一種實現(xiàn)飛行器隔熱片自動抓取和精準貼合的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)字化裝配領(lǐng)域，具體來說是一種適用于飛飛行器隔熱片自動抓取和精準貼合的裝置及其方法，用以提高裝配效率和裝配質(zhì)量。
【背景技術(shù)】
[0002]自動貼片裝置已經(jīng)在電子產(chǎn)品生產(chǎn)加工領(lǐng)域中有一定的應用。目前，常用的自動化貼片裝置包括:機械系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。專利CN 103152994A發(fā)明了一種多吸嘴同步吸貼的高效貼頭，該貼頭包括上下運動的垂直運動驅(qū)動機構(gòu)及驅(qū)動吸貼模組作水平線性運動的水平運動驅(qū)動機構(gòu)，吸貼模組與水平運動驅(qū)動結(jié)構(gòu)連接，彌補現(xiàn)有貼片機采用的都是單一吸嘴吸貼形式的缺陷，實現(xiàn)對PCB板的芯片貼裝、效率高、互換性好；專利CN103717006A發(fā)明了一種高精度貼片頭裝置，包括貼片頭框架和多個貼片頭機構(gòu)，解決了現(xiàn)有貼片機的貼片頭工作效率較低，貼裝精度、穩(wěn)定性和可靠性不高的問題。現(xiàn)有的關(guān)于自動抓取貼片的專利集中在電子產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域，其功能單一，精度的保證主要依靠機械裝置的往復運動實現(xiàn)，即主要依靠傳動機構(gòu)的重復定位精度，缺乏一定的柔性和適應度。而飛行器隔熱片尺寸大、形狀多樣、精度要求高，現(xiàn)行的設備及其方法無法滿足自動抓取貼合的精度要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決飛行器隔熱片抓取貼合中存在的問題，本發(fā)明通過分析隔熱片的特征，結(jié)合機器人，提供一種實現(xiàn)飛行器隔熱片自動抓取和精準貼合的方法，采用自動化控制方式實現(xiàn)了隔熱片、隔熱片放置區(qū)域、待貼片位置的點位找正，以及法向調(diào)平、隔熱片柔性夾持、工作軌跡規(guī)劃、數(shù)控代碼生成等功能。從而實現(xiàn)高速飛行器表面隔熱片的自動抓取及精準貼合，提高貼片的位置精度和穩(wěn)定性，從而滿足設計要求，同時可以降低工人勞動強度，實現(xiàn)了飛行器隔熱片抓取貼合自動化、一體化。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0005]所述一種實現(xiàn)飛行器隔熱片自動抓取和精準貼合的裝置，其特征在于:包括外框模塊、主軸模塊、法向調(diào)平模塊、視覺找正模塊、壓力檢測模塊、吸盤組模塊；外框模塊用于安裝其余模塊；主軸模塊包括直線電機，直線電機實現(xiàn)沿貼片軸線的直線進給，并提供貼片所需的拉壓力；法向調(diào)平模塊包括四個分布在直線電機軸線周圍的激光測距傳感器，法向調(diào)平模塊實現(xiàn)主軸模塊軸線與待抓取隔熱片法向平行以及主軸模塊軸線與待貼片區(qū)域表面法向平行；視覺找正模塊包括視覺相機和配套光源，視覺找正模塊實現(xiàn)不同形狀隔熱片中心位置找正和待貼片區(qū)域位置識別；壓力檢測模塊安裝在主軸模塊與吸盤組模塊之間，壓力檢測模塊通過壓力傳感器監(jiān)測并反饋貼片壓力；吸盤組模塊采用真空吸盤實現(xiàn)抓取隔熱片。
