[发明专利]三维立体式可视化自动装配系统及方法

权利要求书

1.一种三维立体式可视化自动装配系统，其特征在于，该系统包括视觉识别检测系统、拧紧系统、三向坐标定位系统、工作台及工况机，所述视觉识别检测系统、所述拧紧系统、所述三向坐标定位系统和所述工作台均与所述工况机信号连接；

所述视觉识别检测系统设置于所述工作台，用于获取工件不同方位图像信息；所述视觉识别检测系统包括第一方位视觉系统和第二方位视觉系统，所述第一方位视觉系统和所述第二方位视觉系统设置在工件周侧，且与所述拧紧系统互不干涉；所述第一方位视觉系统为顶面视觉识别系统，用于获取工件顶面的螺纹孔图像信息；所述第二方位视觉系统为侧面视觉识别系统，用于获取工作侧面的螺纹孔图像信息；

所述拧紧系统装设于所述工作台，用于对工件上螺纹孔的装配；所述拧紧系统与工件错位设置；所述三向坐标定位系统装设于所述拧紧系统，用于测量其空间位置，并传输拧紧系统中的拧紧装置的空间位置至工况机，通过工况机判断移动的拧紧装置的空间位置是否与工件上待装配的螺纹孔的三维坐标一致，进而再控制拧紧系统的启动与否；所述拧紧系统包括支撑装置、夹持装置和拧紧装置，所述支撑装置固设于所述工作台；所述夹持装置包括机械臂和换向装置，所述机械臂的一端可滑动设置于所述支撑装置，另一端与所述换向装置连接；所述换向装置与所述拧紧装置可拆卸连接；所述机械臂包括两节控制臂，以实现对不同距离的螺纹孔的装配，两节所述控制臂的连接处设置有角度编码器，通过所述角度编码器测量的角度变化获取电动拧紧枪的XY方向坐标参数值；所述换向装置与所述拧紧装置固定连接，并可在所述工况机的信号控制下实现所述拧紧装置在水平方向和竖直方向的切换；所述机械臂与所述支撑装置的滑动连接处设置有位置编码器，用于实时测量拧紧系统的高度变化值；所述拧紧装置设置于所述夹持装置远离所述支撑装置的一端，所述拧紧装置在动力装置的驱动下可相对于所述支撑装置旋转；

所述工作台为多功能旋转升降工作台；所述多功能旋转升降工作台包括工作台本体、旋转模组和升降模组；所述旋转模组设置于所述工作台本体的承载面，所述旋转模组在旋转动力装置的驱动下可带动工件旋转；所述升降模组设置于工作台本体承载面的下方，所述升降模组在升降动力装置的驱动下可带动工件上升或下降；所述旋转模组设置有角度传感器，用于实时测量其旋转角度；所述升降模组设置有位置传感器，用于实时测量所述工作台本体的承载面的高度；

在工作过程中，所述顶面视觉识别系统和所述侧面视觉识别系统通过工作台的旋转模组、升降模组的调节配合，对待装配工件进行全方位检测，获取工件型号，并与工况机系统中给定工件型号参数进行比对判定，识别工件；通过所述顶面视觉识别系统对工件顶面进行拍照，获取工件顶面螺纹孔位置参数，同时根据工况机系统中存储的工件尺寸信息，工况机获取顶面螺纹孔的三维坐标参数值；同时传输顶面图像信息至显示器，在显示器中实时显示图像信息，并标示螺纹孔位置与拧紧工艺顺序，此时工作台的旋转模组与升降模组均锁定，无法动作；完成所有顶面螺纹孔拧紧装配后，顶面视觉识别系统再次获取工件顶面装配图像信息，工况机基于该装配图像信息判断装配结果是否合格；装配结果合格的标准为所有顶面螺纹孔均装配有螺钉且螺钉高度未超过第一阈值，第一阈值为工件平面；检测完成并提示结果正确后，进行侧面螺钉拧紧操作；侧面视觉识别系统启动，通过侧面视觉识别系统对工件侧面进行拍照，获取工件侧面螺纹孔位置参数，同时根据工况机系统中存储的工件尺寸信息，工况机获取对应侧面螺纹孔的三维坐标参数值；同时传输侧面图像信息至显示器，在显示器中实时显示图像信息，并标示螺纹孔位置与拧紧工艺顺序，此时，工作台的升降模组锁定，工作台的旋转模组可动；人工操作电动拧紧枪移动至显示器画面中所指示的螺纹孔位置；通过三向坐标定位系统中的位置编码器和角度编码器获取电动拧紧枪的三维坐标参数值，并与侧面视觉识别系统获得的初始螺纹孔的三维坐标参数值进行比对，若比对一致，则启动电动拧紧枪，进行初始位置螺纹孔的螺钉拧紧装配，然后根据标示的拧紧工艺顺序依次进行侧面螺纹孔的拧紧装配，直至所有侧面螺纹孔的拧紧装配完成；当同一侧面所有螺纹孔拧紧装配完成后，所述侧面视觉识别系统再次获取工件侧面装配图像信息，所述工况机基于该装配图像信息判断装配结果是否合格；装配结果合格的标准为同一侧面所有螺纹孔均装配有螺钉且螺钉高度未超过第二阈值，第二阈值为工件侧面，即螺钉均完全装配进入工件中，螺钉高度不超过工件表面；检测完成并提示结果正确后，再进行下一侧面螺钉拧紧操作；启动工作台中的旋转模组，切换工件至下一侧面，直至完成所有侧面的螺纹孔装配；所述工况机基于所述视觉识别检测系统检测的工件不同方位图像信息以及所述三向坐标定位系统检测的所述拧紧系统的空间位置，控制所述拧紧系统完成对工件不同方位螺纹孔的装配。