置的工装插销。

可选地，所述工装支架包括平行间隔设置的第一杆体和第二杆体以及垂直连接所述第一杆体和所述第二杆体的连接杆体，所述工装识别孔形成在所述第一杆体上，所述工装插销设置在所述第二杆体上。

可选地，所述第二杆体与所述连接杆体固定连接，所述第一杆体与所述连接杆体可拆卸连接。

可选地，所述第一杆体形成有第一杆体销孔，所述连接杆体形成有与所述第一杆体销孔对位连通的连接杆体销孔，所述工装支架还包括可拆卸地穿连所述第一杆体销孔和所述连接杆体销孔的定位销。

可选地，所述第一杆体和所述连接杆体中的其中一者形成有杆体凸块且另一者形成有与所述杆体凸块配合安装的杆体凹槽。

可选地，所述第一杆体与所述连接杆体形成榫卯配合连接，所述第一杆体和所述连接杆体的其中一者形成有作为所述杆体凸块的榫头部且另一者形成有作为所述杆体凹槽的卯眼部。

本实用新型第二方面提供了一种工件辅助安装系统，其包括上述的视觉引导工装。

在将已相互对位的工件的工件安装部和安装配合结构的配合安装部安装固定时，视觉引导工装可通过工装外接结构与视觉盲区中的配合安装部连接固定，工装识别结构作为供视觉识别设备直接识别的可视化特征，只要预先设定工装识别结构与该配合安装部的相对位置关系，视觉识别设备便可根据工装识别结构和该预设相对位置关系确定该配合安装部的实际位置信息，再通过将自动安装设备与视觉识别设备通信，自动安装设备便可根据该实际位置信息对该配合安装部和与之对位的工件安装部进行自动安装固定。换言之，本实用新型的视觉引导工装能够协助实现工件自动化安装，从而节省人力，极大提高安装效率。

实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型具体实施方式中的一种视觉引导工装使用时的示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图2的剖视图A-A；

图4为图1中的视觉引导工装的示意图；

图5为图4中的视觉引导工装的剖视图。

附图标记说明：

100 视觉引导工装 200 工件

300 安装配合结构

101 工装支架 102 工装外接结构

103 工装识别结构 201 回转支承

301 支承安装座

101a 第一杆体 101b 第二杆体

101c 连接杆体 101d 定位销

101e 杆体凸块 102a 工装插销

103a 工装识别孔 201a 端面盲孔

301a 安装座通孔

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型实施例中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

下面将参考附图并结合示例性实施例来详细说明本实用新型。

参照图1至图5，本实用新型第一示例性实施例提供了一种工件辅助安装系统，能够将已相互对位的工件200的工件安装部和安装配合结构300的配合安装部安装固定。例如，工件200可以是挖掘机等工程机械中的回转支承201，工件安装部为回转支承201的端面上的端面盲孔201a，安装配合结构300可以是支承安装座301，配合安装部为支承安装座301上的安装座通孔301a。在安装时，先将回转支承201放置在支承安装座301上(例如将回转支承201吊运至支承安装座301上)，并将端面盲孔201a与安装座通孔301a相互对位，再利用本示例性实施例的工件辅助安装系统将螺栓等穿连件自动依次穿连安装座通孔301a和端面盲孔201a，以将回转支承201和支承安装座301安装固定。

当然，本示例性实施例的工件辅助安装系统不局限于应用在上述举例的安装工况，对于焊接、涂胶等工序也同样适用。因此，自动安装设备可以是自动穿连设备、自动焊接设备、自动涂胶设备等，当需要采用多种工艺的组合对工件安装部和配合安装部进行安装固定时，可组合设置多种类型的自动安装设备。

工件辅助安装系统具体包括视觉引导工装100、视觉识别设备和自动安装设备。对处于视觉盲区且无法通过调整视觉识别设备的位置直接进行识别的配合安装部，可首先通过视觉引导工装100将其以可视化特征进行呈现，该可视化特征与视觉盲区中的配合安装部满足预设相对位置关系，该预设相对位置关系预先储存在视觉识别设备中。所谓可视化特征，是指视觉识别设备通过调整自身位置可以直接识别的特征。通过视觉识别设备对该可视化特征进行识别，并根据预设相对位置关系进行运算，便可精确获得该配合安装部的实际位置信息。再利用与视觉识别设备通信的自动安装设备，便可根据该实际位置信息将相应的配合安装部与工件安装部自动安装固定，即，实现对视觉盲区中的配合安装部和与之对位的工件安装部的自动安装固定，从而可节省人力，减少作业人员工作量，降低劳动强度，并极大地提高安装效率，提高生产效益。

