汽车挡风玻璃柔性装配系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种汽车挡风玻璃柔性装配系统及方法，装配系统包括：初定位装置，用于对汽车车身门槛轮廓进行扫描，并将汽车车身位置偏差值发送至精定位装置；精定位装置，用于在所述偏差值小于设定值时，对车身挡风玻璃边框的轮廓进行扫描，获取挡风玻璃边框特征点的位置，并将所述特征点的位置发送至抓件机器人；抓件机器人，用于抓取待装配玻璃，并根据所述特征点的位置完成所述待装配玻璃的装配。本发明专利技术实现了汽车挡风玻璃的自动安装。

【技术实现步骤摘要】
汽车挡风玻璃柔性装配系统及方法
本专利技术涉及汽车制造工艺装备
，特别是一种汽车挡风玻璃柔性装配系统及方法。
技术介绍
随着信息技术的快速发展，工业自动化程度越来越高，而柔性化生产时实现高效率、低成本的工业自动化的必由之路。代表当今设计机器人技术发展趋势的机器人柔性生产线应用不仅体现一个国家工业自动化水平，而且也是提高工业柔性化的重要途径。基于激光扫描仪的机器人系统，因其具有精度高、稳定性好等优点，在测量、工件定位、缺陷检测、机器人导航等领域有十分广泛的应用。汽车挡风玻璃的安装是汽车生产制造中一道重要的工序，现有技术主要是采用人工装配方式或者基于双目视觉定位的自动装配解决方案。双目立体视觉是机器视觉的一种重要形式，它是基于视差原理并由多幅图像获取物体三维几何信息的方法。双目立体视觉系统一般由双摄像机从不同角度同时获得被测物的两幅数字图像，或由单摄像机在不同时刻从不同角度获得被测物的两幅数字图像，并基于视差原理恢复出物体的三维几何信息，重建物体三维轮廓及位置。此基于双目视觉定位的方式有一定的局限性，曝光度存在差异、阳光、室内照明等因素对视觉拍摄质量的干扰，影响定位的精度和稳定性。双目视觉定位的自动装配方法的缺点如下：(1)车身颜色不同对拍摄精度产生一定影响。由于总装车间车身颜色的多样化，视觉系统的曝光度存在差异，影响了拍摄的精度。(2)阳光、室内照明、白天黑夜差异等因素对视觉拍摄质量的存在干扰，影响拍摄的稳定性。(3)调试麻烦，柔性相对较差。在正式投产使用之前，需要大量的数据进行验证，要针对不同车型，选取车身上最佳的视觉拍摄位置及玻璃的位置，保证拍摄的偏差在设置值范围内。客户后续新增不同颜色车型需要专业人士进行调试，无法实现快速的柔性化生产。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种汽车挡风玻璃柔性装配系统及方法，实现汽车挡风玻璃的自动安装。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种汽车挡风玻璃柔性装配系统，包括：初定位装置，用于对汽车车身门槛轮廓进行扫描，并将汽车车身位置偏差值发送至精定位装置；精定位装置，用于在所述偏差值小于设定值时，对车身挡风玻璃边框的轮廓进行扫描，获取挡风玻璃边框特征点的位置，并将所述特征点的位置发送至抓件机器人；抓件机器人，用于抓取待装配玻璃，并根据所述特征点的位置完成所述待装配玻璃的装配。优选地，本专利技术的系统还包括：输送装置，用于将待装配玻璃输送至对中装置；对中装置，用于对所述待装配玻璃进行对中定位；所述抓件机器人抓取经所述对中装置对中定位后的待装配玻璃。所述输送装置包括机架；所述机架上设置有两根平行的同步带；所述同步带与安装于所述机架上的驱动装置连接。本专利技术的输送装置结构简单，容易实现。优选地，本专利技术还包括顶升回转装置，所述顶升回转装置用于在需要对待装配玻璃进行涂胶时，将待装配玻璃顶起，使所述待装配玻璃脱离所述同步带；涂胶完成后，所述顶升回转装置带动所述待装配玻璃回落至所述同步带上。所述顶升回转装置包括支撑座；所述支撑座上固定有升降机构；所述升降机构顶端与托盘组件连接，且所述升降机构能带动所述托盘组件在两根所述同步带之间的竖直方向上移动。所述托盘组件包括移动板；所述移动板上设置有连接盘；所述连接盘上安装有至少两根平行设置的支架；每根所述支架上固定有至少一个第一吸盘；优选地，每根所述支架两端各安装有一个第一吸盘；优选地，每根支架两端的两个吸盘之间的支架上均安装有至少一个支撑件。