线缆辅助装配系统技术方案

本发明专利技术揭示了一种线缆辅助装配系统，包括：光学定位单元，用以为整个线缆辅助装配系统建立统一的坐标系，并提供物理空间位置参考；传感感知单元，负责感知客观物理世界，读取条码载体所承载的产品信息，为后续控制决策提供支持；控制单元，根据光学定位单元与传感感知单元获得的数据进行逻辑计算与逻辑判断，为执行单元提供控制指令；执行单元，根据控制单元下达的控制指令，工业机器人做出相应的位姿调节动作，借助作为末端执行器的激光发生器实现高精度的指向性可见光待装配位置辅助。

CABLE ASSISTANT ASSEMBLY SYSTEM

The invention discloses a cable auxiliary assembly system, which includes: an optical positioning unit, which is used to establish a unified coordinate system for the whole cable auxiliary assembly system and provide a physical space position reference; a sensing sensing unit, which is responsible for perceiving the objective physical world, reading the product information carried by the barcode carrier, and providing support for subsequent control decisions; and a control unit, which is determined by optics. The data acquired by bit unit and sensor sensing unit are calculated and judged logically to provide control instructions for the execution unit. According to the control instructions issued by the control unit, the industrial robot makes corresponding posture adjustment actions, and realizes high-precision directional visible light position assistance with the help of laser generator as the end-effector.

