一種大型變壓器鐵芯視覺檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于變壓器鐵心疊片工藝技術領域，具體地說是一種大型變壓器鐵芯視覺檢測系統(tǒng)。包括機架、橋架、橋架夾緊裝置、四自由度機械手及光柵尺，其中橋架與機架滑動連接，所述橋架夾緊裝置與機架固定連接，所述四自由度機械手滑動連接在橋架上，所述光柵尺與橋架固定連接。本發(fā)明將疊片檢測工藝自動化，可快速精確的檢測出鐵芯的整體垂直度和窗寬，提高了變壓器裝備的自動化水平。
【專利說明】
一種大型變壓器鐵芯視覺檢測系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于變壓器鐵芯疊片工藝技術領域，具體地說是大型一種大型變壓器鐵芯視覺檢測系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]變壓器鐵芯檢測工序是變壓器生產的重要環(huán)節(jié)，鐵芯的窗寬和整體垂直度對變壓器的整體性能影響很大，檢測工序保證生產的變壓器鐵芯符合使用要求。國內還沒有出現可用的自動化裝置來完成這一檢測工序，目前變壓器的檢測工序以工人利用卷尺進行測量來完成，該方式不僅效率低，而且檢測精度不高。

【發(fā)明內容】

[0003]針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種大型變壓器鐵芯視覺檢測系統(tǒng)。該大型變壓器鐵芯視覺檢測系統(tǒng)將檢測工序自動化，提尚了該檢測工序的效率并提尚了檢測的精度。
[0004]為了實現上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0005]—種大型變壓器鐵芯視覺檢測系統(tǒng)，其特征在于:包括四自由度機械手、機架、橋架及光柵尺，其中橋架通過直線單元與機架滑動連接，可沿X方向平移，所述四自由度機械手通過直線單元滑動連接在橋架上，所述光柵尺與橋架固定連接，所述光柵尺可精確檢測四自由度機械手在橋架的位置。
[0006]所述四自由度機械手包括三維移動平臺、旋轉運動組件、讀碼頭、真空抓手連接板及真空抓手，其中三維移動平臺安裝在所述橋架上，所述讀碼頭安裝在三維移動平臺上，所述旋轉運動組件與所述三維移動平臺連接，所述真空抓手通過真空抓手連接板與旋轉運動組件固定連接，所述真空抓手具有沿X、Y、Z方向移動的自由度和繞Z軸旋轉的自由度。
[0007]所述真空抓手包括吸盤連接板1、吸盤連接板I1、吸盤、支撐架及二維移動平臺，其中支撐架與真空抓手連接板連接，吸盤連接板1、吸盤連接板II與支撐架固定連接，所述吸盤連接板I和吸盤連接板II上設有多個吸盤，所述二維移動平臺與支撐架固定連接。
[0008]所述支撐架上排列有多個吸盤連接板I，多個吸盤連接板I的兩側分別設有多個吸盤連接板II，所述吸盤連接板I的長度大于吸盤連接板II的長度。
[0009]所述支撐架為鋁型材。
[0010]所述二維移動平臺包括二維移動平臺連接板、直線電機1、直線電機I1、氣缸1、插銷、視覺相機及視覺相機連接板，其中直線電機I通過二維移動平臺連接板和支撐架固定連接，所述直線電機II的定子和直線電機I的動子固定連接在一起，可以提供兩個方向的移動，氣缸I和視覺相機連接板固定連接在直線電機II的動子上，視覺相機與視覺相機連接板固定連接，所述插銷與氣缸I的輸出端連接。
[0011]所述二維移動平臺為兩個、并且對稱設置于支撐架上。
[0012]所述檢測系統(tǒng)進一步包括橋架夾緊裝置，所述橋架夾緊裝置用于對橋架的鎖緊固定。
[0013]所述橋架夾緊裝置包括外箱體及安裝在該外箱體內的偏心輪1、偏心輪II及鎖緊驅動裝置，其中偏心輪I和偏心輪II上、下設置、并且均與所述鎖緊驅動裝置連接，所述偏心輪I和偏心輪II通過所述鎖緊驅動裝置的驅動向相反方向旋轉。
