專利名稱：一種自檢自定位通用型螺絲機(jī)及其定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多功能通用型螺絲機(jī)，尤其是實(shí)用于裝配制造業(yè)，具體地說是一種實(shí)現(xiàn)螺絲孔自動(dòng)檢測、自動(dòng)定位并根據(jù)檢測到的結(jié)果自動(dòng)選擇打?qū)?yīng)螺絲的裝置。
背景技術(shù)：
自動(dòng)鎖螺絲機(jī)技術(shù)的應(yīng)用范圍極其寬廣，自動(dòng)化水平越來越高，自動(dòng)化程度的概念在不同時(shí)期有著不同的理解和界定，就目前的實(shí)際情況看，手持式自動(dòng)鎖螺絲機(jī)解決了自動(dòng)送料問題，而全自動(dòng)通用型鎖螺絲機(jī)代表著自動(dòng)化的最高水平。自動(dòng)鎖螺絲機(jī)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，隨著自動(dòng)化意識(shí)的提高，自動(dòng)鎖螺絲技術(shù)廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、電器制造業(yè)，自動(dòng)化作業(yè)代替了人工簡單重復(fù)的流水線作業(yè)，有效的提高了企業(yè)的生產(chǎn)力和競爭力。隨后市場上不斷出現(xiàn)手持式螺絲機(jī)、半自動(dòng)化螺絲機(jī)，但其仍還未能達(dá)到全自動(dòng)化水平，通用性也不理想。因此全自動(dòng)化定位問題成為這些領(lǐng)域的核心難題，對(duì)該難題的開發(fā)具有重大科學(xué)意義和廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的是現(xiàn)有螺絲機(jī)不能全自動(dòng)化定位，通用性不理想的問題。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種自檢自定位通用型螺絲機(jī)，包括螺絲機(jī)本體，打螺絲機(jī)構(gòu)通過機(jī)架設(shè)于螺絲機(jī)本體上，螺絲機(jī)本體上設(shè)有控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的打螺絲機(jī)構(gòu)上設(shè)有至少一個(gè)打螺絲單元；所述的控制系統(tǒng)包括依次連接的圖像采集卡、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、I/o卡及控制器，控制器與打螺絲單元連接；所述的螺絲機(jī)本體外設(shè)有透明外罩，透明外罩內(nèi)頂部設(shè)有工業(yè)CXD —、工業(yè)CXD 二，工業(yè)CXD —、工業(yè)CXD 二與控制系統(tǒng)中的圖像采集卡連接。優(yōu)選地，所述的打螺絲機(jī)構(gòu)上設(shè)有2-10個(gè)打螺絲單元。優(yōu)選地，所述的打螺絲單元包括固定于打螺絲機(jī)構(gòu)主軸上的底板，底板的一側(cè)設(shè)有上支撐板、下支撐板，上支撐板上設(shè)有原動(dòng)組件，原動(dòng)組件通過導(dǎo)向軸與上支撐板、下支撐板連接，上支撐板上設(shè)有限位柱一，下支撐板上設(shè)有限位柱二 ；底板上設(shè)有感應(yīng)器，感應(yīng)器上設(shè)有傳感器；上支撐板外側(cè)設(shè)有執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過連接桿與位于下支撐板下方的打螺絲裝置連接；執(zhí)行機(jī)構(gòu)、原動(dòng)組件與所述控制系統(tǒng)中的控制器連接。進(jìn)一步地，所述的原動(dòng)組件包括鎖付氣缸，鎖付氣缸通過上固定座設(shè)于導(dǎo)向軸上。進(jìn)一步地，所述的導(dǎo)向軸上設(shè)有調(diào)節(jié)螺母及調(diào)節(jié)桿。進(jìn)一步地，所述的上支撐板、下支撐板之間設(shè)有調(diào)節(jié)螺桿。進(jìn)一步地，所述的下支撐板的下方設(shè)有下固定座。進(jìn)一步地，所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括電批，電批通過電批夾塊及安裝法蘭固定于電批固定塊上，電批固定塊與上支撐板連接，電批從電批夾塊、安裝法蘭、電批固定塊中露出與連接桿的上端連接，電批與所述控制系統(tǒng)中的控制器連接。進(jìn)一步地，所述的打螺絲裝置包括與所述連接桿下端連接的轉(zhuǎn)接套，轉(zhuǎn)接套的下方設(shè)有夾嘴座，夾嘴座上設(shè)有螺釘導(dǎo)入套，夾嘴座下方設(shè)有夾嘴。進(jìn)一步地，所述的打螺絲裝置上設(shè)有上料機(jī)構(gòu)，上料機(jī)構(gòu)包括振動(dòng)料斗，振動(dòng)料斗上設(shè)有上料通道，上料通道的端部設(shè)有分料機(jī)構(gòu)。進(jìn)一步地，所述的分料機(jī)構(gòu)包括分料本體，分料本體上設(shè)有氣缸及分料感應(yīng)器，分料感應(yīng)器與所述控制器連接；氣缸上的氣動(dòng)推桿與分料本體連接；分料本體的下方設(shè)有料□。