基于工业相机平台的扭矩反馈式全自动螺钉锁紧方法技术

基于工业相机平台的扭矩反馈式全自动螺钉锁紧方法，涉及螺钉锁紧技术领域。本发明专利技术是为了解决现有带扭矩反馈的自动拧紧系统，无法根据螺钉和螺钉孔的实际情况进行扭矩调整，易导致拧紧过剩或不到位的问题。本发明专利技术使用工业相机对螺钉孔和螺钉在拧紧前进行拍照，根据拍照测量的尺寸及毛刺占比，计算螺钉扭矩。根据实时扭矩反馈，螺钉的拧紧位置和计算扭矩均在合格范围内，即可保证螺钉拧紧到位。可有效提升产品质量，避免因螺钉锁紧造成的过紧或不到位现象。

Torque feedback fully automatic screw locking method based on industrial camera platform

【技术实现步骤摘要】
基于工业相机平台的扭矩反馈式全自动螺钉锁紧方法
本专利技术属于螺钉锁紧
，尤其涉及汽车仪表中的螺钉锁紧。
技术介绍
现有螺钉锁紧系统分为两种，分别为手动拧紧和自动拧紧。手动拧紧多采用固定扭矩，锁紧固定时间，即认为螺钉锁紧到位。自动拧紧采用固定扭矩，在扭矩和位置同步达到合格范围后停止拧紧。但是，由于汽车仪表多为塑料件之间的锁紧，这就会使本就较小的扭矩，因螺钉孔尺寸、螺钉毛刺等因素再次受到影响。而螺钉若出现拧紧不到位，汽车仪表装车后，随汽车振动就非常容易出现螺钉脱落的现象，造成影响使用者直观感受的索赔项。而目前常用的带扭矩反馈的自动拧紧系统，无法根据螺钉和螺钉孔的实际情况进行扭矩调整，易导致拧紧过剩或不到位的问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有带扭矩反馈的自动拧紧系统，无法根据螺钉和螺钉孔的实际情况进行扭矩调整，易导致拧紧过剩或不到位的问题，现提供基于工业相机平台的扭矩反馈式全自动螺钉锁紧方法。基于工业相机平台的扭矩反馈式全自动螺钉锁紧方法，包括以下步骤：步骤一：分别采集三张螺孔不同角度的图像，三张图像分别为：螺孔开口面图像、向X方向偏离螺孔轴15°的图像和向Y方向偏离螺孔轴15°的图像，其中X方向和Y方向为螺孔径向平面上相互垂直的两个方向，分别采集两张螺钉不同角度的图像，两张图像分别为：螺钉末端面图像和螺钉侧面图像；步骤二：根据螺孔的三张图像获得螺孔参数，所述螺孔参数分别为螺孔直径、螺孔深度和螺孔毛刺数，根据螺钉的两张图像获得螺钉参数，所述螺钉参数分别为螺钉直径、螺钉长度和螺钉毛刺数；步骤三：根据螺孔毛刺数计算螺孔毛刺率，根据螺钉毛刺数计算螺钉毛刺率；步骤四：分别判断螺孔直径、螺孔深度、螺孔毛刺率与螺钉直径、螺钉长度、螺钉毛刺率是否符合各自的标准范围，当有任意参数不符合其标准范围时，判定当前工件不合格，结束螺钉锁紧，当所有参数均符合其标准范围时，执行步骤五；步骤五：利用螺孔毛刺率、螺钉毛刺率、螺孔参数和螺钉参数计算螺孔与螺钉的匹配扭矩；步骤六：利用桁架机械手带动螺刀吸取螺钉、并将螺钉旋入螺孔中，与此同时实时采集螺钉旋转扭矩，当螺钉旋转扭矩达到匹配扭矩时，停止旋转螺钉，完成螺钉的锁紧。步骤三中，根据以下公式计算螺孔毛刺率α1：根据以下公式计算螺钉毛刺率α2：其中，x1和x3分别为步骤二获得的螺孔毛刺数和螺钉毛刺数，x2和x4分别为螺孔和螺钉的允许最大毛刺数。步骤五利用下式计算螺孔与螺钉的匹配扭矩μ：其中，d1和d3分别为螺孔和螺钉的标准直径，d2和d4分别为步骤二获得的螺孔直径和螺钉直径，z1和z3分别为螺孔标准深度和螺钉标准长度，z2和z4分别为步骤二获得的螺孔深度和螺钉长度，μ1为标准扭矩，α1和α2分别为步骤四获得的螺孔毛刺率和螺钉毛刺率。