[0014]所述鎖緊驅動裝置包括氣缸I1、滑塊1、滑塊I1、導軌、連桿1、連桿II及連桿III，其中導軌為L型結構，并且固定連接在外箱體上，滑塊I和滑塊II可在導軌上分別沿相互垂直的方向滑動，氣缸II的底部固定連接在外箱體上，氣缸II的氣桿與滑塊I相連，連桿I的兩端分別與滑塊I和滑塊II相連，連桿II的一端與偏心輪I相連，另一端與滑塊II相連，連桿III的一端與偏心輪II連接，另一端與滑塊II相連。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果為:
[0016]1.本發(fā)明的四自由度疊片機械手實現了自動抓取片料的功能，在視覺相機的輔助下，可調整片料的位姿，達到精確放料的效果。
[0017]2.本發(fā)明的二維移動平臺的視覺相機可精確檢測出料片上孔的圓心在整體坐標系的位置，根據孔的坐標可計算出鐵芯整體的垂直度可窗寬。
[0018]3.本發(fā)明的二維移動平臺的氣缸根據視覺相機測出的孔的圓心位置調整自身位置，將插銷插入到料片的孔內，可保證在放片的時候，料片會順著插銷落到要求的位置，不會因空氣阻力發(fā)生飄移。
[0019]4、本發(fā)明的橋架卡緊裝置可以利用連桿進行二次增力，利用偏心輪進行一次增力和自鎖，因此該結構為三次增力自鎖裝置，可以有效為橋架提供制動力，是整個設備運行更平穩(wěn)。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的整體結構示意圖；
[0021 ]圖2為本發(fā)明的四自由度機械手的結構示意圖；
[0022]圖3為本發(fā)明的真空抓手的結構示意圖；
[0023]圖4為本發(fā)明的二維移動平臺的結構示意圖；
[0024]圖5為本發(fā)明的橋架卡緊裝置的結構示意圖；
[0025]圖6為本發(fā)明的橋架卡緊裝置的內部結構示意圖；
[0026]圖7為置好的待檢測鐵芯的結構不意圖。
[0027]其中:I為四自由度機械手，2為機架，3為橋架夾緊裝置，4為橋架，5為光柵尺，6為真空抓手，7為真空抓手安裝板，8為Y向連接板，9為讀碼頭，10為X向驅動電機，11為Z向驅動組件，12為Y向運動直線單元，13為旋轉運動組件，14a為吸盤連接板I，14b為吸盤連接板II，15為吸盤，16為支撐架，17為二維移動平臺，18為二維移動平臺連接板，19a為直線電機I，19b為直線電機II，20為氣缸I，21為插銷，22為視覺相機，23為視覺相機連接板，24為外箱體，25為氣缸11，26a為滑塊I，26b為滑塊II，27為導軌，28a為連桿I，28b為連桿II，28c為連桿III，29a為偏心輪I，29b為偏心輪11，30為鐵芯下軛，31為鐵芯右柱，30為鐵芯中柱，33為鐵芯左柱，a為第一孔，b為第二孔，c為第三孔，d為第四孔，e為第五孔，f為第六孔，g為第七孔，m為第八孔。
【具體實施方式】
[0028]為了使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述。
[0029]圖1為本發(fā)明的整體結構示意圖；如圖1所示，本發(fā)明提供的一種大型變壓器鐵芯視覺檢測系統(tǒng)，包括四自由度機械手1、機架2、橋架夾緊裝置3、橋架4及光柵尺5，其中橋架4通過直線單元與機架2滑動連接，可沿X方向平移，所述四自由度機械手I通過直線單元滑動連接在橋架4上，所述光柵尺5與橋架4固定連接，可精確檢測四自由度機械手5在橋架4的位置。所述橋架夾緊裝置3用于對橋架4的鎖緊固定，橋架4在機架2上有兩個工作位置，在一個位置完成疊片及檢測工藝后，運動到下一個固定的位置進行工作。
