一种石墨组件视觉辅助装配系统技术方案

本发明专利技术公开了一种石墨组件视觉辅助装配系统，包括芯块上料机构、第一端塞缓存机构、第二端塞缓存机构、第三端塞缓存机构、上料工位、装配工位、下料工位、组件搬运及视觉装置、桁架搬运系统、视觉识别及检测工位、平台、外罩和控制系统。本发明专利技术采用自动理料、自动定位、自动搬运、视觉识别与检测、碰撞检测、装配深度检测等自动化手段，实现芯块、端塞与石墨组件的全自动视觉辅助装配，提高了我国核电行业气冷微堆燃料组件装配生产的智能化水平和生产效率。燃料组件装配生产的智能化水平和生产效率。燃料组件装配生产的智能化水平和生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨组件视觉辅助装配系统


[0001]本专利技术涉及核电行业气冷微堆生产领域，具体涉及一种石墨组件视觉辅助装配系统。

技术介绍

[0002]在国内核电行业气冷微堆生产领域，石墨组件装配生产效率较低和产品质量一致性较差，主要表现在：1、芯块与石墨组件孔道的装配精度较高，人工装配效率低下且存在不合格芯块装配卡滞及返工问题，缺失装配条件检测和装配过程碰撞防护等；2、端塞与石墨组件装配的旋入深度值和旋转圈数一致性差；3、装配过程自动化程度较低，无法满足生产需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种石墨组件视觉辅助装配系统，实现芯块、端塞与石墨组件的全自动视觉辅助装配，提高了我国核电行业气冷微堆燃料组件装配生产的智能化水平和生产效率。
[0004]实现本专利技术目的的技术方案为：一种石墨组件视觉辅助装配系统，包括芯块上料机构、平台和控制系统，所述平台上安装有第一端塞缓存机构、第二端塞缓存机构、第三端塞缓存机构、上料工位、装配工位、下料工位、组件搬运及视觉装置、桁架搬运系统和视觉识别及检测工位，所述芯块上料机构用于石墨多种芯块的上料准备工作；所述第一端塞缓存机构、第二端塞缓存机构、第三端塞缓存机构用于多种端塞的上料缓存和定位；所述上料工位用于石墨组件本体的上料和定位；所述装配工位用于多种芯块、端塞与石墨组件本体的自动精准装配；所述下料工位用于装配后的石墨组件的下料缓存；所述组件搬运及视觉装置用于石墨组件从上料工位到装配工位、从装配工位到下料工位的自动搬运；所述桁架搬运系统用于多种芯块、端塞的自动搬运和自动装配；所述视觉识别及检测工位用于识别芯块、端塞的规格并检测垂直度及判断是否具备装配条件；所述控制系统布置在平台内部，控制各设备按照生产流程有序执行。
[0005]本专利技术与现有技术相比，其显著效果为：
[0006](1)本专利技术的一种石墨组件视觉辅助装配系统，组件搬运及视觉装置自动对石墨组件端部孔道进行视觉识别，视觉识别及检测工位自动对芯块、端塞进行规格识别和垂直度检测，桁架搬运系统实现芯块、端塞的自动吸附、搬运及装配，从而实现石墨组件的全自动装配；
[0007](2)本专利技术的一种石墨组件视觉辅助装配系统，系统采用六维力矩传感器(90)、碰撞检测机构等检测手段，实现装配过程的防碰撞保护；
[0008](3)本专利技术的一种石墨组件视觉辅助装配系统，石墨组件的搬运、端部孔道识别及桁架搬运系统采用统一的坐标基准点，保证装配精度；
[0009](4)采用自动理料、自动定位、自动搬运、视觉识别与检测、碰撞检测、装配深度检
测等自动化手段，实现芯块、端塞与石墨组件的全自动视觉辅助装配，提高了我国核电行业气冷微堆燃料组件装配生产的智能化水平和生产效率。
[0010]下面结合附图对本专利技术做进一步说明。
附图说明
[0011]图1为石墨组件视觉辅助装配系统的三维结构示意图。
[0012]图2为石墨组件视觉辅助装配系统(去掉外罩)的俯视图。
[0013]图3为石墨组件视觉辅助装配系统(去掉外罩)的三维结构示意图。
[0014]图4为外罩的三维结构示意图。
[0015]图5为组件搬运及视觉装置的三维结构示意图。
[0016]图6为上料工位的三维结构示意图。
[0017]图7为石墨组件在装配工位的辅助夹紧工装三维结构示意图。
[0018]图8为芯块上料机构的三维结构示意图。
[0019]图9为芯块上料机构中理料机构的三维结构示意图。
[0020]图10为端塞缓存机构的三维结构示意图。
[0021]图11为端塞缓存机构(去除安装板)的三维结构示意图。
[0022]图12为桁架搬运系统的三维结构示意图。
[0023]图13为桁架搬运系统中装配工装的三维结构示意图。
[0024]图14为装配工装中吸附工装的三维结构示意图。
[0025]图15为装配工装中吸附工装的三维结构示意图。
[0026]图16为装配工装中吸附工装的三维结构示意图。
[0027]图17为装配工装中拧紧工装的三维结构示意图。