【技术实现步骤摘要】
线缆辅助装配系统
本专利技术属于工业生产制造领域，特别是指一种线缆辅助装配系统。
技术介绍
近年来，无人机的研究和应用在世界范围内迅速升温。大型无人机系统的基本组成包括空中本体部分和地面部分(即地面控制站)，其中与无人机本体相配套的地面控制站在整个无人机系统中承担着核心大脑角色，必须具备实时监测无人机飞行状态、任务与飞行航路规划、数字地图、图像处理、飞行性能分析、导航与定位等多种功能，需要与无人机本体进行频繁的信息交互。为了实现上述多种功能，地面控制站内部有相应的分系统作为功能支撑，因此在地面站装配过程中会牵涉到大量线缆等连接件的安装操作。目前，无人机地面站装配过程的自动化水平得到了极大提高，然而，在实际装配过程中，由于地面站系统的电线电缆等主要连接部件普遍具有线体外形、连接复杂、接头众多、穿线操作等特点，以及出于投入/产出比考虑，还无法实现全自动装配，只能进行人工走线安装。但是，在人工安装过程中，由于操作席位较多、控制机箱外形相似、线缆标识缺失等原因，极易造成接头安装错误，使得后期诊断排故环节耗时巨大，存在大量返工返修现象，亟须一种智能辅助装配系统给予操作人员以准确及时的辅助信息提示。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种线缆辅助装配系统，能够为线缆等连接设备的装配过程提供智能辅助安装信息，能够提高装配速度、降低错插几率、缩短返工时间。为实现上述目的，实施本专利技术的线缆辅助装配系统包括：光学定位单元，包括工业智能相机及参考标识，用以为整个线缆辅助装配系统建立统一的坐标系，并提供物理空间位置参考；传感感知单元，包括条码、阅读器、传感器及中间件，其中传感器带有碰撞感知、运动限位功能，中间件实现采集信息的筛选、分类等预处理功能，负责感知客观物理世界，读取条码载体所承载的产品信息，为后续控制决策提供支持；控制单元，根据光学定位单元与传感感知单元获得的数据进行逻辑计算与逻辑判断，为执行单元提供控制指令，不断进行误差修正直到完成辅助性指示动作执行单元，包括工业机器人及其附加机构，工业机器人由机器人本体、机器人控制子系统、示教器组成，附加机构由处于工业机器人末端的激光发生器组成，根据控制单元下达的控制指令，工业机器人做出相应的位姿调节动作，借助作为末端执行器的激光发生器实现高精度的指向性可见光待装配位置辅助。依据上述主要特征，工业照相机为可接入工业物联网并进行过程数据传输的智能相机，参考标识为带有显著灰度对比特征的参照点，工业照相机作为数字化的高精度光学定位设备对参考标识进行监控，并采集待装配电缆的必要位姿信息，处理、传递数据信息给控制单元，以帮助机器人本体做出调姿运动。依据上述主要特征，传感感知单元的阅读器读取条码上的待安装线缆信息，将所载信息传输到控制系统数据库中进行比对，为操作人员提供可视化的布线辅助，同时通过激光发生器给予操作人员可见光待装配位置指引，并为执行机构做出相应辅助指向动作提供原始数据支持。依据上述主要特征，控制单元主要包括支持RJ45以太网接口的PLC、工控机、工业交换机及HMI，控制单元根据光学定位单元与传感感知单元获得的数据进行逻辑计算与逻辑判断，为执行单元提供控制指令，不断进行误差修正直到完成辅助性指示动作，借助PLC搭建分布式控制系统，PLC作为控制单元核心部分，与光学定位单元、传感感知单元、执行单元等无缝集成，实现智能辅助指向操作。与现有技术相比较，该系统实现了基于工业物联网的光学定位单元、传感感知单元、执行单元、控制单元之间的无缝集成，各单元之间借助工业以太网实现实时准确的互联互通，能够感知客观物理世界、进行后台数据分析计算、并做出相应辅助性决策，消除了系统内部的信息孤岛。根据本专利采用的技术方案，该系统能够在线缆装配车间等非全自动化场景下，为现场操作人员提供准确有效的智能辅助信息，显著降低插拔故障率和返工时间，大幅提高装配效率和生产节拍。【附图说明】图1为实施本专利技术的线缆辅助装配系统的组成方框示意图。【具体实施方式】请参阅图1所示，为实施本专利技术的线缆辅助装配系统的组成方框示意图。实施本专利技术的线缆辅助装配系统包括光学定位单元、传感感知单元、控制单元和执行单元，以下对各单元的功能组成进行详细说明。光学定位单元包括工业照相机及参考标识，其中工业照相机为可接入工业物联网并进行过程数据传输的智能相机，参考标识为带有显著灰度对比特征的参照点，以实现与背景颜色的区分，例如无人机控制站一般为迷彩颜色，参考标识可采用白色标识以利于参考标识的位置判别，该单元为整个系统建立统一的坐标系，并提供物理空间位置参考。进一步地，工业照相机作为数字化的高精度光学定位设备对参考标识、无人机控制站机柜等进行监控，并采集待装配电缆的必要位姿信息，处理、传递数据信息给控制单元，以帮助机器人本体做出调姿运动。进一步地，通过工业照相机等光学定位设备与无人机控制站参考标识建立装配坐标系，并与工业机器人内置的自动定位模块、对象基准点等建立相对坐标系关系，从而可以在装配过程中确定出无人机控制站机柜、待装配线缆等待测对象的位置，以便执行单元中工业机器人内部的坐标转换处理和伺服控制调整。进一步地，以地面上平整、稳定的点作为基准点的靶标位置来确定坐标系的原点，取线缆待装配位置附近尺寸精确、不易变形处的基准点，根据装配现场建立笛卡尔坐标系，整个装配过程都在此坐标系下完成。进一步地，工业照相机的布置位置必须与执行单元相关联，且必须能保证测量过程中不发生断光、颤动、碰撞等，这就要求工业照相机要与工业机器人的末端刚性连接，借助工业机器人安全防撞、定位精度高等功能特点来避免误测量等情况的发生。传感感知单元包括条码、阅读器、传感器及中间件，其中传感器带有碰撞感知、运动限位等功能，中间件实现采集信息的筛选、分类等预处理功能，负责感知客观物理世界，读取条码载体所承载的产品信息，为后续控制决策提供支持。进一步地，采用条码及其自动识别设备建立现场级工业物联网，从物料齐套阶段线缆就已经带有了载有全部产品信息的条码，借助手持式终端读取条码上的待安装线缆信息，将所载信息传输到控制系统数据库中进行比对为操作人员提供可视化的布线辅助，即在外接显示器上显示布线信息，同时通过激光发生器给予操作人员可见光待装配位置指引，并为执行机构做出相应辅助指向动作提供原始数据支持。执行单元包括工业机器人及其附加机构，工业机器人由机器人本体、机器人控制子系统、示教器组成，附加机构由处于工业机器人末端的激光发生器组成，根据控制单元下达的控制指令，工业机器人做出相应的位姿调节动作，借助作为末端执行器的激光发生器实现高精度的指向性可见光待装配位置辅助。进一步地，采用示教型工业机器人，依照具体作业工序按实际装配任务操作，在导引过程中自动记忆示教的每个动作位置、姿态、运动参数/工艺参数等。进一步地，通过工业物联网借助传感感知单元给机器人发送使能命令，机器人将精确地按示教动作，逐步完成全部操作。前期的光学定位单元以及传感感知单元将具体的位置指令信息传输给机器人，带有激光发射器的机器人末端做出相应的指向动作，并在装配现场显示器上对线缆待装配位置进行颜色高亮等辅助性提示。控制单元主要包括支持RJ45以太网接口的PLC、工控机、工业交换机、HMI，控制单元根据光学定位单元与传感感知单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线缆辅助装配系统，包括：光学定位单元，包括工业智能相机及参考标识，用以为整个线缆辅助装配系统建立统一的坐标系，并提供物理空间位置参考；传感感知单元，包括条码、阅读器、传感器及中间件，其中传感器带有碰撞感知、运动限位功能，中间件实现采集信息的筛选、分类等预处理功能，负责感知客观物理世界，读取条码载体所承载的产品信息，为后续控制决策提供支持；控制单元，根据光学定位单元与传感感知单元获得的数据进行逻辑计算与逻辑判断，为执行单元提供控制指令，不断进行误差修正直到完成辅助性指示动作执行单元，包括工业机器人及其附加机构，工业机器人由机器人本体、机器人控制子系统、示教器组成，附加机构由处于工业机器人末端的激光发生器组成，根据控制单元下达的控制指令，工业机器人做出相应的位姿调节动作，借助作为末端执行器的激光发生器实现高精度的指向性可见光待装配位置辅助。

【技术特征摘要】
1.一种线缆辅助装配系统，包括：光学定位单元，包括工业智能相机及参考标识，用以为整个线缆辅助装配系统建立统一的坐标系，并提供物理空间位置参考；传感感知单元，包括条码、阅读器、传感器及中间件，其中传感器带有碰撞感知、运动限位功能，中间件实现采集信息的筛选、分类等预处理功能，负责感知客观物理世界，读取条码载体所承载的产品信息，为后续控制决策提供支持；控制单元，根据光学定位单元与传感感知单元获得的数据进行逻辑计算与逻辑判断，为执行单元提供控制指令，不断进行误差修正直到完成辅助性指示动作执行单元，包括工业机器人及其附加机构，工业机器人由机器人本体、机器人控制子系统、示教器组成，附加机构由处于工业机器人末端的激光发生器组成，根据控制单元下达的控制指令，工业机器人做出相应的位姿调节动作，借助作为末端执行器的激光发生器实现高精度的指向性可见光待装配位置辅助。2.如权利要求1所述的线缆辅助装配系统，其特征在于：工业照相机为可接入工业物联网并进行过程数据传输的智能相机...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰林，龚清萍，
申请(专利权)人：中国航空无线电电子研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31