專(zhuān)利名稱(chēng)：非接觸式螺母、螺釘順序擰緊監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型公開(kāi)一種非接觸式螺母、螺釘順序擰緊監(jiān)控裝置，用于工業(yè)產(chǎn)品螺母 (螺釘)的裝配，屬于機(jī)械裝配裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在產(chǎn)品的裝配過(guò)程中，螺母或螺釘?shù)捻樞驍Q緊問(wèn)題在現(xiàn)代工業(yè)過(guò)程中應(yīng)用非常廣 泛，尤其在汽車(chē)、電子和計(jì)算機(jī)等行業(yè)，因?yàn)槁菽?螺釘)的擰緊順序不同，其受力狀態(tài)也相 差很大，如安全氣囊的安裝要求就非常嚴(yán)格，其螺釘受力分布對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有很大影響。一 般為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，要求螺母(螺釘)的擰緊按照特定的順序進(jìn)行。目前，解決此問(wèn)題的 方法主要有(1)利用剛性位移計(jì)算法制造的機(jī)械手，如atlas copco公司的Tracker等裝 置，但該裝置有許多限制，諸如，它只適合Tensor D級(jí)的扳手，而對(duì)Tensor S級(jí)扳手則無(wú)能 為力，而且該裝置有三角架，嚴(yán)重制約了其使用場(chǎng)合。另外，此裝置還受制于一定的幾何空 間限制(接近平面)，并且占地面積大，設(shè)備的價(jià)格十分昂貴。(2)硬性規(guī)定工人按所要求的 順序進(jìn)行擰緊操作，此方法完全依賴(lài)于工人的責(zé)任感和自覺(jué)性，如果工人不按規(guī)定操作，一 旦出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題很難追溯。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種非接觸式螺母、螺釘順序擰緊監(jiān)控裝置，針對(duì)目前利用剛性 位移計(jì)算法而制造的裝置的局限性，以及依靠工人本身來(lái)控制擰緊的順序難以保證產(chǎn)品的 質(zhì)量，并且一旦出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題無(wú)法追溯責(zé)任的缺陷。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案由CXD鏡頭、圖像采集卡、工控機(jī)、I/O擴(kuò)展卡、電動(dòng)扳手控制器、電動(dòng)扳手組成； CXD鏡頭的信號(hào)線(xiàn)連接至圖像采集卡的VGA接口，圖像采集卡通過(guò)PCI插槽與工控機(jī)連接， I/O擴(kuò)展卡通過(guò)另外一個(gè)PCI擴(kuò)展插槽與工控機(jī)連接，并通過(guò)I/O接口與電動(dòng)扳手控制器相 連，電動(dòng)扳手控制器通過(guò)RS-232串口與工控機(jī)相連，電動(dòng)扳手頭部涂了特定顏色的涂料， 并通過(guò)電纜(電纜中包括電源線(xiàn)和信號(hào)線(xiàn))與電動(dòng)扳手控制器相連。為了判斷電動(dòng)扳手是否放入指定待擰緊的螺母或螺釘處，CCD鏡頭(1)進(jìn)行掃描， 將采集到的光信號(hào)經(jīng)過(guò)分色濾色片的RGB原色分色技術(shù)還原成紅、綠、藍(lán)三種原色，再通過(guò) 感光層將穿過(guò)濾色片的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)，這些模擬電信號(hào)通過(guò)信號(hào)線(xiàn)傳送給圖像 采集卡，圖像采集卡通過(guò)定位采集技術(shù)，將規(guī)定的待擰緊螺母或螺釘相應(yīng)區(qū)域的模擬信號(hào) 通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換處理轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，然后通過(guò)PCI插槽將這些數(shù)字信號(hào)傳給工控機(jī)。