[0030]如圖2所示，所述四自由度機械手I包括三維移動平臺、旋轉運動組件13、真空抓手連接板7及真空抓手6，其中三維移動平臺安裝在所述橋架4上，所述旋轉運動組件13與所述三維移動平臺連接，所述真空抓手6通過真空抓手連接板7與旋轉運動組件13固定連接，所述真空抓手6具有沿X、Y、Z三個方向移動的自由度和一個繞Z軸旋轉的自由度。四個自由度允許機械手可以將料片從一個位置吸起精確的放到指定的位置。
[0031]所述三維移動平臺包括X向運動直線單元、Y向運動直線單元、Z向運動直線單元
12。本實施例中，X向運動直線單元采用齒輪齒條驅動機構，X向驅動電機10安裝在Y向連接板8上。所述Y向運動直線單元和Z向運動直線單元12采用絲杠螺母驅動機構，Z向驅動組件11安裝在Y向運動直線單元的滑動組件上。所述Z向運動直線單元的運動部件底部與旋轉運動組件13連接。在Y向連接板8上設有讀碼頭9。
[0032]如圖3所示，所述真空抓手6包括吸盤連接板I 14a、吸盤連接板II 14b、吸盤15、支撐架16及二維移動平臺17，其中支撐架16與真空抓手連接板7連接，吸盤連接板I 14a、吸盤連接板II 14b與支撐架16固定連接，所述吸盤連接板I 14a和吸盤連接板II 14b上設有多個吸盤15，所述二維移動平臺17與支撐架16固定連接。
[0033]所述支撐架16上排列有多個吸盤連接板I14a，多個吸盤連接板I 14a的兩側分別設有多個吸盤連接板II 14b，所述吸盤連接板I 14a的長度大于吸盤連接板II 14b的長度。所述支撐架16為鋁型材。
[0034]所述吸盤連接板I14a、吸盤連接板II 14b均為碳纖維材料制造，減輕鋁型材的負載，使其彎曲變形盡量小，可提高四自由度機械手放置料片的精度。
[0035]如圖4所示，所述二維移動平臺17包括二維移動平臺連接板18、直線電機I 19a、直線電機II 19b、氣缸I 20、插銷21、視覺相機22及視覺相機連接板23，其中直線電機I 19a通過二維移動平臺連接板18和支撐架16固定連接，直線電機II 19b的定子和直線電機I 19a的動子固定連接在一起，因此可以提供兩個方向的移動，氣缸I 20和視覺相機連接板23固定連接在直線電機II 19b的動子上，視覺相機22與視覺相機連接板23固定連接。所述插銷21與氣缸I 20的輸出端連接。
[0036]本實施例中，所述二維移動平臺17為兩個、并且對稱設置于支撐架16上。
[0037]如圖5、圖6所示，所述橋架夾緊裝置3包括外箱體24及安裝在該外箱體24內的偏心輪I 29a、偏心輪II 29b及鎖緊驅動裝置，其中偏心輪I 29a和偏心輪II 29b上、下設置、并且均與所述鎖緊驅動裝置連接，所述偏心輪I 29a和偏心輪II 29b通過所述鎖緊驅動裝置的驅動向相反方向旋轉。
[0038]所述鎖緊驅動裝置包括氣缸II 25、滑塊I 26a、滑塊II 26b、導軌27、連桿I 28a)連桿II 28b及連桿III 28c，其中導軌27為L型結構，并且固定連接在外箱體24上，滑塊I26a和滑塊II 26b可在導軌27上分別沿相互垂直的方向滑動，氣缸II 25的底部固定連接在外箱體24上，氣缸II 25的氣桿與滑塊I 26a相連，連桿I 28a的兩端分別與滑塊I 26a和滑塊II 26b相連，連桿II 28b的一端與偏心輪I 29a相連，另一端與滑塊II 26b相連，連桿III28c的一端與偏心輪II 29b連接，另一端與滑塊II 26b相連。
[0039]所述橋架卡緊裝置3可以利用連桿進行二次增力，利用偏心輪進行一次增力和自鎖，因此該結構為三次增力自鎖裝置，可以有效為橋架提供制動力，使整個設備運行更平
Ho