[0028]图18为装配工装中拧紧工装的三维结构示意图。
[0029]图19为视觉识别及检测工位的三维结构示意图。
[0030]图20为视觉识别及检测工位(去除护罩)的三维结构示意图。
具体实施方式
[0031]下面将结合附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]在本申请的描述中，需要说明的是，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变。
[0033]结合图1、图2和图3，一种石墨组件视觉辅助装配系统，包括芯块上料机构6、第一端塞缓存机构2、第二端塞缓存机构3、第三端塞缓存机构4、上料工位14、装配工位15、下料工位11、组件搬运及视觉装置13、桁架搬运系统12、视觉识别及检测工位10、平台1、外罩17和控制系统。芯块上料机构6通过振动盘、直振料道和理料机构实现燃料芯块、毒物芯块等多种芯块上料准备工作；第一端塞缓存机构2、第二端塞缓存机构3、第三端塞缓存机构4可实现多种端塞的上料缓存和定位；上料工位14用于石墨组件的上料和定位；装配工位15实
现多种芯块、端塞与石墨组件本体的自动精准装配；下料工位11用于石墨组件的下料缓存；组件搬运及视觉装置13实现石墨组件搬运和端部孔道的视觉扫描；桁架搬运系统12实现多种芯块、端塞的自动搬运和自动装配；视觉识别及检测工位10用于识别芯块、端塞的规格并检测垂直度及判断是否具备装配条件；平台1作为上述设备安装载体；控制系统布置在平台1内部，控制上述设备按照生产流程有序执行。本专利技术采用自动理料、自动定位、自动搬运、视觉识别与检测、碰撞检测、装配深度检测等自动化手段，实现芯块、端塞与石墨组件的全自动视觉辅助装配，提高了我国核电行业气冷微堆燃料组件装配生产的智能化水平和生产效率。
[0034]结合图2、图8和图9，上料机构6包括上料框架50、第一振动盘48、第二振动盘49、第一直振料道51、第二直振料道47、第一理料机构5、第二理料机构9和顶盖52，顶盖52安装在上料框架50顶部，第一振动盘48和第二振动盘49安装在上料框架50内上部，第一理料机构5和第二理料机构9安装在平台1上方，第一直振料道51安装在第一振动盘48和第一理料机构5之间，第二直振料道47安装在第二振动盘49和第二理料机构9之间。第一振动盘48、第二振动盘49设置于平台1外侧，防止振动上料晃动对平台1上各检测、执行机构造成影响。第一理料机构5包括第一支架61、底座58、气缸59、第二支架55、连接块60、移动块57、圆柱形芯块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨组件视觉辅助装配系统，其特征在于，包括芯块上料机构(6)、平台(1)和控制系统，所述平台(1)上安装有第一端塞缓存机构(2)、第二端塞缓存机构(3)、第三端塞缓存机构(4)、上料工位(14)、装配工位(15)、下料工位(11)、组件搬运及视觉装置(13)、桁架搬运系统(12)和视觉识别及检测工位(10)，所述芯块上料机构(6)用于石墨多种芯块的上料准备工作；所述第一端塞缓存机构(2)、第二端塞缓存机构(3)、第三端塞缓存机构(4)用于多种端塞的上料缓存和定位；所述上料工位(14)用于石墨组件本体的上料和定位；所述装配工位(15)用于多种芯块、端塞与石墨组件本体的自动精准装配；所述下料工位(11)用于装配后的石墨组件的下料缓存；所述组件搬运及视觉装置(13)用于石墨组件(42)从上料工位(14)到装配工位(15)、从装配工位(15)到下料工位(11)的自动搬运；所述桁架搬运系统(12)用于多种芯块、端塞的自动搬运和自动装配；所述视觉识别及检测工位(10)用于识别芯块、端塞的规格并检测垂直度及判断是否具备装配条件；所述控制系统布置在平台(1)内部，控制各设备按照生产流程有序执行。2.根据权利要求1所述的石墨组件视觉辅助装配系统，其特征在于，所述上料机构(6)包括上料框架(50)、第一振动盘(48)、第二振动盘(49)、第一直振料道(51)、第二直振料道(47)、第一理料机构(5)和第二理料机构(9)，所述上料框架(50)置于平台(1)外侧，第一振动盘(48)和第二振动盘(49)安装在上料框架(50)顶部，防止振动上料晃动对平台(1)上各检测、执行机构造成影响；第一理料机构(5)和第二理料机构(9)安装在平台(1)上方，第一直振料道(51)安装在第一振动盘(48)和第一理料机构(5)之间，第二直振料道(47)安装在第二振动盘(49)和第二理料机构(9)之间。3.