本发明专利技术公开了一种基于视觉定位的螺纹拧紧装置及控制方法，该装置包括：机器人、控制系统、上料机构、视觉测量模块、拧紧工具，其中，控制系统分别与机器人、拧紧工具通信连接，上料机构包括机架、传送带、料盘、物料挡板、阻拦气缸、夹紧气缸和光电传感器，传送带安装于机架上，料盘放置于传送带上，物料挡板安装于传送带的两侧，阻拦气缸和夹紧气缸安装于物料挡板的同侧，光电传感器安装于阻拦气缸的对侧；视觉测量模块安装于机架上，拧紧工具安装于机器人第六轴的法兰上，且视觉测量模块位于拧紧作业区的上方。本发明专利技术可针对多个螺栓位置快速定位，并编程控制拧紧扭矩大小，提高了螺纹拧紧控制精度，使得螺纹联接能达到预期的拧紧效果。果。果。
【技术实现步骤摘要】
基于视觉定位的螺纹拧紧装置及控制方法
[0001]本专利技术涉及螺纹拧紧装配
，特别涉及一种基于视觉定位的螺纹 拧紧装置及控制方法。
技术介绍
[0002]目前，大部分生产企业仍采用手持式电动或气动工具对螺纹紧固件进行 装配工作，或使用专用的锁螺丝机实现半自动化螺丝拧紧功能，少部分采用 工装夹具+机器人的方式对螺纹紧固件进行装配，即通过工装夹具对待装配工 件进行初步定位，然后再利用搭载拧紧工具的机器人通过示教学习的方式来 控制运动轨迹及定位，完成螺丝装配拧紧过程，如肖海的《机器人螺栓拧紧 技术在发动机装配的应用》一文中先通过顶升机构中的导向销插入到发动机 托盘相应定位孔里，从而实现对发动机的定位；再通过压紧机构对发动机进 行处理，使各螺栓孔处于同一水平面，最后再设置规划机器人路径程序实现 对目标螺栓的定位以及拧紧处理。此外，还有少数采用机器视觉+机器人的方 式对螺纹紧固件进行联接处理，即通过视觉实现对螺栓的定位，再引导机器 人搭载拧紧工具对紧固件进行螺纹联接处理，如童震的《基于机器视觉的螺 丝锁付SCARA机器人关键技术研究》一文中通过设计夹具使视觉系统和拧紧 工具能够同时安装在SCARA机器人末端，并设计规划机器人的运动轨迹实现 对不同位置的螺纹孔进行拍照处理，最后引导机器人对LED平板灯产品进行 螺纹联接与装配。
[0003]随着人工成本的不断提高，采用手持式工具对紧固件进行螺纹装配生产 成本高，拧紧精度受人为因素的影响较大；采用专用的锁螺丝机设备一般不 能灵活调整拧紧位置，也不能根据需要灵活设定或改变拧紧力矩，以获得更 高的拧紧控制精度；使用机器人示教方式对紧固件进行螺纹装配存在工装夹 具设计复杂以及对机器人重复定位精度要求较高的缺点，调整灵活性较差； 使用SCARA机器人视觉定位引导的方式进行螺纹拧紧只允许搭载重量较轻的 小型拧紧工具，而且拧紧作业一般应分布在一个平面上，不能适应多方位或 姿态的螺纹装配需求。
[0004]同时，机器人拧紧过程中，一般搭载市面上普遍使用的拧紧工具——电 批，它一般只能设定某一个确定的扭矩上限阈值，达到扭矩阈值就停止旋转， 这样一方面扭矩控制精度很低，另一方面也不能针对不同螺纹紧固件来设置 不同的拧紧扭矩值，并规划更合适的拧紧工艺流程以获得最佳的装配效果。 同时，这种拧紧工具普遍没有拧紧过程数据反馈功能，无法直接判断和警示 拧紧工艺过程的异常情况，也不能对拧紧数据进行进一步的溯源追踪和处理 保存。
技术实现思路
