一种螺栓拧紧方法、螺栓拧紧机和螺栓拧紧系统技术方案

本发明专利技术公开了一种螺栓拧紧方法、螺栓拧紧机和螺栓拧紧系统。该螺栓拧紧方法包括：获取工件的图谱；根据所述图谱，计算得到每一个所述螺栓孔的孔心坐标和所述工件的中心坐标；对于所有待拧紧的所述螺栓孔，拧紧孔心连线距离所述工件的中心最近的两个所述螺栓孔；重复上述拧紧步骤，直至所有的所述螺栓孔全部拧紧，或者直至剩余一个所述螺栓孔，拧紧剩余的该螺栓孔。利用该螺栓拧紧方法进行拧紧时，能够最大程度地接近对角拧紧原则，且能够自动识别工件的类型，适用于螺栓孔数目为偶数和奇数的工件的拧紧。

【技术实现步骤摘要】
一种螺栓拧紧方法、螺栓拧紧机和螺栓拧紧系统
本专利技术涉及螺栓拧紧
，特别是一种螺栓拧紧方法、螺栓拧紧机和螺栓拧紧系统。
技术介绍
现在的拧紧机在拧紧合格率上得到较大提高，但拧紧辅助时间(如切换不同类型的装配轮调整工装时间、装夹定位时间、拧紧轴位置调整时间等)却鲜有改善，而拧紧辅助时间是影响拧紧工序效率的重要因素。除此之外，当要完成不同类型的装配轮拧紧时，现在仍需要人工来临时修改、调整工装以及人为设计或切换拧紧轴运行代码，以适应不同类型装配轮的拧紧操作，这导致以牺牲效率、提高人力成本为代价来增加设备柔性，并不可取。值得一提的是，现有拧紧机无法在保障拧紧效率的前提下完成多品种小批量的装配轮拧紧任务，且一旦出现新研发产品，就需要重新制作工装夹具并设计拧紧轴控制代码。目前拧紧机均采用对角拧紧原则，该原则被实践证明能够提高拧紧质量。对角拧紧仅适用于螺栓孔为偶数的装配轮，但目前螺栓孔为奇数的装配轮十分常见，当螺栓孔为奇数时，由于在直径方向至多只有一个螺栓孔，无法实现对角拧紧。目前并未有根据装配轮类型自适应调整拧紧策略的算法。
技术实现思路
为了解决上述技术问题至少之一，本专利技术提供了一种能够主动识别装配轮的类型、智能规划拧紧策略能力的螺栓拧紧方法。本专利技术还提供了一种螺栓拧紧机和螺栓拧紧系统。为了达到本专利技术的目的，本专利技术的实施例提供了一种螺栓拧紧方法，所述螺栓拧紧方法用于通过两个拧紧轴将螺栓拧紧到工件的多个螺栓孔内，所述螺栓拧紧方法包括：获取所述工件的图谱；根据所述图谱，计算得到每一个所述螺栓孔的孔心坐标和所述工件的中心坐标；对于所有待拧紧的所述螺栓孔，拧紧孔心连线距离所述工件的中心最近的两个所述螺栓孔；重复上述拧紧步骤，直至所有的所述螺栓孔全部拧紧，或者直至剩余一个所述螺栓孔，拧紧剩余的该螺栓孔。本专利技术实施例提供的螺栓拧紧方法，其能够通过获取工件的图谱，并对图谱进行处理，以获知工件上螺栓孔的数目和位置，且可根据获得的图谱进行控制策略规划和仿真，最终生成最优控制策略，实现了螺栓孔的自识别、拧紧方案的自决策、自动执行的智能化目的。根据该螺栓拧紧方法进行拧紧时，每次总是拧紧孔心连线距离工件的中心最近的两个螺栓孔，使得拧紧策略原理最大程度地接近对角拧紧原则，确保了拧紧质量。该螺栓拧紧方法能够自动识别工件的类型，并通过计算分析获取拧紧策略，从而提高了拧紧效率。此外，该螺栓拧紧方法不仅适用于螺栓孔数目为偶数的工件的拧紧，而且适用于螺栓孔为奇数的工件的拧紧。本专利技术的实施例还提供了一种螺栓拧紧机，包括：机架；工装夹具，其安装在所述机架上；拧紧机构，其包括两个拧紧轴、两个拧紧轴座、两个滑轨和第一驱动装置，两个所述滑轨安装在所述机架上，两个所述拧紧轴座分别可滑动地安装在两个所述滑轨上，两个所述拧紧轴分别可转动地安装在两个所述拧紧轴座上，所述第一驱动装置用于驱动所述拧紧轴和所述拧紧轴座运动；和图像采集装置，其安装在所述机架上，并且用于获取工件的图谱，所述图谱设置成被处理后可用于控制所述第一驱动装置的工作。本专利技术的实施例还提供了一种螺栓拧紧系统，包括上文所述的螺栓拧紧机、上位机和现场工控总线，所述螺栓拧紧机的图像采集装置和第一驱动装置通过所述现场工控总线连接至所述上位机，所述上位机可通过上文所述的螺栓拧紧方法对所述图像采集装置获取的图谱进行处理，并控制所述第一驱动装置的工作。