[发明专利]应变片自动装配方法及装配系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造称重传感器的技术，特别是一种应变片自动装配方法及装配系统。

背景技术

通常，应变片装配系统用于电子工业中压力传感器等制造业，应变片为压力传感器的力敏感元件，将物理的力信号转换为电信号。因此，在压力传感器的生产过程中，须将应变片装配至弹性体的力敏感位置，且应变片粘贴的位置对传感器性能的影响启决定性作用。目前应变片装配在国内基本上采用手工装配方式，在国外只有一些行业巨头在近些年才开始应变片自动装配方式。

在国内称重传感器制造生产过程中，应变片的贴片工序依靠工人手工贴片的方式完成。由于人工处理本身的不确定性，再加上称重传感器本身种类的多样性，很大程度上增加了贴片工序上的复杂度。在称重传感器的生产过程中，产品的废品率一直居高不下，严重地影响了产品的质量；更重要的是由于人工处理的不确定性，造成了合格产品质量的不确定性，且人工贴片的效率低下，贴片工序成为称重传感器生产过程中的一个瓶颈。

在国外称重传感器制造企业中，有一些上规模的企业开始采用自动装配设备代替人工操作。这些自动装配设备采用精密的定位传感器确定被装配的应变片盒位置和弹性体的位置，通过机械臂或其它装置实现应变片的拾取、搬运和装配。这种应变片自动装配设备其安装精度和可靠性由定位传感器决定，且不具备应变片吸取后检测装置。由于应变片具有质轻、薄的特性，因此在吸取过程中易发生轻微的偏移和偏转，容易影响产品的质量和一致性。

采用手工装配时，需要多名工人协同完成，事先取得应变片，在要装配的位置划出十字，然后将应变片对准装配位置的十字中心，从而完成应变片的装配。采用手工装配方式，对工人素质、熟练程度具有一定的要求，即使工人的素质、熟练程度足够高，还是会受到工人情绪、环境等影响，从而使生产出的压力传感器一致性受到影响。且采用手工方式进行应变片的装配，速度和精度都不慎理想。

应变片自动装配系统采用机械臂以及气吸系统实现应变片的吸取、搬运和放置动作，从而实现应变片的自动装配。图1为国外同行采用的应变片自动装配系统框图，如图所示，一套应变片自动装配系统包括一个用于执行装配的机械臂104，一个用于计算和控制机械臂运行轨迹的机械臂控制柜101，一个用于协助气吸、放系统的气源102，一套用于产生气吸、放动作的气吸、放控制器103，以及一个用于装配的平台106。其操作过程为：当操作人员按下启动键时，机械臂控制柜101控制机械臂104运行至应变片盒105的上方(平台107上装配有应变片盒定位装置)，机械臂控制柜101控制气吸、放系统103进行吸取操作，然后机械臂控制柜101控制机械臂104运行至弹性体上方(平台106上装配有弹性体定位装置)，一般机械臂104离弹性体107待装配位置几个毫米，机械臂控制柜101控气吸、放系统103进行放气操作，机械臂控制柜101控制机械臂104回到初始态，这样就完成了一次完整的应变片装配操作。如上所述，应变片自动装配系统中应变片盒与弹性体定位是通过平台上的定位装置实现的，没有考虑到气吸、放系统在吸取应变片的过程中应变片是否会发生偏转、飘移等因素，且没有考虑弹性体加工过程中尺寸是否一致，这样都会给装配的精度、一致性带来不可预测的结果。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供的一种在线装配过程中，通过实时地检测应变片与弹性体状态，及时修改机械臂运行路径，从而提高精度和一致性的应变片自动装配方法及装配系统。

为了达到上述目的，本发明所提供的一种应变片自动装配方法，它包括采用工控机控制机械臂进行对应变片的自动装配，其特征是机械臂在执行工控机对应变片的自动装配过程中，对应变片吸取和放置动作的精确定位是通过采用对中相机和寻底相机对应变片吸取位置和放置位置进行图像采集，通过对中相机的图像信息计算出应变片中心位置、偏转角度以及偏移量；同时根据寻底相机提供的放置应变片的弹性体图像信息计算出弹性体型号、方向以及装配孔的中心位置；得到这些信息后，通过通信信道把这些信息传输至机械臂控制柜，机械臂控制柜根据这些信息得到机械臂的运动路径，控制机械臂的运动轨迹，同时控制气吸放控制器进行相应的吸取、放置操作。

对中相机或寻底相机与工控机的通信方式是由USB通信方式或1394通信方式或网络通信方式实现；机械臂控制柜与工控机之间的通信方式是由串行通信或并行通信或USB通信方式或1394通信方式或网络通信方式实现；机械臂控制柜与机械臂之间的通信方式由串行通信或并行通信或USB通信方式或1394通信方式或CAN通信方式或网络通信方式实现。