当工件200与安装配合结构300之间存在多组待安装固定的配合安装部和工件安装部时，可通过以下实施例实现多组配合安装部和工件安装部的连续(或同步)、自动安装。

具体地，在工件辅助安装系统中设置多个视觉引导工装100，多个视觉引导工装100能够将视觉盲区中的部分配合安装部一一对应地以多个可视化特征进行呈现。

根据前述原理，视觉识别设备首先能够确定与多个可视化特征一一对应的多个配合安装部的实际位置信息，至于其余配合安装部的实际位置信息，可通过在视觉识别设备中预先录入安装配合结构300的型号信息，使视觉识别设备根据该安装配合结构300的型号信息和已确定的多个配合安装部的实际位置信息作进一步确定。换言之，要确定视觉盲区中的全部配合安装部的实际位置信息，无须先将全部配合安装部均以可视化特征一一呈现，而只需在视觉识别设备中预存安装配合结构300的型号信息，视觉识别设备便可从该型号信息中获取全部配合安装部的相对位置关系，从而根据已确定的多个配合安装部的实际位置信息和该型号信息，进一步确定其余配合安装部的实际位置信息。

在确定全部配合安装部的实际位置信息后，自动安装设备随即自动生成安装程序，从而可将全部已相互对位的工件安装部和配合安装部自动安装固定。

本示例性实施例不限制可视化特征的具体呈现形式。

具体地，可视化特征可以是形成在视觉引导工装100上的结构特征，例如孔、缺口、凹槽、凸起等。可视化特征也可以是通过视觉引导工装100生成的非结构特征，例如，在视觉引导工装100中设有显示器，将显示器显示的图像、光斑等作为可视化特征；或者，在视觉引导工装100中设有投影器，通过投影器在与视觉盲区中的配合安装部满足预设相对位置关系的位置处投影出图像、光斑等作为可视化特征。当然，可视化特征也可以是将形成在视觉引导工装100上的结构特征与通过视觉引导工装100生成的非结构特征组合设置的组合特征。

另一方面，本示例性实施例不限制前述可视化特征与配合安装部的预设相对位置关系的具体设置。

具体地，在一种预设相对位置关系中，当视觉引导工装100使用时，可视化特征以及与之对应的工件安装部和配合安装部沿线性方向依次对位。或者，在另一种预设相对位置关系中，当视觉引导工装100使用时，可视化特征与已相互对位的工件安装部和配合安装部错位设置。只要预设相对位置关系明确，便可通过视觉识别设备的运算确定配合安装部的实际位置信息。因此，针对不同的安装工况，可适应性地选择合适的视觉引导工装100将视觉盲区中的配合安装部以可视化特征进行呈现，视觉引导工装100具有可设计性强、可灵活设置预设相对位置关系的优点。

再者，本示例性实施例不限制视觉引导工装100的具体安装方式。

在一种实施例中，视觉引导工装100可包括工装外接结构102，该工装外接结构102可拆卸地连接在工件200和/或安装配合结构300上。即，视觉引导工装100可通过工装外接结构102可拆卸地连接在工件200上，或者可通过工装外接结构102可拆卸地连接在安装配合结构300上，又或者可通过工装外接结构102既可拆卸地连接在工件200上，同时又可拆卸地连接在安装配合结构300上。

在另一种实施例中，工装外接结构102可以不与工件200和安装配合结构300连接，而是通过其他结构固定。例如，在前述的挖掘机等工程机械的回转支承201与支承安装座301的安装工况中，可将工装外接结构102可拆卸地连接在工程机械的底盘的顶端面上，但不与支承安装座301连接。

需要说明的是，只要视觉引导工装100被安装固定以投入使用，其呈现的可视化特征与对应的配合安装部始终满足预设相对位置关系，换言之，视觉引导工装100的具体安装方式不会对该预设相对位置关系造成影响，从而不会影响到视觉识别设备确定配合安装部的实际位置信息的精确性。

在视觉引导工装100通过工装外接结构102可拆卸地连接在安装配合结构300的情况下，进一步地，可将工装外接结构102设置为可拆卸地连接配合安装部。如此，预设相对位置关系的设定仅与视觉引导工装100的自身特征相关，可降低预设相对位置关系的设定难度。在此情况下，当视觉识别设备确定配合安装部的实际位置信息后，需要将视觉引导工装100从配合安装部中拆出，以免影响后续自动安装设备对该配合安装部和与之对位的工件安装部的自动安装固定。

此外，视觉引导工装100可包括与工装外接结构102相互固定设置且作为可视化特征的工装识别结构103，显然，该工装识别结构103为前述的形成为结构特征的可视化特征的一种可选实施例。后文中会基于本实施例提供一种更具体的视觉引导工装100，此处暂不展开阐述。