通过螺栓拧紧机中的图像采集装置获取工件的图谱，然后图谱通过现场工控总线传递至上位机，上位机利用上文所述的螺栓拧紧方法对图谱进行处理，以获得拧紧螺栓的方案，并通过现场工控总线控制螺栓拧紧机中的第一驱动装置工作，进而控制两个拧紧轴座进行移动、两个拧紧轴进行拧紧。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明图1是根据本专利技术的一实施例的螺栓拧紧方法的流程示意图；图2是根据本专利技术的另一实施例的螺栓拧紧方法的流程示意图；图3为根据本专利技术的实施例的螺栓拧紧机的立体结构示意图；图4为图3所示的螺栓拧紧机的主视结构示意图；图5为图3的A部结构放大示意图；图6为图4的B部结构放大示意图；图7为根据本专利技术的实施例的螺栓拧紧机的使用状态的结构示意图；图8为图7所示的螺栓拧紧机在拧紧过程中的状态示意图；图9为根据本专利技术的实施例的螺栓拧紧系统的结构框图。附图标记：1-螺栓拧紧机，11-机架，111-安装板，112-第一凸起，113-E型滑轨，1131-第二凸起，114-双凸滑轨，1141-第三凸起，1142-第四凸起，115-立柱，12-工装夹具，121-爪形夹具，1211-夹紧面，122-托盘，1221-径向滑槽，123-距离传感器，124-径向伺服电机，125-旋转伺服电机，13-拧紧机构，131、131’-拧紧轴，132、132’-拧紧轴座，133、133’-滑轨，134、134’-X向转伺服电机，135、135’-Y向转伺服电机，136、136’-Z向转伺服电机，137、137’-旋转伺服电机，14-图像采集装置，2-上位机，3-现场工控总线，4-工件，41-螺栓孔。具体实施方式下文中将结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。本专利技术的实施例提供了一种螺栓拧紧方法，螺栓拧紧方法用于通过两个拧紧轴将螺栓拧紧到工件的多个螺栓孔内。如图1所示，螺栓拧紧方法包括：S102，获取工件的图谱；S104，根据图谱，计算得到每一个螺栓孔的孔心坐标和工件的中心坐标；S106，对于所有待拧紧的螺栓孔，拧紧孔心连线距离工件的中心最近的两个螺栓孔(孔心连线与工件的中心之间的距离为：自工件的中心向两个螺栓孔的孔心的连线做垂线，该垂线段的长度即为两个螺栓孔的孔心的连线与工件的中心之间的距离)；S108，重复上述拧紧步骤，直至所有的螺栓孔全部拧紧，或者直至剩余一个螺栓孔，拧紧剩余的该螺栓孔。本专利技术实施例提供的螺栓拧紧方法，其能够通过获取工件的图谱，并对图谱进行处理，以获知工件上螺栓孔的数目和位置，且可根据获得的图谱进行控制策略规划和仿真，最终生成最优控制策略，实现了螺栓孔的自识别、拧紧方案的自决策、自动执行的智能化目的。根据该螺栓拧紧方法进行拧紧时，每次总是拧紧孔心连线距离工件的中心最近的两个螺栓孔，使得拧紧策略原理最大程度地接近对角拧紧原则，确保了拧紧质量。该螺栓拧紧方法能够自动识别工件的类型，并通过计算分析获取拧紧策略，从而提高了拧紧效率。此外，该螺栓拧紧方法不仅适用于螺栓孔数目为偶数的工件的拧紧，而且适用于螺栓孔为奇数的工件的拧紧。当螺栓孔的数量为偶数时，两个拧紧轴可配合将螺栓孔成对地全部拧紧；当螺栓孔的数量为奇数时，两个拧紧轴可配合首先将成对的螺栓孔拧紧，然后剩余的一个螺栓孔用拧紧轴拧紧。如图2所示，所述根据图谱，计算得到每一个螺栓孔的孔心坐标和工件的中心坐标的步骤S104包括：S1041，利用过滤算子对图谱进行灰度处理，并获取每一个所述螺栓孔的轮廓点坐标；S1042，根据每一个所述螺栓孔的轮廓点坐标，利用梯度下降法拟合出对应的所述螺栓孔的孔心坐标，并根据多个所述螺栓孔的孔心坐标，利用梯度下降法拟合出所述工件的中心坐标。可选地，步骤S1041本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种螺栓拧紧方法，其特征在于，所述螺栓拧紧方法用于通过两个拧紧轴将螺栓拧紧到工件的多个螺栓孔内，所述螺栓拧紧方法包括：获取所述工件的图谱；根据所述图谱，计算得到每一个所述螺栓孔的孔心坐标和所述工件的中心坐标；对于所有待拧紧的所述螺栓孔，拧紧孔心连线距离所述工件的中心最近的两个所述螺栓孔；重复上述拧紧步骤，直至所有的所述螺栓孔全部拧紧，或者直至剩余一个所述螺栓孔，拧紧剩余的该螺栓孔。