根据权利要求2所述的石墨组件视觉辅助装配系统，其特征在于，所述第一理料机构(5)和第二理料机构(9)均包括第一支架(61)、底座(58)、气缸(59)、第二支架(55)、连接块(60)、移动块(57)、圆柱形芯块(56)和限位板(54)，气缸(59)通过第二支架(55)与底座(58)连接，气缸(59)活塞板通过连接块(60)与移动块(57)连接，移动块(57)在底座(58)内部前后运动，限位板(54)固定在底座(58)上方，底座(58)通过第一支架(61)与平台(1)连接；当圆柱形芯块(56)通过第一直振料道(51)运动至第一理料机构(5)后，气缸(59)驱动移动块(57)向右移动，圆柱形芯块(56)被推至限位板(54)的V型槽处实现定位。4.根据权利要求1所述的石墨组件视觉辅助装配系统，其特征在于，所述第一端塞缓存机构(2)、第二端塞缓存机构(3)和第三端塞缓存机构(4)均包括基架(71)、安装板(76)、释放板(69)、顶紧轴(70)、压缩弹簧(78)、释放气缸(77)、第一导向轴承(81)、第二导向轴承(79)、第一导向杆(82)、第二导向杆(80)、毒物端塞(72)、燃料端塞M型(74)和燃料端塞N型(75)；安装板(76)通过基架(71)与平台(1)连接，释放气缸(77)装在安装板(76)内部，第一导向轴承(81)和第二导向轴承(79)的一端固定于安装板(76)内部端部，另一端在安装板(76)外部，第一导向杆(82)、第二导向杆(80)、释放气缸(77)活塞杆均与释放板(69)连接，第一导向杆(82)另一端安装在第一导向轴承(81)内部，第二导向杆(80)另一端安装在第二导向轴承(79)内部，多个顶紧轴(70)安装在安装板(76)和释放板(69)的安装孔内部，压缩弹簧(78)用于驱动顶紧轴(70)自动顶紧毒物端塞(72)、燃料端塞M型(74)和燃料端塞N型(75)并在安装板(76)的V型槽内实现定位。5.根据权利要求1所述的石墨组件视觉辅助装配系统，其特征在于，所述组件搬运及视觉装置(13)包括水平运动机构、升降机构、视觉系统、抱夹机构和传感器机构，其中：
所述水平运动机构包括第一直线模组(25)、第一导轨(24)、第二导轨(26)、滑块(41)和移动底座(40)，第一直线模组(25)、第一导轨(24)、第二导轨(26)均安装在平台(1)上，移动底座(40)通过滑块(41)分别与第一导轨(24)、第二导轨(26)连接，通过与第一直线模组(25)的滑块连接实现水平运动；所述升降机构包括第二直线模组(36)和第三支架(38)，第二直线模组(36)通过第三支架(38)与移动底座(40)连接；所述视觉系统包括第四支架(28)、第五支架(27)、第六支架(30)、第七支架(37)、第一工业相机(29)和第一视觉光源(31)，第一工业相机(29)与第五支架(27)连接，第一视觉光源(31)通过第六支架(30)、第七支架(37)与第五支架(27)连接，第五支架(27)通过第四支架(28)与第二直线模组(36)的滑块连接，用于检测石墨组件(42)端部孔道的外形尺寸和空间位置坐标；所述抱夹机构包括抱夹气缸(34)、抱夹第一夹爪(32)和抱夹第二夹爪(33)，抱夹第一夹爪(32)和抱夹第二夹爪(33)与抱夹气缸(34)连接，抱夹气缸(34)与第二直线模组(36)的滑块连接；所述传感器机构包括传感器支架(35)和传感器(39)，传感器(39)通过传感器支架(35)与移动底座(40)连接，用于检测石墨组件(42)的有无和防掉落判断。6.根据权利要求1所述的石墨组件视觉辅助装配系统，其特征在于，所述桁架搬运系统(12)包括X轴、Y轴、Z轴、旋转轴和装配工装(89)，X轴包括X轴第一支架(84)、X轴第二支架(88)、X轴第一直线模组(83)和X轴第二直线模组(87)，X轴第一直线模组(83)通过X轴第一支架(84)与平台(1)连接，X轴第二直线模组(87)通过X轴第二支架(88)与平台(1)连接，X轴第一直线模组(83)和X轴第二直线模组(87)平行；Y轴为Y轴直线模组(85)，Y轴直线模组(85)两端分别与X轴第一直线模组(83)和X轴第二直线模组(87)滑动连接；Z轴为Z轴直线模组(86)；所述旋转轴包括伺服电机(94)和减速机(92)，伺服电机(94)通过减速机(92)与Z轴滑动连接；装配工装(89)包括六维力矩传感器(90)、装配框架(97)、第一拧紧工装(93)、第二拧紧工装(95)、第一吸附工装(91)和第二吸附工装(96)；第一拧紧工装(93)、第二拧紧工装(95)、第一吸附工装(9...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆姜全，顾欢，徐伟，焦菡，董桓诚，赵娜娜，李占，王成龙，陶陶，郭航，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七一六研究所江苏杰瑞信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：