根据前文可知，在执行对工件安装部和配合安装部的自动安装固定之前，需要先将工件200预定位在安装配合结构300上，使得工件安装部和配合安装部相互对位。为进一步扩展工件辅助安装系统的功能，可在工件辅助安装系统中设置预定位设备，该预定位设备能够将工件200预定位在安装配合结构300上，使得待安装固定的工件安装部与配合安装部相互对位。预定位设备的具体类型不限，可根据实际安装工况而定，但其需具备对工件200和/或安装配合结构300的转运功能。例如，预定位设备可以是程控行车、桁架机械手等吊运设备，也可以是AGV小车、RGV小车等行走转运设备。

另外，在一些安装工况下，视觉识别设备、自动安装设备等系统设备可能会布置在不同的工位，此时需要在工件辅助安装系统中设置转运设备，以用于在不同的工位之间转运工件组合体，保证安装流程的完整执行。其中，工件组合体可以是工件200、安装配合结构300和视觉引导工装100的组合体，也可以是工件200和安装配合结构300的组合体等，在不同工位下，工件组合体的具体组成有所不同。

本实用新型第二示例性实施例提供了一种生产线，该生产线包括上述的工件辅助安装系统，因此也具备由该工件辅助安装系统带来的所有技术效果，故此处不再重复赘述。例如，该生产线可以是挖掘机等工程机械的生产线等。

本实用新型第三示例性实施例提供了一种以工装识别结构103作为可视化特征的视觉引导工装100，该视觉引导工装100还包括工装支架101和工装外接结构102，可参照图4和图5。

具体地，工装支架101的形状、尺寸等参数可根据实际安装工况作适应性设置。工装外接结构102设置在工装支架101上，并用于可拆卸地连接视觉盲区中的配合安装部。工装识别结构103设置在工装支架101上且与工装外接结构102相互固定设置，工装识别结构103用于在工装外接结构102连接配合安装部的状态下作为可视化特征呈现在可视区以供视觉识别设备识别。

可见，在本示例性实施例的视觉引导工装100中，作为可视化特征的工装识别结构103与配合安装部所满足的预设相对位置关系仅与工装支架101的形状、尺寸等参数以及工装识别结构103与工装外接结构102的相对位置有关，即，预设相对位置关系的设定仅与视觉引导工装100的自身特征相关，此设置的优点在前文已有述及，故不再重复赘述。

进一步地，工装识别结构103可包括形成在工装支架101上的工装识别孔103a，该工装识别孔103a能够在工装外接结构102连接配合安装部的状态下与该配合安装部对位或错位布置。例如，对于前述的挖掘机等工程机械的回转支承201与支承安装座301的安装工况而言，在工装外接结构102连接安装座通孔301a的状态下，工装识别孔103a可设置为恰好与安装座通孔301a同轴对位，也可设置为与安装座通孔301a相互错位。当然，工装识别结构103也可包括缺口、凹槽、凸起等不同的结构特征。

另外，工装外接结构102可包括工装插销102a，该工装插销102a能够可拆卸地插装于作为配合安装部的配合安装孔中。例如，对于前述的挖掘机等工程机械的回转支承201与支承安装座301的安装工况而言，配合安装孔即为安装座通孔301a，通过工装插销102a可拆卸地插装安装座通孔301a，可实现视觉引导工装100的快速拆装，简化操作，整体上提高工件200与安装配合结构300的安装效率。

当工装识别结构103包括工装识别孔103a且工装外接结构102包括工装插销102a的情况下，可将工装识别孔103a与工装插销102a同轴布置。如此，在工装插销102a插装于作为配合安装部的配合安装孔的情况下，工装识别孔103a与该配合安装孔同轴对位。

进一步地，工装支架101可包括平行间隔设置的第一杆体101a和第二杆体101b以及垂直连接第一杆体101a和第二杆体101b的连接杆体101c。此时，工装识别孔103a形成在第一杆体101a上，工装插销102a设置在第二杆体101b上，视觉引导工装100整体呈非封闭框架状，结构简单，体积小，易于伸入狭窄空间安装固定，便于转运和存放。

再者，可将第二杆体101b与连接杆体101c设置为固定连接(例如可一体加工成型)，并将第一杆体101a与连接杆体101c设置为可拆卸连接。在使用视觉引导工装100时，通过工装插销102a插装配合安装孔，可首先将第二杆体101b与连接杆体101c整体固定在安装配合结构300上，然后再将第一杆体101a与连接杆体101c组装。特别是对于前述的挖掘机等工程机械的回转支承201与支承安装座301的安装工况而言，参照图3，本实施例有利于缩短第一杆体101a与第二杆体101b的间距，甚至可使得第一杆体101a贴合回转支承201的顶端面，从而对视觉引导工装100起到限位作用，提高其安装稳定性，避免出现晃动、移位等情况而影响视觉识别设备所确定的配合安装孔的实际位置信息精度，进而提高工件辅助安装系统的可靠性。