【技术特征摘要】
1.一种螺栓拧紧方法，其特征在于，所述螺栓拧紧方法用于通过两个拧紧轴将螺栓拧紧到工件的多个螺栓孔内，所述螺栓拧紧方法包括：获取所述工件的图谱；根据所述图谱，计算得到每一个所述螺栓孔的孔心坐标和所述工件的中心坐标；对于所有待拧紧的所述螺栓孔，拧紧孔心连线距离所述工件的中心最近的两个所述螺栓孔；重复上述拧紧步骤，直至所有的所述螺栓孔全部拧紧，或者直至剩余一个所述螺栓孔，拧紧剩余的该螺栓孔。2.如权利要求1所述的螺栓拧紧方法，其特征在于，所述根据所述图谱，计算得到每一个所述螺栓孔的孔心坐标和所述工件的中心坐标的步骤包括：利用过滤算子对所述图谱进行灰度处理，并获取每一个所述螺栓孔的轮廓点坐标；根据每一个所述螺栓孔的轮廓点坐标，拟合出对应的所述螺栓孔的孔心坐标，并根据多个所述螺栓孔的孔心坐标，拟合出所述工件的中心坐标。3.如权利要求2所述的螺栓拧紧方法，其特征在于，所述利用过滤算子对所述图谱进行灰度处理，并获取每一个所述螺栓孔的轮廓点坐标的步骤如下：对所述图谱进行归一化处理，得到输入矩阵：其中，X为输入矩阵，G为所述图谱的图谱矩阵，为m×n阶矩阵；对所述输入矩阵X进行过滤：其中，Z为输出矩阵，J为过滤矩阵，为m×m阶方阵，初始值可随机赋予，η为学习率参数，I为单位矩阵，Φ为激活函数，定义为：其中，表示所述图谱矩阵G中第i行第j列像素点属于边缘点的概率，的值通过预先设置实验的方法统计获得；迭代结束后，将所述输出矩阵Z归一化得到矩阵C：对所述矩阵C进行极化处理，得到边缘矩阵E，所述边缘矩阵E为0-1矩阵，其中值为1的像素点为边缘点，值为0的像素点为非边缘点，所述边缘矩阵E的计算公式为：其中Ei,j为所述边缘矩阵E的第i行第j列的元素值。4.如权利要求3所述的螺栓拧紧方法，其特征在于，所述学习率η的取值范围为0-1。5.如权利要求2所述的螺栓拧紧方法，其特征在于，所述利用过滤算子对所述图谱进行灰度处理，并获得每一个所述螺栓孔的轮廓点坐标的步骤包括利用CANNY过滤算子对所述图谱进行灰度处理，并获得每一个所述螺栓孔的轮廓点坐标。6.如权利要求1-5中任一项所述的螺栓拧紧方法，其特征在于，所述对于所有待拧紧的所述螺栓孔，拧紧孔心连线距离所述工件的中心最近的两个所述螺栓孔的步骤包括：当多个所述孔心连线与所述工件的中心之间的距离相等时，拧紧孔心连线距离两个所述拧紧轴最近的两个螺栓孔。7.如权利要求6所述的螺栓拧紧方法，其特征在于，当多个所述螺栓孔沿所述工件的周向均布时，拧紧孔心连线距离两个所述拧紧轴最近的两个螺栓孔后，每次将所述工件或两个所述拧紧轴旋转角度α，再拧紧与两个所述拧紧轴所对应的两个所述螺栓孔，其中角度α为相邻的两个所述螺栓孔之间的圆心角。8.如权利要求1-5中任一项所述的螺栓拧紧方法，其特征在于，在所述对于所有待拧紧的所述螺栓孔，拧紧孔心连线距离所述工件的中心最近的两个所述螺栓孔的步骤之前，所述螺栓拧紧方法还包括：控制工装夹具夹紧所述工件。9.如权利要求8所述的螺栓拧紧方法，其特征在于，所述控制工装夹具夹紧所述工件的步骤包括：检测所述工装夹具中的爪形夹具与所述工件的距离，所述爪形夹具与所述工件的距离大于设定值时所述爪形夹具靠近所述工件的速度，大于所述爪形夹具与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建富，冯平法，罗文涛，郁鼎文，吴志军，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11