一种PCB板柔顺装置系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种PCB板柔顺装置系统，包括工作台，工作台上设有PCB板模块化工具、PCB板工装夹具、视觉系统、计算机和七自由度机器人。通过PCB板工装夹具实现对PCB板模块化工具的机械定位；利用视觉系统获取PCB板模块化工具上预装位置的坐标值，通过计算机将预装坐标值传输至七自由度机器人，以使七自由度机器人将PCB元器件装配至预装位置，七自由度机器人还具有装配约束力检测和控制功能，可以将约束力转换为各关节的扭矩数据，控制各关节按照扭矩数据动作，由此七自由度机器人可以完成多个工作面和多角度的装配，有效地提升了装配精度。

A PCB compliant device system

The invention provides a PCB board compliance device system, which comprises a workbench, on which there are PCB board modular tools, PCB board tooling clamps, a vision system, a computer and a 7-DOF robot. The mechanical positioning of PCB modular tool is realized by PCB fixture; the coordinate value of pre assembly position on PCB modular tool is obtained by vision system, and the pre assembly coordinate value is transmitted to 7-DOF robot by computer, so that 7-DOF robot can assemble PCB components to pre assembly position, and 7-DOF robot also has assembly constraint detection and control function, The constraint force can be transformed into the torque data of each joint, and each joint can be controlled to act according to the torque data. Therefore, the 7-DOF robot can complete the assembly of multiple working faces and angles, and effectively improve the assembly accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种PCB板柔顺装置系统
本专利技术涉及机器人
，更具体地说，涉及一种PCB板柔顺装置系统。
技术介绍
机器人的柔顺性装配普遍应用在装配精度较高而机械和视觉定位不稳定的场合，同时在对于精密的元器件进行装配时，往往需要考虑到其零件强度和韧性等问题，因此在3C行业中，电子元器件的装配不仅需要精密的位置控制，同时在柔顺性方面也需要更好地力控装置。现有技术中，关于柔顺性装配问题有各种各样的解决方式，例如SCARA机器人、力控手爪、视觉辅助等技术手段，然而，现有技术中的各装配结构均存在装配精度较低的技术缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种PCB板柔顺装置系统，基于机械定位、视觉定位和力觉定位，显著地提高了PCB板的装配精度。本专利技术提供一种PCB板柔顺装置系统，包括工作台，所述工作台上设有PCB板模块化工具、用以装夹定位所述PCB板模块化工具的PCB板工装夹具、用以获得所述PCB板模块化工具上预装位置坐标值的视觉系统，以及用以与所述视觉系统电连接、以根据测得的坐标值将PCB元器件装配于预装位置的七自由度机器人，所述七自由度机器人能够检测装配约束力并将所述装配约束力转换为各关节的运动数据控制各所述关节运动；还包括用以将测得的坐标值传输至所述七自由度机器人的计算机。优选的，所述PCB板模块化工具包括PCB板和用以固定所述PCB板的PCB板底座，所述PCB板底座设于所述PCB板的四角处。优选的，所述PCB板工装夹具包括用以安装所述PCB板底座的工装夹具底座以及相互垂直分布用以夹紧所述PCB板的气缸。优选的，所述视觉系统包括：用以采集所述PCB板图像的图像采集器；用以将采集图像转换为预装位置坐标值的图像处理器；用以将预装位置坐标值传输至所述计算机的第一传输单元。优选的，所述计算机包括：用以基于OpenCV的相机标定方法标定相机内参的参数标定单元；用以基于九点标定法建立所述视觉系统与所述七自由度机器人之间的坐标转换关系的坐标转换单元；用以接收来自于所述第一传输单元的预装位置坐标值的接收单元；与所述接收单元相连、用以将预装位置坐标值传输至所述七自由度机器人的第二传输单元。优选的，所述七自由度机器人包括：用以装夹所述PCB元器件且设有控制接口的机械手；用以控制所述机械手移动、且能够检测所述机械手末端力、根据末端力应用机器人动力学模型计算出所述机械手的各个关节扭矩数据并通过所述控制接口操控各所述关节输出扭矩的工控机。优选的，所述工控机包括：与所述第二传输单元相连、用以接收和存储预装位置坐标值的存储单元；用以检测所述机械手末端力的检测单元；与所述检测单元和所述控制接口相连、用以计算出各所述关节的扭矩数据的计算单元；与所述计算单元和各关节的所述控制接口相连、用以按照各所述关节的扭矩数据对应地控制所述关节运动的控制单元。优选的，所述检测单元具体为力矩传感器。与上述
技术介绍
相比，本专利技术所提供的PCB板柔顺装置系统，工作台上设有PCB板模块化工具、PCB板工装夹具、视觉系统、计算机和七自由度机器人，通过PCB板工装夹具实现对PCB板模块化工具的机械定位；利用视觉系统获取PCB板模块化工具上预装位置的坐标值，测得的预装坐标值通过计算机传输至七自由度机器人，以使七自由度机器人将PCB元器件装配至预装位置。此外，七自由度机器人还具有检测装配约束力以及将约束力转换为各关节运动系数，以使各关节按照运动系数移动及转动的功能，由此七自由度机器人可以完成多个工作面和多角度的装配，有效地提高了七自由度机器人的装配精度。综上所述，本申请基于PCB板工装夹具的机械定位、视觉系统的视觉定位以及七自由度机器人的约束定位，共同保证了各PCB元器件的装配精确度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供的PCB板柔顺装置系统的结构示意图；图2为图1中PCB板模块化工具的结构示意图；图3为图1中PCB板工装夹具的结构示意图；图4为图1中视觉系统的结构框图；图5为图1中计算机的结构框图；图6为图1中七自由度机器人的结构框图；图7为图6中工控机的结构框图。其中，1-工作台、2-计算机、3-PCB板工装夹具、4-PCB板模块化工具、5-视觉系统、6-七自由度机器人、7-PCB元器件；21-参数标定单元、22-坐标转换单元、23-接收单元、24-第二传输单元、31-工装夹具底座、32-角型定位块、33-气缸、41-PCB板底座、42-PCB板、51-图像采集器、52-图像处理器、53-第一传输单元、61-机械手、62-工控机；621-存储单元、622-检测单元、623-计算单元、624-控制单元。具体实施方式为了使本
的技术人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。请参考图1至图7，图1为本专利技术所提供的PCB板柔顺装置系统的结构示意图；图2为图1中PCB板模块化工具的结构示意图；图3为图1中PCB板工装夹具的结构示意图；图4为图1中视觉系统的结构框图；图5为图1中计算机的结构框图；图6为图1中七自由度机器人的结构框图；图7为图6中工控机的结构框图。本专利技术提供一种PCB板柔顺装置系统，主要包括工作台1、安装于工作台1上的PCB板模块化工具4、PCB板工装夹具3、计算机2、视觉系统5和七自由度机器人6。PCB板模块化工具4用以装配各PCB元器件7，PCB板工装夹具3用以装夹定位PCB板模块化工具4，将PCB板模块化工具4固定在工作台1的预定位置；视觉系统5用以采集PCB板模块化工具4图像并将图像信息转换成预装位置的坐标值信息；计算机2用以将坐标值信息传输至七自由度机器人6，由七自由度机器人6夹取PCB元器件7并按照预装位置坐标值信息将各PCB元器件7逐一地装配在PCB板模块化工具4上，在此过程中，由七自由度机器人6实时地检测装配约束力并将其转换成各关节运动数据，从而控制各关节运动。在机械定位、视觉定位和力控约束的作用下，七自由度力控机器人6完成PCB元器件7的一次装配，程序循环运行，完成剩余PCB元器件7的装配。由此可见，本专利技术所提供的PCB板柔顺装置系统，利用PCB板工装夹具3实现对PCB板模块化工具4的机械定位，利用视觉系统5对预装位置进行视觉定位，通过计算机2实现预装处坐标值信息的传输，通过七自由度机器人6的装配力约束和反馈增益来实现对各关节的运动控制。如图2所示。上述PCB板模块化工具4包括PCB板42和PCB板底座41，PCB板底座41安装于PCB板42的四角本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PCB板柔顺装置系统，其特征在于，包括工作台(1)，所述工作台(1)上设有PCB板模块化工具(4)、用以装夹定位所述PCB板模块化工具(4)的PCB板工装夹具(3)、用以获得所述PCB板模块化工具(4)上预装位置坐标值的视觉系统(5)，以及用以与所述视觉系统(5)电连接、以根据测得的坐标值将PCB元器件(7)装配于预装位置的七自由度机器人(6)，所述七自由度机器人(6)能够检测装配约束力并将所述装配约束力转换为各关节的运动数据控制各所述关节运动；还包括用以将测得的坐标值传输至所述七自由度机器人(6)的计算机(2)。/n

