一种手机锂电池柔性极耳-塑壳的机械臂装配系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种手机锂电池柔性极耳

【技术实现步骤摘要】
一种手机锂电池柔性极耳
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塑壳的机械臂装配系统及方法


[0001]本专利技术涉及机械自动化，特别涉及一种手机锂电池柔性极耳
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塑壳的机械臂装配系统及方法。

技术介绍

[0002]随着手机行业的迅速发展，手机的能源装置
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电池行业也跟着蓬勃发展。在如今的手机电池生产线上，大部分工序已经被自动化的方式所取代。在电池的生产过程中，为了防止漏电，电池在生产完成后往往会在其极耳部分嵌入绝缘的塑壳保护套。然而由于塑壳尺寸过小、外形易变形、装配过程较为灵活，因此该工序依旧是采用传统的人工作业。这种方法耗时耗力，并严重影响产线的生产效率。
[0003]目前，大多数产线的装配方案均采用4轴SCARA机器人搭配单自由度夹钳，由于SCARA机器人仅仅拥有4个自由度，无法实现如此多的位姿校正，故其只能完成平面内的简单装配任务。此外，由于零件存在着尺寸误差，以及测量设备的测量误差，导致装配物体之间往往伴随着位置和姿态的误差，特别是对于锂电池极耳与防漏电塑壳这类矩形类孔轴装配，由于其零件的较大长宽比，以及其易变形的特点，导致位姿误差进一步放大，使得装配任务难以控制。因此，如何设计一种针对锂电池柔性极耳
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塑壳的机器人灵巧装配系统成为了当下手机电池装配产业进一步自动化的关键。
[0004]中国专利申请CN201811018829.9提出了一种基于机器视觉的孔轴类零件的智能测量方法及设备，其特点是采用视觉引导机器人的方式对孔轴零件进行测量。但是其视觉系统仅做引导工作，气动系统做零件的主要测量工作，大大增加设备成本；同时设备冗杂问题让该系统难以进行孔轴装配任务的升级。中国专利申请CN202010258356.0提出了一种机器人装配工作站，其特点是运用机器人进行点对点的简单孔轴装配。然而其仅仅针对教学培训使用，不适于复杂的孔轴装配任务。
[0005]综上所述，现在尚未有一套完整的手机锂电池柔性极耳
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塑壳机器人灵巧装配系统，因此设计一套锂电池柔性极耳
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塑壳机器人灵巧装配系统，有助于提高手机装配的自动化程度，节省人力成本，工作效率高。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种手机锂电池柔性极耳
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塑壳的机械臂装配系统及方法。
[0007]本专利技术采用分光棱镜在一个相机的基础上实现塑壳两个视图的位姿调整和采用一种可转动的二自由度电磁驱动被动柔顺微夹钳在保证零件不会损坏的前提下，增加塑壳装配过程的安装角度，该系统能够实现手机锂电池柔性极耳
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塑壳装配自动化。
[0008]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0009]一种手机锂电池柔性极耳
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塑壳的机械臂装配系统，包括：
[0010]夹钳：用于夹取塑壳并调整其位姿；
[0011]机器人：所述机器人为四自由度关节机械臂，该机械臂末端连接夹钳；
[0012]电池夹具：用于定位和夹紧锂电池；
[0013]塑壳放置料盒：用于放置和定位塑壳；
[0014]单相机垂直双视觉系统：包括单相机、分光棱镜及光源，用于使用单相机分次获得夹钳夹住塑壳时的图像和装配过程的图像，所述光源为两个，分别设置在分光棱镜的正前方和上方，控制两个光源的开闭完成切换相机视角；
[0015]计算机：用于控制机器人和夹钳进行极耳
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塑壳装配操作。
[0016]进一步，所述夹钳是一种可转动的二自由度电磁驱动柔顺微夹钳。
[0017]进一步，所述塑壳放置料盒包括塑壳定位件、夹紧件及底座，所述塑壳放置在定位件内，夹紧件将塑壳竖直固定在底座。
[0018]进一步，所述电池夹具包括电池定位件及夹紧件，电池定位件和夹紧件通过合页铰链进行连接，所述电池定位件及夹紧件均安装有圆形磁铁。
[0019]进一步，所述两个光源均为蓝色环形光源。
[0020]一种基于所述机械臂装配系统的方法，包括：
[0021]机器人将夹钳移动至原点，等待计算机发送夹取命令；
