用于在组装部件时进行无固定件的部件定位的系统和方法技术方案

一种用于组装第一部件和第二部件的系统，包括操作性地支撑第一部件而没有任何固定件的支撑件；视觉系统，配置为观察第一部件和第二部件且确定其位置；机器人系统，配置为人第二部件相对于第一部件运动和定位；和控制器，操作性地连接到视觉系统和机器人系统，且可操作为控制机器人系统，以基于通过视觉系统确定的位置将第二部件相对于第一部件定位。提供组装第一部件和第二部件的各种方法，以在随后组装操作形成结构接头之前形成过程接头。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地包括用于在组装多个部件物品的组装期间进行部件定位的系统和方法，所述部件物品例如是但不限于是车辆本体部件、船、建设设备、草坪设备或机器人。
技术介绍
车辆本体包括许多结构部件，所述部件必须以足够的精确度被彼此组装，以用于适当功能和美观要求。本体包括多个子组件，其每一个具有多个子部件。通常，专用固定件设计为用于让每一个子部件相对于其要组装的一个或多个子部件呈现(present)并定位。这些固定件要求很长的提前时间和大量投资以在用在组装本体部件之前进行设计和制造。另外，固定件占据大量地面空间。
技术实现思路
一种用于将第一部件和第二部件彼此组装的系统，包括在没有任何固定件的情况下操作性地支撑第一部件的支撑件。在一些实施例中，部件可以是金属(钢、铝、镁和其合金)、塑料、或例如碳纤维或玻璃纤维的复合材料的。另外，部件可以是车辆结构部件，例如车辆本体部件，但不限于此。部件可以用于汽车车辆，或非汽车载具，例如农场载具、航海载具、航空载具等。还应理解，代替载具，部件可组装以形成设施、构造、设备、草坪设备、机器人等。支撑件的目的或功能是防止在组装操作期间第一部件不期望地移位、偏向或变形。在一些实施例中，针对用于不同部件，支撑件是可重构的。系统包括视觉系统，其配置为观察支撑的第一部件和第二部件且确定其位置。机器人系统配置为将第二部件相对于第一部件运动和定位。控制器操作性地连接到视觉系统和机器人系统，且可操作为控制机器人系统以基于通过视觉系统确定的位置将第二部件相对于第一部件定位。过程连结系统可以用于在部件已经相对于彼此定位之后通过一个或多个“过程接头”将部件连结(即保持)在一起，以便形成正确的子组件几何(subassemblygeometry)(即几何设定(geo-set))。如在本文使用的，“过程接头”包括任何机构或模式，第一部件和第二部件通过该机构或模式保持在预定相对位置。在不同实施例，过程接头可以通过机械特征部、机械连接方法、熔接结合方法、固态结合方法、粘接剂或通过机器人手臂的协作定位控制而建立。机械连接方法包括铆钉、自攻螺钉和机械铆接。熔接结合方法包括激光焊接和电阻点焊。固态结合方法包括搅拌摩擦焊和超声波焊接。可以利用包括各种方法和其组合的其他混合连接方法。在机械特征部建立过程接头时可以利用弹性平均(elasticaveraging)。控制器可以使用定位和力控制的混合来让一个或多个机器人手臂运动，以满足力限制条件和定位需求。各种过程接头和视觉系统可以实现快速单面或双面点焊，例如但不限于远程激光焊接或电阻点焊。在一实施例中，第一部件具有第一特征部，且第二部件具有与第一特征部互补的第二特征部，使得第一特征部和第二特征部建立过程接头，所述过程接头配置为具有预定强度，该预定强度足以维持第二车辆部件相对于第一车辆部件位于通过视觉系统确定的位置。在一实施例中，第一特征部是第一紧固特征部，且第二特征部是第二紧固特征部，其配置为接合第一紧固特征部。在一实施例中，粘接剂定位在第一部件和第二部件之间，建立过程接头，所述过程接头配置为具有足以维持第二车辆部件相对于第一车辆部件位于通过视觉系统确定的位置的预定强度。例如，粘接剂可以具有在第一部件和第二部件之间建立相隔距离的厚度，且相隔距离可以与第一部件到第二部件的随后结构焊接部关联。在一实施例中，涂有粘合剂的颗粒定位在第一部件和第二部件之间，建立配置为具有预定强度的过程接头，预定强度足以将第二车辆部件相对于第一车辆部件保持在通过视觉系统确定的位置。涂有粘合剂的颗粒可以具有建立第一部件和第二部件之间相隔距离的厚度，且相隔距离可以与第一部件到第二部件的随后结构焊接部关联。在一实施例中，可释放粘接剂定位在第一部件和第二部件之间，建立过程接头，所述过程接头配置为具有足以维持第二车辆部件相对于第一车辆部件位于通过视觉系统确定的位置的预定强度。可释放粘接剂建立第一部件和第二部件之间的相隔距离，且相隔距离与第一部件到第二部件的随后结构焊接部关联。在一实施例中，支撑件包括形状记忆聚合物材料，其具有临时形状和永久形状。