【技术特征摘要】
1.一种PCB板柔顺装置系统，其特征在于，包括工作台(1)，所述工作台(1)上设有PCB板模块化工具(4)、用以装夹定位所述PCB板模块化工具(4)的PCB板工装夹具(3)、用以获得所述PCB板模块化工具(4)上预装位置坐标值的视觉系统(5)，以及用以与所述视觉系统(5)电连接、以根据测得的坐标值将PCB元器件(7)装配于预装位置的七自由度机器人(6)，所述七自由度机器人(6)能够检测装配约束力并将所述装配约束力转换为各关节的运动数据控制各所述关节运动；还包括用以将测得的坐标值传输至所述七自由度机器人(6)的计算机(2)。


2.根据权利要求1所述的PCB板柔顺装置系统，其特征在于，所述PCB板模块化工具(4)包括PCB板(42)和用以固定所述PCB板(42)的PCB板底座(41)，所述PCB板底座(41)设于所述PCB板(42)的四角处。


3.根据权利要求2所述的PCB板柔顺装置系统，其特征在于，所述PCB板工装夹具(3)包括用以安装所述PCB板底座(41)的工装夹具底座(31)以及相互垂直分布用以夹紧所述PCB板(42)的气缸(33)。


4.根据权利要求2或3所述的PCB板柔顺装置系统，其特征在于，所述视觉系统(5)包括：
用以采集所述PCB板(42)图像的图像采集器(51)；
用以将采集图像转换为预装位置坐标值的图像处理器(52)；
用以将预装位置坐标值传输至所述计算机(2)的第一传输单元(53)。


5.根据权利要求4所述的PCB板柔顺装置系统，其特征在于，所述计算机(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国栋，张仁政，王正，王振华，孙立宁，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32