工控機(jī) 中的軟件將這些信號(hào)進(jìn)行一個(gè)算法處理，然后判斷采集到的顏色是否與電動(dòng)扳手上的顏色 一致，如果一致則認(rèn)為電動(dòng)扳手被放置在了指定的待擰緊螺母或螺釘處，然后工控機(jī)通過(guò) I/O擴(kuò)展卡給電動(dòng)扳手控制器發(fā)送I/O信號(hào)，電動(dòng)扳手控制器將電動(dòng)扳手激活；不一致則認(rèn) 為電動(dòng)扳手沒(méi)有放入指定的待擰緊的螺母或螺釘處，電動(dòng)扳手控制器將電動(dòng)扳手鎖死。每 次擰緊結(jié)束后電動(dòng)扳手控制器通過(guò)RS-232串口將擰緊結(jié)果(包括日期、扭矩、角度、是否合格等信息)發(fā)送給工控機(jī)，并通過(guò)I/O接口反饋一個(gè)是否合格的信號(hào)，工控機(jī)將工件的條碼 信息與擰緊結(jié)果一一對(duì)應(yīng)并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，可實(shí)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題追溯。本實(shí)用新型相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)利用CCD光學(xué)系統(tǒng)監(jiān)控電動(dòng)扳手是否在規(guī)定的 待擰緊螺釘位置處，CCD鏡頭與電動(dòng)扳手是非接觸的，沒(méi)有空間上的約束，操作非常方便； 可以隨意調(diào)整和設(shè)定擰緊順序，放錯(cuò)糾錯(cuò)能力高，成本低，柔性大，適用范圍廣；對(duì)于設(shè)定好 的擰緊順序，工人只能按照規(guī)定順序才能進(jìn)行擰緊，防止工人進(jìn)行違規(guī)操作，能有效提高產(chǎn) 品質(zhì)量；將擰緊結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，必要時(shí)刻進(jìn)行追溯，能廣泛地用于工業(yè)生產(chǎn)中。


圖1是本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)原理圖；圖中，1、CXD鏡頭，2、圖像采集卡，3、工控機(jī)，4、I/O擴(kuò)展卡，5、電動(dòng)扳手控制器，6、
電動(dòng)扳手。具體實(shí)施方案根據(jù)圖1所示，本實(shí)用新型由C⑶鏡頭1 (型號(hào)為ZL0930)、圖像采集卡2 (型號(hào)為 PCI-MPGM)、工控機(jī)3 (型號(hào)為IPC-610)、I/O擴(kuò)展卡4 (型號(hào)為PCI-7130)、電動(dòng)扳手控制 器 5 (ingersollrand Insight IC-D)、電動(dòng)扳手 6 (Ingersollrand QE)組成，CCD 鏡頭 1 的 信號(hào)線(xiàn)連接至圖像采集卡2的VGA接口，圖像采集卡2通過(guò)PCI插槽與工控機(jī)3連接，I/O 擴(kuò)展卡4通過(guò)另外一個(gè)PCI擴(kuò)展插槽與工控機(jī)3連接，并通過(guò)I/O接口與電動(dòng)扳手控制器5 相連，電動(dòng)扳手控制器5通過(guò)RS-232串口與工控機(jī)3相連，電動(dòng)扳手6頭部涂了特定顏色 的涂料，并通過(guò)電纜(電纜中包括電源線(xiàn)和信號(hào)線(xiàn))與電動(dòng)扳手控制器5相連。其中，電動(dòng)扳手6頭部涂有特定顏色的涂料，當(dāng)螺釘擰緊順序確定后，將工件固定 在特定位置后，利用CCD鏡頭1和圖像圖像采集卡2來(lái)確定待擰緊螺母(螺釘)的位置坐標(biāo)， 并按規(guī)定順序保存在工控機(jī)中，如果此后擰緊順序不變則此過(guò)程不必重復(fù)進(jìn)行。工作開(kāi)始 時(shí)進(jìn)行初始化，工控機(jī)3中的程序通過(guò)I/O擴(kuò)展卡4給電動(dòng)扳手控制器5發(fā)送I/O信號(hào)，使 其將電動(dòng)扳手6鎖死；CCD鏡頭1進(jìn)行掃描，將掃描到的光信號(hào)經(jīng)過(guò)分色濾色片的RGB原色 分色技術(shù)還原成紅、綠、藍(lán)三原色，再通過(guò)感光層將穿過(guò)濾色層的光源轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，最 后將模擬信號(hào)通過(guò)信號(hào)線(xiàn)傳送給圖像采集卡2，圖像采集卡2進(jìn)行定位采集，將規(guī)定的待擰 