本发明专利技术公开了一种高精度13自由度自动对接装置及方法，实现了准确、稳定且自动化程度高的模块对接。本发明专利技术通过高精度13自由度自动对接装置上的组合平台、控制系统、传感系统、信息反馈系统调整对接模块之间的位置和姿态关系，对两个副车系统(每个副车有5个自由度)、一个主车系统(主车有三个自由度)上的3个对接模块间的对接距离自动缩短至预定的距离和偏角后，进行人工确认模块连接耳片上螺纹孔和通孔之间的偏差后，进行角度或位移的微调，从而达到模块间螺栓的安装需求，最终在主车系统上完成3个模块的自动对接。成3个模块的自动对接。成3个模块的自动对接。
【技术实现步骤摘要】
一种高精度13自由度自动对接装置及方法
[0001]本专利技术属于工业自动化领域，具体涉及一种高精度13自由度自动对接装置及方法。
技术介绍
[0002]为实现不同模块之间的高精度对接，对接模块往往处于不同的承载台上，由此导致对接前无法使所有的对接模块处于相同的基准面上。对接装置的作用就是将两个或多个对接模块的对接面进行精准的定位及对接。对接过程往往比较复杂。
技术实现思路
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[0003](一)要解决的技术问题
[0004]为解决要求高精度的模块对接时，对接过程效率低、对接模块间存在定位误差且结构复杂等问题，本专利技术提供了一种高精度13自由度自动对接装置及方法。
[0005](二)技术方案
[0006]本专利技术为了解决其技术问题所采用的技术方案，提供了一种高精度13自由度自动对接装置及方法，装置整体结构见图1。
[0007]一种高精度13自由度自动对接装置及方法，用于实现精密、准确、稳定的模块对接，其特征在于：其包括1个主车系统和2个副车系统；组成结构示意图见图2；主车系统由模块工装、1个高精密电动升降台、2个高精密电动直线位移台、高精度传感系统装置及运动控制系统等部分，用于控制主车上的对接模块沿Z轴进行直线升降运功，沿X、Y轴进行直线平移运动；每个副车系统分别由模块工装、2个高精密电动直线位移台、3个高精密电动旋转台、高精度传感系统装置及运动控制系统组成，用于控制副车上的对接模块沿X、Y轴进行直线平移运动，绕X、Y、Z轴进行旋转运动；该高精度13自由度自动对接装置通过精确检测和控制主副车位置和姿态，实现主车上的对接模块与两侧副车上的对接模块的高精度对接。
[0008]优选地，所述主车系统中模块工装用于将对接模块固定于主车系统上，高精密电动升降台用于对接模块沿Z轴方向位置进行调整，高精密电动直线位移台用于对接模块的水平面X、Y轴方向进行位置调整，高精度传感系统装置通过工装上固定传感器支架实现双轴倾角仪、高精度2D激光轮廓仪、轮廓仪标定块以及三自由度手动角位移台安装，实现对接过程中主副车位置和姿态的实时检测，运动控制系统对传感器数据进行处理并实现各伺服电机的全闭环控制。
[0009]优选地，所述副车系统中模块工装用于将对接模块固定于主车系统上，高精密电动直线位移台用于对接模块的水平面X、Y轴方向进行位置调整，高精密电动旋转台用于对接模块绕X、Y、Z轴进行位置调整，高精度传感系统装置通过在工装上固定传感器支架实现双轴倾角仪、高精度2D激光轮廓仪、轮廓仪标定块以及三自由度手动角位移台安装，实现对接过程中主副车位置和姿态的实时检测，运动控制系统对传感器数据进行处理并实现各伺服电机的全闭环控制。
[0010]优选地，所述的高精度13自由度自动对接装置，其特征在于：
[0011]主车与副车对接的具体步骤如下：
[0012](1)主车与两副车处于分离状态，将主车推到指定位置，手动调节升降地脚，使主车底部滚轮离地，并确保主车顶面圆形水平仪的浮动气泡稳定在圆心黑点区域内，使得主车顶面处于水平状态；
[0013](2)将一侧副车移动并靠近主车附近，沿着导向机构将该侧副车引导至指定位置，升起地脚螺栓，实现副车底部滚轮离地，并确保副车顶面圆形水平仪的浮动气泡稳定在圆心黑点区域内，使得副车顶面处于水平状态；手动对接主车与副车的连接螺栓，完成主副车的锁紧；
[0014](3)另一侧副车对接方式与步骤(2)相同，此时两个副车和主车均已完成调平和相互锁紧；
[0015](4)使用叉车将工件按顺序安装在主车和左右两侧的副车上，并将工件与主车副车平台通过螺钉连接好；
[0016](5)将主车和副车上安装有激光测距仪和2D轮廓仪的导轨提升至限定位置，再用手轮锁紧；
[0017](6)将辅助安装标定块放置在副车与主车的连接平台上，辅助安装标定块上安装有二维倾角仪；通过工控机发出自动调整指令，系统根据主车、副车及标定块上的3个双轴倾角仪参数，完成主车和副车之间沿Z轴高度方向、XY轴转动方向的粗调校正；
[0018](7)在操作界面选择复位，系统自动调整零位；启动自动对接，主车模块沿X轴往副车的方向上移动到指定位置，此时激光轮廓仪有读数显示，然后一侧副车沿X轴移动至限定位置，激光轮廓仪上同时显示读数信息；采用激光测距仪和2D激光轮廓仪在X轴向检测的间隙大小标定对接模块沿Z轴方向的相对转角，采用2D激光轮廓仪独立标定对接模块分别沿X、Y、Z轴方向的相对位移距离，基于2D激光轮廓仪和双轴倾角仪标定对接模块沿X轴和Y轴的两个相对转角，通过在对接区域内对主副车上对接模块的耳片转角的标定来确定倾角仪与2D激光轮廓仪在角度上的修正关系，系统自动完成副车和主车模块的对接；