所述连接盘通过旋转机构与所述移动板连接；所述旋转机构能带动所述连接盘以所述连接盘的重心为中心转动。便于工人完成对挡风玻璃进行涂胶。本专利技术还包括用于将待装配玻璃从所述输送装置运送到所述对中装置的翻转装置；所述翻转装置包括支架；所述支架顶部设置翻转轴；所述翻转轴与翻转臂固定连接，且所述翻转轴能带动所述翻转臂以翻转轴为轴心转动；所述翻转臂远离所述翻转轴的一端固定有抓取机构。便于玻璃的精准输送。所述翻转臂包括两根平行设置的横杆；两根所述横杆一端与所述翻转轴固定连接；两根所述横杆另一端与吸盘固定座垂直连接；所述吸盘固定座两端均固定有第二吸盘；初始位置时，所述输送装置将所述待装配玻璃输送至所述第二吸盘上方，所述第二吸盘吸附所述待装配玻璃后，所述翻转臂翻转180°，使得所述待装配玻璃落入所述对中装置。本专利技术的翻转装置结构简单，翻转速度可以根据实际使用情况进行调节，并且翻转运行平稳。为了检测车身位置，提高装配精度，本专利技术的初定位装置包括设置于汽车车身附近，且用于检测汽车车身B柱理论坐标值的线激光传感器。本专利技术的所述精定位装置包括工业机器人；所述工业机器人的机械臂顶端固定有三维激光视觉传感器；所述三维激光视觉传感器设置于汽车车身上方。所述挡风玻璃边框特征点包括分别设置于汽车车身挡风玻璃上边框和一侧边框上的三个圆孔的圆心；第三圆孔位于所述侧边框上；第一圆孔、第二圆孔位于所述上边框上，且所述第二圆孔圆心到所述第三圆孔圆心的距离小于所述第一圆孔圆心到所述第三圆孔圆心的距离。便于精准定位装配位置。根据所述特征点的位置完成所述待装配玻璃的装配的具体实现过程包括：将所述第二圆孔的圆心作为基准世界坐标系的原点，则第一个车身第一圆孔圆心、第二圆孔圆心、第三圆孔圆心在基准世界坐标系下的三维坐标分别为P1(X1、Y1、Z1)、P2(X2、Y2、Z2)、P3(X3、Y3、Z3)；利用三维激光视觉传感器检测得到当前车身三个圆孔的圆心在基准世界坐标系下的三维坐标分别为P1’(X’1、Y’1、Z’1)、P2’(X’2、Y’2、Z’2)、P3’(X’3、Y’3、Z’3)；计算以下定位偏移量：ΔP1＝(P1-P’1)、ΔP2＝(P2-P’2)、ΔP3＝(P3-P’3)；将所述定位偏移量发送至所述抓件机器人，将挡风玻璃安装窗口空间定位误差转化为抓取机器人基坐标下的变量，设置一个调整位置，当所述抓取机器人运动到调整位置后，将待装配玻璃调整到与安装面平行且在工具坐标系下的X、Y、Z方向的位置到位，沿Z方向运动将带装配玻璃安装到挡风玻璃边框内；所述安装面是指由当前车身上三个圆孔P1’(X’1、Y’1、Z’1)、P2’(X’2、Y’2、Z’2)、P3’(X’3、Y’3、Z’3)确定的平面；所述工具坐标系是指以当前车身第二圆孔圆心P2’(X’2、Y’2、Z’2)为原点，当前车身宽度方向为X向，当前车身长度方向为Y向，当前车身高度方向为Z向确定的坐标系。本专利技术还提供了一种汽车挡风玻璃柔性装配方法，包括以下步骤：1)在汽车挡风玻璃上边框上设置第一圆孔和第二圆孔、其中一个侧边框上设置第三圆孔；将所述第二圆孔的圆心作为基准世界坐标系的原点，则第一圆孔圆心、第二圆孔圆心、第三圆孔圆心在基准世界坐标系下的三维坐标分别为P1(X1、Y1、Z1)、P2(X2、Y2、Z2)、P3(X3、Y3、Z3)；2)利用三维激光视觉传感器检测得到的三个圆孔的圆心在基准世界坐标系下的三维坐标分别为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车挡风玻璃柔性装配系统，其特征在于，包括：/n初定位装置，用于对汽车车身门槛轮廓进行扫描，并将汽车车身位置偏差值发送至精定位装置；/n精定位装置，用于在所述偏差值小于设定值时，对车身挡风玻璃边框的轮廓进行扫描，获取挡风玻璃边框特征点的位置，并将所述特征点的位置发送至抓件机器人；/n抓件机器人，用于抓取待装配玻璃，并根据所述特征点的位置完成所述待装配玻璃的装配。/n