緊螺釘(螺母)相對(duì)應(yīng)區(qū)域的模擬信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換處理轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，并將這些數(shù)字信 號(hào)通過(guò)PCI插槽傳給工控機(jī)3，工控機(jī)3中的程序再將這些數(shù)碼信號(hào)進(jìn)行一個(gè)算法處理，然 后判斷在規(guī)定的待擰緊螺釘(螺母)處采集到的顏色是否與電動(dòng)扳手的顏色一致，一致則認(rèn) 為電動(dòng)扳手6在規(guī)定的待擰緊螺釘(螺母)處，然后工控機(jī)3通過(guò)I/O擴(kuò)展卡4給電動(dòng)扳手 控制器5發(fā)送I/O信號(hào)，使其激活電動(dòng)扳手6 ；不一致則認(rèn)為電動(dòng)扳手6不在規(guī)定的待擰緊 螺釘(螺母)處，則發(fā)送I/O信號(hào)使其將電動(dòng)扳手6鎖死，防止工人不按規(guī)定順序擰緊螺釘， 直到工人將電動(dòng)扳手放置在正確的螺釘位置處電動(dòng)扳手才會(huì)被激活。每次擰緊結(jié)束后電動(dòng) 扳手控制器5通過(guò)RS-232串口將擰緊結(jié)果(包括日期、扭矩、角度、是否合格等信息)發(fā)送給 工控機(jī)3，工控機(jī)3中的程序?qū)⑦@些數(shù)據(jù)與工件的唯一標(biāo)識(shí)符(如條碼)對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù) 中，以便日后進(jìn)行數(shù)據(jù)追溯。每次擰緊結(jié)束后電動(dòng)扳手控制器5還通過(guò)I/O接口反饋給工控 機(jī)3 —個(gè)擰緊是否合格的信號(hào)，如果收到合格信號(hào)，CCD鏡頭1繼續(xù)掃描，圖像采集卡2對(duì) 規(guī)定的下一個(gè)待擰緊螺母(螺釘)處進(jìn)行定位采集，并重復(fù)以上過(guò)程；如果收到不合格信號(hào)， 圖像采集卡2仍對(duì)當(dāng)前螺母(螺釘)進(jìn)行定位采集重復(fù)進(jìn)行以上過(guò)程，直到此螺釘被擰緊合格為止。
權(quán)利要求1. 一種非接觸式螺母、螺釘順序擰緊監(jiān)控裝置，其特征在于由C⑶鏡頭(1)、圖像采集 卡(2)、工控機(jī)(3)、I/O擴(kuò)展卡(4)、電動(dòng)扳手控制器(5)、電動(dòng)扳手(6)組成；CCD鏡頭(1) 的信號(hào)線(xiàn)連接至圖像采集卡(2 )的VGA接口，圖像采集卡(2)通過(guò)PCI插槽與工控機(jī)(3)連 接，I/O擴(kuò)展卡(4)通過(guò)另外一個(gè)PCI擴(kuò)展插槽與工控機(jī)(3)連接，并通過(guò)I/O接口與電動(dòng) 扳手控制器(5)相連，電動(dòng)扳手控制器(5)通過(guò)RS-232串口與工控機(jī)(3)相連，電動(dòng)扳手 (6 )通過(guò)電纜與電動(dòng)扳手控制器(5 )相連。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種非接觸式螺母、螺釘順序擰緊監(jiān)控裝置，由CCD鏡頭、圖像采集卡、工控機(jī)、I/O擴(kuò)展卡、電動(dòng)扳手控制器、電動(dòng)扳手組成；CCD鏡頭的信號(hào)線(xiàn)連接至圖像采集卡的VGA接口，圖像采集卡通過(guò)PCI插槽與工控機(jī)連接，I/O擴(kuò)展卡通過(guò)另外一個(gè)PCI擴(kuò)展插槽與工控機(jī)連接，并通過(guò)I/O接口與電動(dòng)扳手控制器相連，電動(dòng)扳手控制器通過(guò)RS-232串口與工控機(jī)相連，電動(dòng)扳手頭部涂了特定顏色的涂料，并通過(guò)電纜與電動(dòng)扳手控制器相連。利用CCD光學(xué)系統(tǒng)監(jiān)控電動(dòng)扳手是否在規(guī)定的待擰緊螺釘位置處，CCD鏡頭與電動(dòng)扳手是非接觸的，沒(méi)有空間上的約束，操作非常方便；可以隨意調(diào)整和設(shè)定擰緊順序，放錯(cuò)糾錯(cuò)能力高，成本低，柔性大，適用范圍廣。
文檔編號(hào)H04N5/30GK201919079SQ20102062232
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者周紅梅, 姚衛(wèi)國(guó), 張萬(wàn)喜, 趙雪 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)