[0019](8)副车模块对接完成后，拆卸该侧副车工装螺栓；主车提升10mm，驱动栓接模块沿X轴向另一侧副车移动到限定位置，主车降低10mm，启动自动对接按钮后，流程与步骤(7)相同；
[0020](9)完成三个模块对接后，拆卸步骤(8)副车上的螺栓，提升主车高度90mm，移除该侧副车的传感器，主车回落至限位；至此，完成主车和两个副车的对接。
[0021](三)有益效果
[0022]本专利技术基于专利技术人在本领域多年的技术积累和研发，提出一种精密度高、准确性、易操作性、稳定性都很强的高精度13自由度自动对接装置及方法。
[0023]与现有技术而言，本专利技术至少具备以下技术优势：(1)本装置及方法使用多种传感器对对接模块进行位置标定，模块对接精度高；(2)本装置主车有沿X、Y、Z轴直线3个方向的自由度，每个副车有沿X、Y轴直线运动及绕X、Y、Z三个X、Y、Z轴转动的5个自由度，总共有13个自由度，可以实现装置模块更平稳、准确的对接；(3)本装置及方法的对接过程由系统装置自动完成，提高了对接的效率，提高了对接的准确度，极大减少了劳动强度。
附图说明
[0024]图1为13自由度对接装置总体结构图。
[0025]图2为对接装置组成示意图。
[0026]附图标号说明：
[0027]1.高精度传感系统装置；2.模块专用工装；3.高精密电动位移台；4.高精密电动角位移台；5.升降地脚支撑系统；6.高精密电动旋转台；7.高精密电动升降台；8.运动控制系统。
具体实施方式
[0028]本专利技术为了解决其技术问题所采用的技术方案，提供了一种高精度13自由度自动对接装置及方法。
[0029]一种高精度13自由度自动对接装置及方法，用于实现精密、准确、稳定的模块对接，其特征在于：其包括1个主车系统和2个副车系统；组成结构示意图见图2；主车系统由模块工装、1个高精密电动升降台、2个高精密电动直线位移台、高精度传感系统装置及运动控制系统等部分，用于控制主车上的对接模块沿Z轴进行直线升降运功，沿X、Y轴进行直线平移运动；每个副车系统分别由模块工装、2个高精密电动直线位移台、3个高精密电动旋转台、高精度传感系统装置及运动控制系统组成，用于控制副车上本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高精度13自由度自动对接装置，其特征在于：其包括1个主车系统和2个副车系统；主车系统由模块工装、1个高精密电动升降台、2个高精密电动直线位移台、高精度传感系统装置及运动控制系统等部分，用于控制主车上的对接模块沿Z轴进行直线升降运功，沿X、Y轴进行直线平移运动；每个副车系统分别由模块工装、2个高精密电动直线位移台、3个高精密电动旋转台、高精度传感系统装置及运动控制系统组成，用于控制副车上的对接模块沿X、Y轴进行直线平移运动，绕X、Y、Z轴进行旋转运动；该高精度13自由度自动对接装置通过精确检测和控制主副车位置和姿态，实现主车上的对接模块与两侧副车上的对接模块的高精度对接。2.根据权利要求1所述的高精度13自由度对接装置，其特征在于：所述主车系统中模块工装用于将对接模块固定于主车系统上，高精密电动升降台用于对接模块沿Z轴方向位置进行调整，高精密电动直线位移台用于对接模块的水平面X、Y轴方向进行位置调整，高精度传感系统装置通过工装上固定传感器支架实现双轴倾角仪、高精度2D激光轮廓仪、轮廓仪标定块以及三自由度手动角位移台安装，实现对接过程中主副车位置和姿态的实时检测，运动控制系统对传感器数据进行处理并实现各伺服电机的全闭环控制。3.根据权利要求1所述的高精度13自由度自动对接装置，其特征在于：所述副车系统中模块工装用于将对接模块固定于主车系统上，高精密电动直线位移台用于对接模块的水平面X、Y轴方向进行位置调整，高精密电动旋转台用于对接模块绕X、Y、Z轴进行位置调整，高精度传感系统装置通过在工装上固定传感器支架实现双轴倾角仪、高精度2D激光轮廓仪、轮廓仪标定块以及三自由度手动角位移台安装，实现对接过程中主副车位置和姿态的实时检测，运动控制系统对传感器数据进行处理并实现各伺服电机的全闭环控制。4.一种高精度13自由度自动对接方法，其采用如权利要求1
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3中任意一项所述的高精度13自由度自动对接装置，其特征在于：主车与副车对接的具体步骤如下：(1)主车与两副车处于分离状态，将主车推到指定位置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶军立，周谦，许先志，孙晋武，
申请(专利权)人：武汉红星杨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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