[发明专利]基于机器视觉的高锁螺母智能安装系统及其安装方法

说明书

本发明公开了基于机器视觉的高锁螺母智能安装系统及其安装方法。高锁螺母通过人工来完成装配的劳动强度大、安装效率低。本发明一种基于机器视觉的高锁螺母智能安装系统，包括工控机、运动控制卡、机器人控制器、工业机器人、末端执行器、双摄像机视觉装置和图像采集卡。末端执行器包括底座、进给装置、安装装置和螺母输送装置。安装装置包括套筒扳手、同步带、旋拧驱动组件、止动进退板、花键轴、后退气缸、扭矩传感器、止动轴、支撑箱和花键座。螺母输送装置包括气动卡爪、换位气缸、输送管道、装料气缸、套筒支撑座、前滑座、安装板、第一连接板和第二连接板。本发明能够完成高锁螺母的输送、换位、旋拧和六角头卸料动作，自动化程度高。

技术领域

本发明属于机械制造及其自动化技术领域，具体涉及一种基于机器视觉的高锁螺母智能安装系统及其安装方法。

背景技术

飞机装配连接中，大量应用高锁螺栓和高锁螺母。高锁螺母由圆螺母和六角头两段组成，中间有一细颈断槽。高锁螺母拧紧时，内六角套筒扳手卡在螺母六角头上，外六角止动工具插入高锁螺栓尾部的内六角孔进行止动，套筒扳手旋转拧紧螺母，达到螺母设计预紧力时，螺母上的断颈槽被拧断，高锁螺母安装完成。以往这一任务主要通过人工来完成装配，劳动强度大、安装效率低；也有采用自动化钻铆机来进行安装的，但是设备体型大、对装配空间开敞性要求较高、缺乏灵活性和柔性。借助机器人对高锁螺母进行安装可实现自动化和柔性化，但鉴于高锁螺母安装的复杂性，需要一种巧妙的机器人末端执行器来达到自动化安装的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于机器视觉的高锁螺母智能安装系统及其安装方法。

本发明一种基于机器视觉的高锁螺母智能安装系统，包括工控机、运动控制卡、机器人控制器、工业机器人、末端执行器、双摄像机视觉装置和图像采集卡。双摄像机视觉装置包括两个工业相机。工控机与运动控制卡、机器人控制器及图像采集卡均相连。机器人控制器的控制输出接口与工业机器人的控制输入接口相连。图像采集卡的两个图像信息输入接口与两个工业相机的图像信息输出接口分别相连。

末端执行器包括底座、进给装置、安装装置和螺母输送装置；所述的底座固定在工业机器人的末端关节上。双摄像机视觉装置内的两个工业相机均与工业机器人固定，且摄像头均朝向末端执行器的螺母安装端。所述的进给装置包括进给驱动组件、导轨、滚珠丝杆和后滑座。所述的导轨固定在底座上。所述的滚珠丝杆支承在底座上。所述的后滑座与导轨构成滑动副。固定在后滑座上的螺母与滚珠丝杆构成螺旋副。所述的滚珠丝杆由进给驱动组件驱动。

所述的安装装置包括套筒扳手、同步带、旋拧驱动组件、主动同步带轮、从动同步带轮、止动进退板、花键轴、后退气缸、扭矩传感器、止动轴、支撑箱、抽真空装置和花键座。所述的支撑箱固定在后滑座上。所述的主动同步带轮及从动同步带轮均支承在支撑箱内。主动同步带轮与从动同步带轮通过同步带连接。从动同步带轮的中心位置开设有让位通孔。主动同步带轮由旋拧驱动组件驱动。所述的套筒扳手中空设置。套筒扳手的内端与从动同步带轮固定。所述抽真空装置的抽气嘴呈圆环形，套置在套筒扳手上，并与支撑箱固定；套筒扳手与抽真空装置的抽气嘴对应的位置沿周向开设有多个进出气孔；所述的抽气嘴与套筒扳手通过固定在抽气嘴上的O形密封圈进行密封。

所述的止动轴设置在套筒扳手内。止动轴的内端穿过从动同步带轮上的让位通孔，并与扭矩传感器的一根输入轴固定。扭矩传感器的另一根输入轴与花键轴的一端固定。花键轴的中部与花键座通过滑动花键连接。花键轴的另一端与止动进退板固定。后退气缸固定在后滑座上。后退气缸的活塞杆与止动进退板固定。

所述的螺母输送装置包括气动卡爪、换位气缸、输送管道、装料气缸、套筒支撑座、前滑座、安装板、第一连接板和第二连接板。所述的前滑座与导轨构成滑动副，与装料气缸固定。装料气缸的活塞杆与底座固定。套筒支撑座固定在前滑座上。套筒支撑座上的支撑孔与套筒扳手构成圆柱副。所述的换位气缸固定在前滑座上。输送管道的输入端与固定在支撑箱上的第一输送支撑座构成圆柱副，输出端与固定在换位气缸上的第二输送支撑座固定。第二输送支撑座上固定有霍尔传感器。