本实施例不限制第一杆体101a与连接杆体101c的具体可拆卸连接方式。作为举例，第一杆体101a可形成有第一杆体销孔，连接杆体101c可形成有与第一杆体销孔对位连通的连接杆体销孔，工装支架101还可包括可拆卸地穿连第一杆体销孔和连接杆体销孔的定位销101d。通过定位销101d可拆卸地穿连第一杆体销孔和连接杆体销孔，相对于其他连接方式，可更好地兼顾安装强度、安装稳定性、快速拆装等多方面要求。

第一杆体101a和连接杆体101c之间还可设置限位结构，加强二者的连接稳定性。例如，第一杆体101a和连接杆体101c中的其中一者可形成有杆体凸块101e且另一者可形成有与杆体凸块101e配合安装的杆体凹槽。杆体凸块101e与杆体凹槽的配合精度较高，配合间隙小，可有效防止第一杆体101a与连接杆体101c产生大幅度的相对晃动。

进一步地，第一杆体101a与连接杆体101c可形成榫卯配合连接，第一杆体101a和连接杆体101c的其中一者形成有作为杆体凸块101e的榫头部且另一者形成有作为杆体凹槽的卯眼部。榫卯配合连接可限定第一杆体101a与连接杆体101c的拆装方向，减少第一杆体101a的自由度，参照图4，可防止第一杆体101a直接向上从连接杆体101c拆出，在安装定位销101d之前，可降低第一杆体101a从连接杆体101c脱落的风险。

以上结合附图详细描述了本实用新型实施例的可选实施方式，但是，本实用新型实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施例的技术构思范围内，可以对本实用新型实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施例的思想，其同样应当视为本实用新型实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种视觉引导工装，其特征在于，所述视觉引导工装(100)设置为用于辅助已相互对位的工件(200)的工件安装部和安装配合结构(300)的配合安装部安装固定，并包括：

工装支架(101)；

工装外接结构(102)，设置于所述工装支架(101)，并用于可拆卸地连接视觉盲区中的所述配合安装部；和

工装识别结构(103)，与所述工装外接结构(102)相互固定地设置于所述工装支架(101)，并用于在所述工装外接结构(102)连接所述配合安装部的状态下作为可视化特征呈现在可视区以供视觉识别设备识别。

2.根据权利要求1所述的视觉引导工装，其特征在于，所述工装识别结构(103)包括形成在所述工装支架(101)且能够在所述工装外接结构(102)连接所述配合安装部的状态下与所述配合安装部对位或错位布置的工装识别孔(103a)。

3.根据权利要求1所述的视觉引导工装，其特征在于，所述工装外接结构(102)包括能够可拆卸地插装于作为所述配合安装部的配合安装孔中的工装插销(102a)。

4.根据权利要求1所述的视觉引导工装，其特征在于，所述工装识别结构(103)包括工装识别孔(103a)，所述工装外接结构(102)包括与所述工装识别孔(103a)同轴布置的工装插销(102a)。

5.根据权利要求4所述的视觉引导工装，其特征在于，所述工装支架(101)包括平行间隔设置的第一杆体(101a)和第二杆体(101b)以及垂直连接所述第一杆体(101a)和所述第二杆体(101b)的连接杆体(101c)，所述工装识别孔(103a)形成在所述第一杆体(101a)上，所述工装插销(102a)设置在所述第二杆体(101b)上。

6.根据权利要求5所述的视觉引导工装，其特征在于，所述第二杆体(101b)与所述连接杆体(101c)固定连接，所述第一杆体(101a)与所述连接杆体(101c)可拆卸连接。

7.根据权利要求6所述的视觉引导工装，其特征在于，所述第一杆体(101a)形成有第一杆体销孔，所述连接杆体(101c)形成有与所述第一杆体销孔对位连通的连接杆体销孔，所述工装支架(101)还包括可拆卸地穿连所述第一杆体销孔和所述连接杆体销孔的定位销(101d)。

8.根据权利要求6或7所述的视觉引导工装，其特征在于，所述第一杆体(101a)和所述连接杆体(101c)中的其中一者形成有杆体凸块(101e)且另一者形成有与所述杆体凸块(101e)配合安装的杆体凹槽。

9.根据权利要求8所述的视觉引导工装，其特征在于，所述第一杆体(101a)与所述连接杆体(101c)形成榫卯配合连接，所述第一杆体(101a)和所述连接杆体(101c)的其中一者形成有作为所述杆体凸块(101e)的榫头部且另一者形成有作为所述杆体凹槽的卯眼部。

10.一种工件辅助安装系统，其特征在于，所述工件辅助安装系统包括根据权利要求1至9中任意一项所述的视觉引导工装(100)。