[0022]收到工作指令后，夹钳钳口被移动到塑壳的所处位置，此时上位计算机发送命令给二自由度电磁驱动柔顺微夹钳，完成夹持动作；
[0023]塑壳被移动至上光源上方，打开上光源，关闭下光源，则此时在分光棱镜的作用下，进行位姿调整；
[0024]塑壳移动至下光源前方，打开下光源，关闭上光源，此时在分光棱镜作用下，进行极耳
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塑壳装配；
[0025]释放塑壳，结束装配，机器人回到原点等待下次装配命令。
[0026]进一步，所述位姿调整具体为：单相机获得夹取塑壳在x
w
o
w
y
w
平面内的视角，经过图像处理后，根据塑壳的长边与y
w
轴的平行度来旋转机器人的J3轴对其进行修正，用于消除塑壳安装的位置误差。
[0027]进一步，塑壳移动至下光源前方，打开下光源，关闭上光源，此时在分光棱镜作用下，单相机获得塑壳在x
w
o
w
z
w
平面内的视角，根据塑壳种类不同，选择不同的装配策略进行装配。
[0028]进一步，所述根据塑壳种类不同，选择不同的装配策略进行装配，具体为：
[0029]若塑壳的上轮廓长度小于等于轮廓长度，则采用如下状态步骤：
[0030]靠近状态：塑壳移动到极耳的左下方，此时夹钳绕着夹钳回转中心点顺时针旋转，使得塑壳与极耳不在同一水平线上，则塑壳能够倾斜向上安装于极耳上；
[0031]接触状态：塑壳移动到与极耳恰好开始接触的状态，P
t
是塑壳与极耳的接触点，此时对于极耳来说，在P
t
点的位置会产生一个向上的接触力f
z
，通过控制塑壳在z方向上的平动，间接地控制f
z
的大小，而当f
z
的大小达到某一个阈值时，保证塑壳到达最佳安装位置；
[0032]嵌入状态：此时夹钳需要完成两个动作，即调姿和插入，调姿的目的是使塑壳口对准极耳，而插入则是为了让部分塑壳嵌入极耳中；
[0033]插入状态：在插入状态的开始，由于嵌入阶段已经将部分塑壳嵌入极耳中，则塑壳沿着极耳的倾斜角度插入极耳即可。
[0034]进一步，所述根据塑壳种类不同，选择不同的装配策略进行装配，具体为：
[0035]若塑壳上轮廓长度大于下轮廓长度，则采用如下步骤装配：
[0036]靠近状态：塑壳长边位于上方，则塑壳从上往下靠近极耳；
[0037]接触状态：塑壳移动到与极耳恰好开始接触的状态，P
t
是塑壳与极耳的接触点，此时对于极耳来说，在P
t
点的位置会产生一个向上的接触力f
z
，通过控制塑壳在z方向上的平动，间接地控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手机锂电池柔性极耳
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塑壳的机械臂装配系统，其特征在于，包括：夹钳：用于夹取塑壳并调整其位姿；机器人：所述机器人为四自由度关节机械臂，该机械臂末端连接夹钳；电池夹具：用于定位和夹紧锂电池；塑壳放置料盒：用于放置和定位塑壳；单相机垂直双视觉系统：包括单相机、分光棱镜及光源，用于使用单相机分次获得夹钳夹住塑壳时的图像和装配过程的图像，所述光源为两个，分别设置在分光棱镜的正前方和上方，控制两个光源的开闭完成切换单相机视角；计算机：用于控制机器人和夹钳进行极耳
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塑壳装配操作。2.根据权利要求1所述的机械臂装配系统，其特征在于，所述夹钳是一种可转动的二自由度电磁驱动柔顺微夹钳。3.根据权利要求1所述的机械臂装配系统，其特征在于，所述塑壳放置料盒包括塑壳定位件、夹紧件及底座，所述塑壳放置在定位件内，夹紧件将塑壳竖直固定在底座。4.根据权利要求1所述的机械臂装配系统，其特征在于，所述电池夹具包括电池定位件及夹紧件，电池定位件和夹紧件通过合页铰链进行连接，所述电池定位件及夹紧件均安装有圆形磁铁。5.根据权利要求1所述的机械臂装配系统，其特征在于，所述两个光源均为蓝色环形光源。6.一种基于权利要求1
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5任一项所述机械臂装配系统的方法，其特征在于，包括：机器人将夹钳移动至原点，等待计算机发送夹取命令；收到工作指令后，夹钳钳口被移动到塑壳的所处位置，此时计算机发送命令给二自由度电磁驱动柔顺微夹钳，完成夹持动作；塑壳被移动至上光源上方，打开上光源，关闭下光源，则此时在分光棱镜的作用下，进行位姿调整；塑壳移动至下光源前方，打开下光源，关闭上光源，此时在分光棱镜作用下，进行极耳
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塑壳装配；释放塑壳，结束装配，机器人回到原点等待下次装配命令。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述位姿调整具体为：单相机获取夹钳夹取塑壳在x
w
o
w
y
w
平面内的视角，经过图像处理后，根据塑壳的长边与y
w
轴的平行度来旋转机器人的J3轴对其进行修正，用于消除塑壳安装的位置误差...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈忠，邱钰莨，谢声扬，张宪民，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：