優(yōu)選地，所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)有顯示器。優(yōu)選地，所述的透明外罩內(nèi)設(shè)有至少2個(gè)光源。本發(fā)明還提供了上述自檢自定位通用型螺絲機(jī)的定位方法，其特征在于，所述控制系統(tǒng)中的工業(yè)CXD —、工業(yè)CXD 二檢測螺絲孔的大小和位置，采集的螺絲孔圖像以標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的形式經(jīng)高速圖像采集卡中的圖像采集系統(tǒng)變換為數(shù)字圖像，并將數(shù)據(jù)輸送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)處理；每幅數(shù)字圖像在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)內(nèi)為MXN數(shù)組，M行N列的圖像中的每一個(gè)元素的數(shù)值即是圖像的亮度，在圖像上定義直角坐標(biāo)系u、v，每一像素的坐標(biāo)(U，V)分別是該像素在數(shù)組中的列數(shù)與行數(shù)，(U，V)是以像素為單位的圖像坐標(biāo)系坐標(biāo)，O1為原點(diǎn)，X軸與Y軸分別與U、V軸平行，(U, V)表不以暈米為單位的圖像坐標(biāo)系坐標(biāo)，O1為攝像機(jī)光軸與圖像平面的交點(diǎn)，該點(diǎn)在圖像像素下的坐標(biāo)設(shè)為(Ivvci)，每個(gè)像素在X軸與Y軸方向上的物理尺寸為dX、dY，則存在如下轉(zhuǎn)換關(guān)系:
權(quán)利要求
1.一種自檢自定位通用型螺絲機(jī)，包括螺絲機(jī)本體(36)，打螺絲機(jī)構(gòu)(35)通過機(jī)架設(shè)于螺絲機(jī)本體(36)上，螺絲機(jī)本體(36)上設(shè)有控制系統(tǒng)(8)，其特征在于，所述的打螺絲機(jī)構(gòu)(35)上設(shè)有至少一個(gè)打螺絲單元(47);所述的控制系統(tǒng)(8)包括依次連接的圖像采集卡(40)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(41)、I/O卡(43)及控制器(44)，控制器(44)與打螺絲單元(47)連接；所述的螺絲機(jī)本體(36)外設(shè)有透明外罩(39)，透明外罩(39)內(nèi)頂部設(shè)有工業(yè)C⑶一(32)、工業(yè)CCD 二 (33)，工業(yè)CCD — (32)、工業(yè)CCD 二 (33)與控制系統(tǒng)(8)中的圖像采集卡(40)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種自檢自定位通用型螺絲機(jī)，其特征在于，所述的打螺絲機(jī)構(gòu)(35)上設(shè)有2-10個(gè)打螺絲單元(47)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種自檢自定位通用型螺絲機(jī)，其特征在于，所述的打螺絲單元(47)包括固定于打螺絲機(jī)構(gòu)(35)主軸上的底板(17)，底板(17)的一側(cè)設(shè)有上支撐板(15)、下支撐板￠)，上支撐板(15)上設(shè)有原動(dòng)組件，原動(dòng)組件通過導(dǎo)向軸(10)與上支撐板(15)、下支撐板(6)連接，上支撐板(15)上設(shè)有限位柱一(18)，下支撐板(6)上設(shè)有限位柱二(5);底板(17)上設(shè)有感應(yīng)器(14)，感應(yīng)器(14)上設(shè)有傳感器(16);上支撐板(15)外側(cè)設(shè)有執(zhí)行機(jī)構(gòu)(45)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)(45)通過連接桿(46)與位于下支撐板(6)下方的打螺絲裝置連接；執(zhí)行機(jī)構(gòu)(45)、原動(dòng)組件與所述控制系統(tǒng)(8)中的控制器(44)連接。
4.如權(quán)利要求3所述的一種自檢自定位通用型螺絲機(jī)，其特征在于，所述的原動(dòng)組件包括鎖付氣缸(21)，鎖付氣缸(21)通過上固定座(19)設(shè)于導(dǎo)向軸(10)上。
5.如權(quán)利要求3所述的一種自檢自定位通用型螺絲機(jī)，其特征在于，所述的導(dǎo)向軸(10)上設(shè)有調(diào)節(jié)螺母(13)及調(diào)節(jié)桿(7)。
6.如權(quán)利要求3所述的一種自檢自定位通用型螺絲機(jī)，其特征在于，所述的上支撐板 (15)、下支撐板(6)之間設(shè)有調(diào)節(jié)螺桿(12)。
7.如權(quán)利要求3所述的一種自檢自定位通用型螺絲機(jī)，其特征在于，所述的下支撐板(6)的下方設(shè)有下固定座(11)。
8.如權(quán)利要求3所述的一種自檢自定位通用型螺絲機(jī)，其特征在于，所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(45)包括電批⑴，電批⑴通過電批夾塊(2)及安裝法蘭(3)固定于電批固定塊⑷上，電批固定塊⑷與上支撐板(15)連接，電批⑴從電批夾塊(2)、安裝法蘭(3)、電批固定塊⑷中露出與連接桿(46)的上端連接，電批⑴與所述控制系統(tǒng)⑶中的控制器(44)連接。