[0005]本专利技术的主要目的在于提出一种基于视觉定位的螺纹拧紧装置及控制方 法，旨在适应多种螺纹装配位置和灵活设置拧紧力矩，提高螺纹拧紧控制精 度，获得更好的装配拧紧效果。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于视觉定位的螺纹拧紧装置，包 括：机器人、控制系统、用于输送待拧紧模块的上料机构、用于对所述待拧 紧模块进行拍照定位的视觉测量模块、用于根据视觉测量模块的拍摄结果对 所述待拧紧模块进行拧紧操作的拧紧工具，其中，所述控制系统分别与所述 机器人、拧紧工具通信连接，所述上料机构包括机架、传送带、料盘、物料 挡板、阻拦气缸、夹紧气缸和光电传感器，所述传送带安装于所述机架上， 所述料盘放置于所述传送带上，所述物料挡板安装于所述传送带的两侧，所 述阻拦气缸和夹紧气缸安装于所述物料挡板的同侧，且沿所述传送带的运行 方向前后依次设置，所述光电传感器安装于所述阻拦气缸的对侧，位于所述 传送带的运行方向稍靠后的位置；所述视觉测量模块安装于所述机架上，所 述拧紧工具安装于所述机器人上，且所述视觉测量模块位于所述拧紧作业区 的上方。
[0007]本专利技术进一步地技术方案是，所述拧紧工具包括与所述机器人连接的拧 紧轴、与所述拧紧轴连接的拧紧轴控制器，所述拧紧轴控制器位于所述拧紧 轴的末端位置，与所述拧紧轴相连。
[0008]本专利技术进一步地技术方案是，所述拧紧轴包括拧紧批头、端盖、联轴器、 扭矩传感器、减速器、伺服电机和编码器，其中，所述端盖安装于所述拧紧 轴的前端，所述联轴器分别安装在所述端盖与所述扭矩传感器、所述扭矩传 感器与所述减速器之间，所述减速器与所述伺服电机连接，所述编码器安装 于所述伺服电机的末端。
[0009]本专利技术进一步地技术方案是，所述视觉测量模块包括视觉测量组件和安 装支架，所述安装支架的顶部为L形，所述安装支架的底部安装于所述机架上， 所述视觉测量组件通过L形安装板安装于所述安装支架的顶部。
[0010]本专利技术进一步地技术方案是，所述视觉组件包括从上至下依次同轴设置 的相机、光学镜头和环形光源，其中，所述相机通过相机安装板安装于所述L 形安装板上，所述光学镜头与所述相机的C接口螺纹连接，所述环形光源通过 环形光源安装板安装于所述L形安装板上。
[0011]本专利技术进一步地技术方案是，所述料盘包括支撑板和对称安装于所述支 撑板底部两端的立柱。
[0012]本专利技术进一步地技术方案是，所述待拧紧模块包括被拧电机、被拧电机 安装板和安装螺栓，所述被拧电机上有多个连接螺栓需要被拧紧。
[0013]本专利技术进一步地技术方案是，所述控制系统包括计算机、交换机、机器 人控制柜、示教器，其中，所述交换机分别与所述视觉测量模块、机器人控 制柜、计算机连接，所述机器人控制柜与所述机器人连接。
[0014]为实现上述目的，本专利技术还提出一种基于视觉定位的螺纹拧紧装置控制 方法，所述方法应用于如上所述的基于视觉定位的螺纹拧紧装置，所述方法 包括以下步骤：
[0015]在所述光电传感器检测到所述料盘时，所述阻拦气缸对所述料盘进行阻 拦处理，所述夹紧气缸对所述料盘进行夹紧处理，并将夹紧信号发送至所述 控制系统中的计算机；
[0016]所述控制系统中的计算机根据所述夹紧信号控制所述视觉测量模块对所 述待拧紧模块进行拍照定位，并将所述待拧紧模块上螺栓的位置信息发送至 所述机器人；
[0017]所述机器人带动所述拧紧工具对螺栓进行拧紧处理，并将拧紧信息发送 给所述控制系统中的计算机；
[0018]所述控制系统中的计算机根据所述拧紧信息绘制拧紧过程曲线，并显示 和存储拧紧结果。