螺孔直径的标准范围为d1±0.2mm，螺孔深度的标准范围为z1±0.15mm，螺钉直径的标准范围为d3±0.2mm，螺钉长度的标准范围为z3±0.15mm，螺钉毛刺率与螺钉毛刺率的标准范围均为0％～4.8％。步骤二中，根据以下公式获得螺孔毛刺数x1：其中，a1和a2分别为螺孔向X方向偏离螺孔轴15°的图像和向Y方向偏离螺孔轴15°的图像中亮点数量；根据以下公式获得螺钉毛刺数x3：x3＝2a3其中，a3为螺钉侧面图像中的亮点数量。根据下式计算螺孔深度z2：其中，S1和S2分别为向X方向偏离螺孔轴15°的图像和向Y方向偏离螺孔轴15°的图像中被遮挡孔底的面积。本专利技术使用工业相机对螺钉孔和螺钉在拧紧前进行拍照，根据拍照测量的尺寸及毛刺占比，计算螺钉扭矩。根据实时扭矩反馈，螺钉的拧紧位置和计算扭矩均在合格范围内，即可保证螺钉拧紧到位。可有效提升产品质量，避免因螺钉锁紧造成的过紧或不到位现象。附图说明图1为基于工业相机平台的扭矩反馈式全自动螺钉锁紧方法的流程图；图2为螺钉侧面图像；图3为螺孔剖视图；图4为螺孔剖面图，其中(a)表示XOZ平面视角，虚线为拍摄向X方向偏离螺孔轴15°图像的拍摄视角，(b)表示YOZ平面视角，虚线为拍摄向Y方向偏离螺孔轴15°图像的拍摄视角；图5为螺孔偏置图像，其中(a)表示向X方向偏离螺孔轴15°的螺孔图像，(b)表示向Y方向偏离螺孔轴15°的螺孔图像。具体实施方式具体实施方式一：参照图1至5具体说明本实施方式，本实施方式所述的基于工业相机平台的扭矩反馈式全自动螺钉锁紧方法，首先检测托盘用的对射传感器检测到托盘到位，同时检测产品用的对射传感器检测到产品位于托盘内，并确定螺刀位于其工位，开始执行以下步骤：步骤一：分别采集三张螺孔不同角度的图像，三张图像分别为：螺孔开口面图像、向X方向偏离螺孔轴15°的图像和向Y方向偏离螺孔轴15°的图像，其中X方向和Y方向为螺孔径向平面上相互垂直的两个方向，分别从螺孔向X方向偏离螺孔轴15°的图像和向Y方向偏离螺孔轴15°的图像中获得图像中的亮点数a1和a2，并根据以下公式获得螺孔毛刺数x1：从螺孔开口面图像直接获得螺孔直径d2，然后根据以下公式获得螺孔深度z2：或其中，S1和S2分别为向X方向偏离螺孔轴15°的图像和向Y方向偏离螺孔轴15°的图像中被遮挡孔底的面积，综上，获得螺孔的参数，即：螺孔直径、螺孔深度和螺孔毛刺数；分别采集两张螺钉不同角度的图像，两张图像分别为：螺钉末端面图像和螺钉侧面图像；从螺钉侧面图像中获得图像中的亮点数a3，并根据以下公式获得螺孔毛刺数x3：x3＝2a3并根据螺钉的两张图像分别获得螺钉直径和螺钉长度。步骤三：根据以下公式计算螺孔毛刺率α1：根据以下公式计算螺钉毛刺率α2：其中，x1和x3分别为步骤二获得的螺孔毛刺数和螺钉毛刺数，x2和x4分别为螺孔和螺钉的允许最大毛刺数。步骤四：分别判断螺孔直径、螺孔深度、螺孔毛刺率与螺钉直径、螺钉长度、螺钉毛刺率是否符合各自的标准范围，当有任意参数不符合其标准范围时，判定当前工件不合格，结束螺钉锁紧，当所有参数均符合其标准范围时，执行步骤五；具体的，螺孔直径的标准范围为d1±0.2mm，螺孔深度的标准范围为z1±0.15mm，螺钉直径的标准范围为d3±0.2mm，螺钉长度的标准范围为z3±0.15mm，螺钉毛刺率与螺钉毛刺率的标准范围均为0％～4.8％。步骤五：利用下式计算螺孔与螺钉的匹配扭矩μ：其中，d1和d3分别为螺孔和螺钉的标准直径，d2和d4分别为步骤二获得的螺孔直径和螺钉直径，z1和z3分别为螺孔标准深度和螺钉标准长度，z2和z4分别为步骤二获得的螺孔深度和螺钉长度，μ1为标准扭矩，α1和α2分别为步骤四获得的螺孔毛刺率和螺钉毛刺率。...