9.如權(quán)利要求3所述的一種自檢自定位通用型螺絲機(jī)，其特征在于，所述的打螺絲裝置包括與所述連接桿(46)下端連接的轉(zhuǎn)接套(9)，轉(zhuǎn)接套(9)的下方設(shè)有夾嘴座(23)，夾嘴座(23)上設(shè)有螺釘導(dǎo)入套(24)，夾嘴座(23)下方設(shè)有夾嘴(22)。
10.如權(quán)利要求3所述的一種自檢自定位通用型螺絲機(jī)，其特征在于，所述的打螺絲裝置上設(shè)有上料機(jī)構(gòu)(37)，上料機(jī)構(gòu)(37)包括振動(dòng)料斗(25)，振動(dòng)料斗(25)上設(shè)有上料通道(26)，上料通道(26)的端部設(shè)有分料機(jī)構(gòu)(48)。
11.如權(quán)利要求10所述的一種自檢自定位通用型螺絲機(jī)，其特征在于，所述的分料機(jī)構(gòu)(48)包括分料本體(31)，分料本體(31)上設(shè)有氣缸(29)及分料感應(yīng)器(28)，分料感應(yīng)器(28)與所述控制器(44)連接；氣缸(29)上的氣動(dòng)推桿(27)與分料本體(31)連接；分料本體(31)的下方設(shè)有料口(30)。
12.如權(quán)利要求1所述的一種自檢自定位通用型螺絲機(jī)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(41)設(shè)有顯示器(42)。
13.如權(quán)利要求1所述的一種自檢自定位通用型螺絲機(jī)，其特征在于，所述的透明外罩(39)內(nèi)設(shè)有至少2個(gè)光源。
14.權(quán)利要求1-13中任意一項(xiàng)所述的一種自檢自定位通用型螺絲機(jī)的定位方法，其特征在于，所述控制系統(tǒng)中的工業(yè)C⑶一(32)、工業(yè)C⑶二(33)檢測螺絲孔位置，采集的螺絲孔圖像以標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的形式經(jīng)高速圖像采集卡(40)中的圖像采集系統(tǒng)變換為數(shù)字圖像，并將數(shù)據(jù)輸送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(41)，由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(41)進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)處理；每幅數(shù)字圖像在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(41)內(nèi)為MXN數(shù)組，M行N列的圖像中的每一個(gè)元素的數(shù)值即是圖像的亮度，在圖像上定義直角坐標(biāo)系u、v，每一像素的坐標(biāo)(u，v)分別是該像素在數(shù)組中的列數(shù)與行數(shù)，(U，V)是以像素為單位的圖像坐標(biāo)系坐標(biāo)，O1S原點(diǎn)，X軸與Y軸分別與U、V軸平行，(U，V)表示以毫米為單位的圖像坐標(biāo)系坐標(biāo)，O1為攝像機(jī)光軸與圖像平面的交點(diǎn)，該點(diǎn)在圖像像素下的坐標(biāo)設(shè)為(uQ，V。)，每個(gè)像素在X軸與Y軸方向上的物理尺寸為dX、dY，則存在如下轉(zhuǎn)換關(guān)系:
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多功能通用型螺絲機(jī)，尤其是實(shí)用于裝配制造業(yè)，具體地說是一種實(shí)現(xiàn)螺絲孔自動(dòng)檢測、自動(dòng)定位并根據(jù)檢測到的結(jié)果自動(dòng)選擇打?qū)?yīng)螺絲的裝置，包括打螺絲機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)、上料機(jī)構(gòu)和機(jī)架；控制系統(tǒng)由CCD、圖像采集卡、PC、I/O卡、控制器、HMI等構(gòu)成；機(jī)架包括螺絲機(jī)本體和外罩，本體配有配電裝置和各種安全保護(hù)裝置、外罩為透明色。整個(gè)裝置巧妙的采用了將先進(jìn)的視覺測量技術(shù)應(yīng)用到自動(dòng)控制中，實(shí)現(xiàn)對(duì)螺絲孔自動(dòng)定形定位。本發(fā)明構(gòu)思新穎、檢測精度高、提高產(chǎn)品的裝配質(zhì)量和效率；結(jié)構(gòu)簡單，編程方便，自動(dòng)化程度高，通用性強(qiáng)，是一種可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模推廣的自檢自定位通用型螺絲機(jī)。
文檔編號(hào)G01C11/30GK103206949SQ20131012504
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月11日
發(fā)明者黃順勇 申請(qǐng)人:野象自動(dòng)化機(jī)械(上海)有限公司