形状记忆聚合物在应用预定激活刺激时建立永久形状。临时形状与第一部件的外表面的至少一部分互补。支撑件在第一和第二部件组装期间保持临时形状。在一实施例中，支撑件包括符合(conformto)第一部件的外表面的三维打印塑料芯部，和覆盖三维打印塑料芯部的表面的衬里。在一实施例中，机器人系统具有力传感器，且控制器控制机器人系统，以使用从力传感器确定的力水平建立第二部件抵靠第一部件的预定保持力。在一实施例中，机器人系统建立第一部件和第二部件之间的相隔距离，且相隔距离与第一部件到第二部件的随后结构焊接部关联。在一实施例中，机器人系统包括第一机器人手臂和第二机器人手臂，第一机器人手臂操作性地将第二部件保持在通过视觉系统确定的位置，以通过支撑件建立过程接头，且第二机器人手臂配置为将第一部件焊接到第二部件，同时第一机器人手臂配置为将第二部件保持在通过视觉系统确定的位置。在这样的实施例中，支撑件可以是另一机器人手臂或可重新定位的支撑件。在一实施例中，支撑件包括多个可滑动销，其配置为在第一部件置于可滑动销上时一致地滑动不同的相应距离而与第一部件的外表面相符合，支撑件由此符合第一部件的外表面。组装部件的方法包括,经由视觉系统和经由控制器确定未固定第一部件的位置，视觉系统具有至少一个摄像头，控制器操作性地连接到摄像头。方法可以进一步包括,基于确定的位置用第一机器人获取第一部件，且使用第一机器人将第一部件置于支撑件上，而没有固定件。支撑件上第一部件的位置和第二部件的位置随后经由相同或不同视觉系统和控制器确定。方法随后包括使用第一机器人或第二机器人且基于第一部件在支撑件上的确定位置将第二部件相对于第一部件定位。第一部件随后经由无固定件的过程接头根据所述定位相对于第二部件保持。定位可以包括提供部件之间的适当相隔距离(即间隙)，以便实现随后激光焊接过程。例如，在焊接部区域中材料之间存在约0.3mm的相隔距离时，镀锌钢的激光焊接可以具有改进的质量和减小的多孔性。该相隔距离可以通过允许在固化之前焊接气体从焊接区域逃逸而改善焊接质量。在一些情况下，相隔距离应该被最小化。例如铝对铝的激光焊接应该在焊接部区域中相隔距离小于约0.125mm的情况下完成。在一实施例中，通过用具有第一预定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于组装第一部件和第二部件的系统，所述系统包括：支撑件，操作性地支撑第一部件而没有任何固定件；视觉系统，配置为观察第二部件和被支撑的第一部件且确定其位置；机器人系统，配置为将第二部件相对于第一部件移动和定位；和控制器，操作性地连接到视觉系统和机器人系统，且可操作为控制机器人系统以基于通过视觉系统确定的位置将第二部件相对于第一部件定位。

【技术特征摘要】
2014.05.20 US 62/000,829;2014.05.20 US 62/000,823;1.一种用于组装第一部件和第二部件的系统，所述系统包括：
支撑件，操作性地支撑第一部件而没有任何固定件；
视觉系统，配置为观察第二部件和被支撑的第一部件且确定其位置；
机器人系统，配置为将第二部件相对于第一部件移动和定位；和
控制器，操作性地连接到视觉系统和机器人系统，且可操作为控制机器
人系统以基于通过视觉系统确定的位置将第二部件相对于第一部件定位。
2.如权利要求1所述的系统，其中第一部件具有第一特征部，且第二部
件具有第二特征部，所述第二特征部与第一特征部互补，使得第一特征部和
第二特征部建立过程接头，所述过程接头配置为具有足以将第二车辆部件相
对于第一车辆部件维持在通过视觉系统确定的位置中的预定强度。
3.如权利要求2所述的系统，其中第一特征部是第一紧固特征部且第二
特征部是第二紧固特征部，所述第二紧固特征部配置为接合所述第一紧固特
征部。
4.如权利要求1所述的系统，进一步包括粘接剂，该粘接剂定位在第一
部件和第二部件之间，建立过程接头，所述过程接头配置为具有足以将第二
车辆部件相对于第一车辆部件维持在通过视觉系统确定的位置中的预定强
度。
5.如权利要求1所述的系统，进一步包括：
涂有粘合剂的颗粒，定位在第一部件和第二部件之间，建立过程接头，
所述过程接头配置为具有足以将第二车辆部件相对于第一车辆部件维持在
通过视觉系统确定的位置中的预定强度；其中涂有...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP斯派塞，YT林，RC塞科尔，ND麦凯，J石，MA史密斯，RB蒂洛夫，ME阿布达拉，SC吴，R郭，LT兰塞姆，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US