【技术特征摘要】
1.一种汽车挡风玻璃柔性装配系统，其特征在于，包括：
初定位装置，用于对汽车车身门槛轮廓进行扫描，并将汽车车身位置偏差值发送至精定位装置；
精定位装置，用于在所述偏差值小于设定值时，对车身挡风玻璃边框的轮廓进行扫描，获取挡风玻璃边框特征点的位置，并将所述特征点的位置发送至抓件机器人；
抓件机器人，用于抓取待装配玻璃，并根据所述特征点的位置完成所述待装配玻璃的装配。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：
输送装置，用于将待装配玻璃输送至对中装置；
对中装置，用于对所述待装配玻璃进行对中定位；
所述抓件机器人抓取经所述对中装置对中定位后的待装配玻璃。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述输送装置包括机架；所述机架上设置有两根平行的同步带；所述同步带与安装于所述机架上的驱动装置连接。


4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括顶升回转装置，所述顶升回转装置用于在需要对待装配玻璃进行涂胶时，将待装配玻璃顶起，使所述待装配玻璃脱离所述同步带；涂胶完成后，所述顶升回转装置带动所述待装配玻璃回落至所述同步带上。


5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述顶升回转装置包括支撑座；所述支撑座上固定有升降机构；所述升降机构顶端与托盘组件连接，且所述升降机构能带动所述托盘组件在两根所述同步带之间的竖直方向上移动。


6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述托盘组件包括移动板；所述移动板上设置有连接盘；所述连接盘上安装有至少两根平行设置的支架；每根所述支架上固定有至少一个第一吸盘；优选地，每根所述支架两端各安装有一个第一吸盘；优选地，每根支架两端的两个吸盘之间的支架上均安装有至少一个支撑件。


7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述连接盘通过旋转机构与所述移动板连接；所述旋转机构能带动所述连接盘以所述连接盘的重心为中心转动。


8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括用于将待装配玻璃从所述输送装置运送到所述对中装置的翻转装置；所述翻转装置包括支架；所述支架顶部设置翻转轴；所述翻转轴与翻转臂固定连接，且所述翻转轴能带动所述翻转臂以翻转轴为轴心转动；所述翻转臂远离所述翻转轴的一端固定有抓取机构。


9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述翻转臂包括两根平行设置的横杆；两根所述横杆一端与所述翻转轴固定连接；两根所述横杆另一端与吸盘固定座垂直连接；所述吸盘固定座两端均固定有第二吸盘；初始位置时，所述输送装置将所述待装配玻璃输送至所述第二吸盘上方，所述第二吸盘吸附所述待装配玻璃后，所述翻转臂翻转180°，使得所述待装配玻璃落入所述对中装置。


10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述初定位装置包括设置于汽车车身附近，且用于检测汽车车身B柱理论坐标值的线激光传感器；优选地，所述汽车车身位置偏差值的计算过程包括：以第一个车身的B柱坐标值为基准，利用所述线激光传感器检测当前车身的B柱坐标值，则当前车身位置偏差值为当前车身的B柱坐标值与第一个车身的B柱坐标值之差。


11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述精定位装置包括工业机器人；所述工业机器人的机械臂顶端固定有三维激光视觉传感器；所述三维激光视觉传感器设置于汽车车身上方。


12.根据权利要求1～11所述的系统，其特征在于，所述挡风玻璃边框特征点包括分别设置于汽车车身挡风玻璃上边框和一侧边框上的三个圆孔的圆心；第三圆孔位于所述侧边框上；第一圆孔、第二圆孔位于所述上边框上，且所述第二圆孔圆心到所述第三圆孔圆心的距离小于所述第一圆孔圆心到所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇军，梁施华，史明，肖瀚，朱炜华，何武斌，
申请(专利权)人：长沙长泰机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43