[0019]本专利技术进一步地技术方案是，所述控制系统中的计算机根据所述拧紧信 息绘制拧紧过程曲线，并显示和存储拧紧结果的步骤之后还包括：
[0020]所述控制系统中的计算机根据所述拧紧信息判断是否达到预期的拧紧要 求；
[0021]若达到预期的拧紧要求，所述控制系统中的计算机则对已进行拧紧处理 的螺栓数量统计来判断是否完成本次所有待拧紧的螺栓拧紧任务，若已完成 所有螺栓的拧紧任务，所述机器人则进行回零点运动，所述相机测量模块停 止拍照，流程结束；
[0022]若没达到预期的拧紧要求，则判断是否存在螺纹拧紧缺陷；
[0023]若不存在拧紧缺陷，所述控制系统中的计算机则控制所述拧紧工具对螺 栓实现二次拧紧处理；
[0024]若存在螺纹拧紧缺陷，所述控制系统中的计算机则显示并记录拧紧异常本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于视觉定位的螺纹拧紧装置，其特征在于，包括：机器人、控制系统、用于输送待拧紧模块的上料机构、用于对所述待拧紧模块进行拍照定位的视觉测量模块、用于根据视觉测量模块的拍摄结果对所述待拧紧模块进行拧紧操作的拧紧工具，其中，所述控制系统分别与所述机器人、拧紧工具通信连接，所述上料机构包括机架、传送带、料盘、物料挡板、阻拦气缸、夹紧气缸和光电传感器，所述传送带安装于所述机架上，所述料盘放置于所述传送带上，所述物料挡板安装于所述传送带的两侧，所述阻拦气缸和夹紧气缸安装于所述物料挡板的同侧，且沿所述传送带的运行方向前后依次设置，所述光电传感器安装于所述阻拦气缸的对侧，位于所述传送带的运行方向稍靠后的位置；所述视觉测量模块安装于所述机架上，所述拧紧工具安装于所述机器人第六轴的法兰上，且所述视觉测量模块位于所述拧紧作业区的上方。2.根据权利要求1所述的基于视觉定位的螺纹拧紧装置，其特征在于，所述拧紧工具包括与所述机器人连接的拧紧轴、与所述拧紧轴连接的拧紧轴控制器，所述拧紧轴控制器位于所述拧紧轴的末端位置，与所述拧紧轴相连。3.根据权利要求2所述的基于视觉定位的螺纹拧紧装置，其特征在于，所述拧紧轴包括拧紧批头、端盖、联轴器、扭矩传感器、减速器、伺服电机和编码器，其中，所述端盖安装于所述拧紧轴的前端，所述联轴器分别安装在所述端盖与所述扭矩传感器、所述扭矩传感器与所述减速器之间，所述减速器与所述伺服电机连接，所述编码器安装于所述伺服电机的末端。4.根据权利要求1所述的基于视觉定位的螺纹拧紧装置，其特征在于，所述视觉测量模块包括视觉测量组件和安装支架，所述安装支架的顶部为L形，所述安装支架的底部安装于所述机架上，所述视觉测量组件通过L形安装板安装于所述安装支架的顶部。5.根据权利要求4所述的基于视觉定位的螺纹拧紧装置，其特征在于，所述视觉组件包括从上至下依次同轴设置的相机、光学镜头和环形光源，其中，所述相机通过相机安装板安装于所述L形安装板上，所述光学镜头与所述相机的C接口螺纹连接，所述环形光源通过环形光源安装板安装于所述L形安装板上。6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴志敏，黄文长，廖强华，付强，何跃军，钟森明，张家翔，
申请(专利权)人：深圳职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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