[0040]所述二維移動平臺17是該發(fā)明的核心部件，氣缸I20和視覺相機22在二維移動平臺17的初始位置已經標定，二維移動平臺17的直線電機I 19a和直線電機II 19b自帶光柵測量系統(tǒng)，因此氣缸I 20和視覺相機22相對初始位置的位移可實時反映，四自由度機械手I的各個自由度由伺服電機驅動，伺服電機為閉環(huán)控制系統(tǒng)，自帶位置反饋，因此各個自由度的位移和旋轉角度可實時獲得。四自由度機械手I在橋架4上的位移可由光柵尺5實時獲得，橋架4在整個工作空間的兩個工作位置提前設定，因此氣缸I 20和視覺相機22在工作空間的位置可實時反饋，視覺相機22通過視覺檢測到料片上孔的圓心相對與視覺相機的位置，二維移動平臺17移動，將氣缸I 20的插銷21對準孔的圓心，真空抓手6將料片吸起，插銷21插入圓孔，然后四自由度機械手I運動到放料位置，真空抓手6放開料片，料片順著插銷21滑下。等到料片堆放完畢，形狀如圖7所示。需要檢測鐵芯右柱31、鐵芯中柱32、鐵芯左柱33相鄰兩柱間的距離(窗寬)及鐵芯右柱31、鐵芯中柱32、鐵芯左柱33與鐵芯下軛30的垂直度。[0041 ]橋架4上設有四個四自由度機械手I，四個四自由度機械手I分別負責將料片放到鐵芯右柱31、鐵芯中柱32、鐵芯左柱33與鐵芯下軛30的位置，每個四自由度機械手I上的視覺相機22會分別檢測出相應位置圓心的位置。鐵芯下軛30長度方向為X軸方向，圖7中，第一孔a的圓心位置為(Xi，yi)，第二孔b的圓心位置為(X2，y2)，第三孔c的圓心位置為(X3，y3)，第四孔d的圓心位置為(X4，y4)，第五孔e的圓心位置為(X5，y5)，第六孔f的圓心位置為(X6，y6)，第七孔g的圓心位置為(x7，y7)，第八孔m的圓心位置為(X8，y8)。在得到各點的位置坐標后，可利用幾何知識計算出窗寬及鐵芯右柱31、鐵芯中柱32、鐵芯左柱33與鐵芯下軛30的垂直度。
[0042]本發(fā)明將疊片檢測工藝自動化，可快速精確的檢測出鐵芯的整體垂直度和窗寬，提高了變壓器裝備的自動化水平。
[0043]以上所述僅為本發(fā)明的實施方式，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進、擴展等，均包含在本發(fā)明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種大型變壓器鐵芯視覺檢測系統(tǒng)，其特征在于:包括四自由度機械手(I)、機架(2)、橋架(4)及光柵尺(5)，其中橋架(4)通過直線單元與機架(2)滑動連接，可沿X方向平移，所述四自由度機械手(I)通過直線單元滑動連接在橋架(4)上，所述光柵尺(5)與橋架(4)固定連接，所述光柵尺(5)可精確檢測四自由度機械手(5)在橋架(4)的位置。2.按權利要求1所述的大型變壓器鐵芯視覺檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述四自由度機械手包括三維移動平臺、旋轉運動組件(13)、讀碼頭(9)、真空抓手連接板(7)及真空抓手(6)，其中三維移動平臺安裝在所述橋架(4)上，所述讀碼頭(9)安裝在三維移動平臺上，所述旋轉運動組件(13)與所述三維移動平臺連接，所述真空抓手(6)通過真空抓手連接板(7)與旋轉運動組件(13)固定連接，所述真空抓手(6)具有沿X、Y、Z方向移動的自由度和繞Z軸旋轉的自由度。3.按權利要求2所述的大型變壓器鐵芯視覺檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述真空抓手(6)包括吸盤連接板I(14a)、吸盤連接板II(14b)、吸盤(15)、支撐架(16)及二維移動平臺(I7)，其中支撐架(16)與真空抓手連接板(7)連接，吸盤連接板I(14a)、吸盤連接板II(Hb)與支撐架(16)固定連接，所述吸盤連接板I(14a)和吸盤連接板II(Hb)上設有多個吸盤(15)，所述二維移動平臺(17)與支撐架(16)固定連接。