【技术保护点】
1.基于工业相机平台的扭矩反馈式全自动螺钉锁紧方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一：分别采集三张螺孔不同角度的图像，三张图像分别为：螺孔开口面图像、向X方向偏离螺孔轴15°的图像和向Y方向偏离螺孔轴15°的图像，其中X方向和Y方向为螺孔径向平面上相互垂直的两个方向，/n分别采集两张螺钉不同角度的图像，两张图像分别为：螺钉末端面图像和螺钉侧面图像；/n步骤二：根据螺孔的三张图像获得螺孔参数，所述螺孔参数分别为螺孔直径、螺孔深度和螺孔毛刺数，/n根据螺钉的两张图像获得螺钉参数，所述螺钉参数分别为螺钉直径、螺钉长度和螺钉毛刺数；/n步骤三：根据螺孔毛刺数计算螺孔毛刺率，根据螺钉毛刺数计算螺钉毛刺率；/n步骤四：分别判断螺孔直径、螺孔深度、螺孔毛刺率与螺钉直径、螺钉长度、螺钉毛刺率是否符合各自的标准范围，当有任意参数不符合其标准范围时，判定当前工件不合格，结束螺钉锁紧，当所有参数均符合其标准范围时，执行步骤五；/n步骤五：利用螺孔毛刺率、螺钉毛刺率、螺孔参数和螺钉参数计算螺孔与螺钉的匹配扭矩；/n步骤六：利用桁架机械手带动螺刀吸取螺钉、并将螺钉旋入螺孔中，与此同时实时采集螺钉旋转扭矩，当螺钉旋转扭矩达到匹配扭矩时，停止旋转螺钉，完成螺钉的锁紧。/n...

【技术特征摘要】
1.基于工业相机平台的扭矩反馈式全自动螺钉锁紧方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：分别采集三张螺孔不同角度的图像，三张图像分别为：螺孔开口面图像、向X方向偏离螺孔轴15°的图像和向Y方向偏离螺孔轴15°的图像，其中X方向和Y方向为螺孔径向平面上相互垂直的两个方向，
分别采集两张螺钉不同角度的图像，两张图像分别为：螺钉末端面图像和螺钉侧面图像；
步骤二：根据螺孔的三张图像获得螺孔参数，所述螺孔参数分别为螺孔直径、螺孔深度和螺孔毛刺数，
根据螺钉的两张图像获得螺钉参数，所述螺钉参数分别为螺钉直径、螺钉长度和螺钉毛刺数；
步骤三：根据螺孔毛刺数计算螺孔毛刺率，根据螺钉毛刺数计算螺钉毛刺率；
步骤四：分别判断螺孔直径、螺孔深度、螺孔毛刺率与螺钉直径、螺钉长度、螺钉毛刺率是否符合各自的标准范围，当有任意参数不符合其标准范围时，判定当前工件不合格，结束螺钉锁紧，当所有参数均符合其标准范围时，执行步骤五；
步骤五：利用螺孔毛刺率、螺钉毛刺率、螺孔参数和螺钉参数计算螺孔与螺钉的匹配扭矩；
步骤六：利用桁架机械手带动螺刀吸取螺钉、并将螺钉旋入螺孔中，与此同时实时采集螺钉旋转扭矩，当螺钉旋转扭矩达到匹配扭矩时，停止旋转螺钉，完成螺钉的锁紧。


2.根据权利要求1所述的基于工业相机平台的扭矩反馈式全自动螺钉锁紧方法，其特征在于，步骤三中，根据以下公式计算螺孔毛刺率α1：



根据以下公式计算螺钉毛刺率α2：



其中，x1和x3分别为步骤二获得的螺孔毛刺数和螺钉毛刺数，x2和x4分别为螺孔和螺钉的允许最大毛...

【专利技术属性】
技术研发人员：卜家洛，金佳鑫，李占双，刘刚，
申请(专利权)人：航天科技控股集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙;23