4.按權利要求3所述的大型變壓器鐵芯視覺檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述支撐架(16)上排列有多個吸盤連接板I(14a)，多個吸盤連接板I(14a)的兩側分別設有多個吸盤連接板II(14b)，所述吸盤連接板I(14a)的長度大于吸盤連接板II(14b)的長度。5.按權利要求3所述的大型變壓器鐵芯視覺檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述支撐架(16)為鋁型材。6.按權利要求3所述的大型變壓器鐵芯視覺檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述二維移動平臺(17)包括二維移動平臺連接板(18)、直線電機I(19a)、直線電機II (19b)、氣缸1(20)、插銷(21)、視覺相機(22)及視覺相機連接板(23)，其中直線電機I(19a)通過二維移動平臺連接板(18)和支撐架(16)固定連接，所述直線電機II(19b)的定子和直線電機I(19a)的動子固定連接在一起，可以提供兩個方向的移動，氣缸I (20)和視覺相機連接板(23)固定連接在直線電機II(19b)的動子上，視覺相機(22)與視覺相機連接板(23)固定連接，所述插銷(21)與氣缸1(20)的輸出端連接。7.按權利要求3所述的大型變壓器鐵芯視覺檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述二維移動平臺(17)為兩個、并且對稱設置于支撐架(16)上。8.按權利要求1所述的大型變壓器鐵芯視覺檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述檢測系統(tǒng)進一步包括橋架夾緊裝置(3)，所述橋架夾緊裝置(3)用于對橋架(4)的鎖緊固定。9.按權利要求8所述的大型變壓器鐵芯視覺檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述橋架夾緊裝置(3)包括外箱體(24)及安裝在該外箱體(24)內的偏心輪I(29a)、偏心輪II (29b)及鎖緊驅動裝置，其中偏心輪I(29a)和偏心輪II(29b)上、下設置、并且均與所述鎖緊驅動裝置連接，所述偏心輪I(29a)和偏心輪II(29b)通過所述鎖緊驅動裝置的驅動向相反方向旋轉。10.按權利要求9所述的大型變壓器鐵芯視覺檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述鎖緊驅動裝置包括氣缸11(25)、滑塊I(26a)、滑塊II(26b)、導軌(27)、連桿I(28a)、連桿II(28b)及連桿III (28c)，其中導軌(27)為L型結構，并且固定連接在外箱體(24)上，滑塊I (26a)和滑塊II(26b)可在導軌(27)上分別沿相互垂直的方向滑動，氣缸11(25)的底部固定連接在外箱體(24)上，氣缸11(25)的氣桿與滑塊I(26a)相連，連桿I(28a)的兩端分別與滑塊I(26a)和滑塊11(2613)相連，連桿11(2813)的一端與偏心輪1(29&)相連，另一端與滑塊11(2613)相連，連桿III (28c)的一端與偏心輪II (29b)連接，另一端與滑塊II (26b)相連。
【文檔編號】G01B11/00GK106017359SQ201610493608
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】曹田野, 徐志剛, 劉勇, 昌成剛, 尹猛
【申請人】中國科學院沈陽自動化研究所