[0006]進一步的優(yōu)選方案，所述一種實現(xiàn)飛行器隔熱片自動抓取和精準貼合的裝置，其特征在于:四個激光測距傳感器向內(nèi)傾斜錐度安裝，使激光與直線電機軸線存在夾角。
[0007]進一步的優(yōu)選方案，所述一種實現(xiàn)飛行器隔熱片自動抓取和精準貼合的裝置，其特征在于:外框模塊包括法蘭盤和圍框，法蘭盤一端與外部機器人固定連接，另一端固定連接圍框上端；視覺找正模塊固定安裝在圍框一側(cè)，法向調(diào)平模塊安裝在圍框下端；圍框內(nèi)部固定有電機安裝板，直線電機安裝在電機安裝板上，且直線電機軸線與法蘭盤軸線共線。
[0008]進一步的優(yōu)選方案，所述一種實現(xiàn)飛行器隔熱片自動抓取和精準貼合的裝置，其特征在于:壓力檢測模塊包括壓力傳感器，壓力傳感器兩端通過安裝套筒分別與直線電機主軸以及吸盤組模塊連接。
[0009]進一步的優(yōu)選方案，所述一種實現(xiàn)飛行器隔熱片自動抓取和精準貼合的裝置，其特征在于:吸盤組模塊包括安裝支架、吸盤安裝板和真空吸盤；安裝支架與壓力檢測模塊下側(cè)安裝套筒連接，吸盤安裝板固定在安裝支架上，若干真空吸盤固定在吸盤安裝板上，且中間位置吸盤的軸線與直線電機主軸軸向重合。
[0010]利用上述裝置，實現(xiàn)飛行器隔熱片自動抓取和精準貼合方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0011]步驟1:對四個激光測距傳感器組成的傳感器系統(tǒng)進行標定:四個激光測距傳感器的測量中心組成一個矩形平面，測量矩形平面長度和寬度；對視覺找正模塊與主軸模塊進行標定:測量視覺相機中心與直線電機主軸軸線的相對距離；
[0012]步驟2:控制主軸模塊運行至零點位置，并由機器人帶動外框模塊移動到隔熱片放置工位；視覺找正模塊工作，測量出隔熱片的整體輪廓，得到隔熱片中心點，并計算出隔熱片中心點與視覺相機中心的偏差值；依據(jù)隔熱片中心點與視覺相機中心的偏差值，控制機器人帶動外框模塊移動，使隔熱片中心點與視覺相機中心重合；根據(jù)步驟1標定的視覺相機中心與直線電機主軸軸線的相對距離，控制機器人帶動外框模塊移動，使隔熱片中心點與直線電機主軸軸線重合；
[0013]步驟3:法向調(diào)平模塊工作，四個激光測距傳感器測得激光測距傳感器測量中心與隔熱片距離；根據(jù)四個激光測距傳感器測量中心與隔熱片距離，以及步驟1標定的矩形平面長度、寬度，計算得到法向角度補償量，并根據(jù)法向角度補償量控制機器人調(diào)整位姿，使直線電機主軸軸線與隔熱片表面法向平行；
[0014]步驟4:直線電機驅(qū)動吸盤組模塊沿軸線進給，并通過壓力傳感器實時檢測壓力值，當檢測的吸盤與隔熱片接觸壓力達到設計要求時，直線電機停止進給，吸盤真空系統(tǒng)啟動，當真空度滿足要求后，直線電機帶動吸盤組模塊返回零點位置；
[0015]步驟5:機器人帶動外框模塊移動到飛行器待貼片區(qū)域；視覺找正模塊工作，測量出待貼片區(qū)域的整體輪廓外形，得到待貼片區(qū)域中心點，并計算出待貼片區(qū)域中心點與視覺相機中心的偏差值；依據(jù)待貼片區(qū)域中心點與視覺相機中心的偏差值，控制機器人帶動外框模塊移動，使待貼片區(qū)域中心點與視覺相機中心重合；根據(jù)步驟1標定的視覺相機中心與直線電機主軸軸線的相對距離，控制機器人帶動外框模塊移動，使待貼片區(qū)域中心點與直線電機主軸軸線重合；
[0016]步驟6:法向調(diào)平模塊工作，四個激光測距傳感器測得激光測距傳感器測量中心與待貼片區(qū)域距離；根據(jù)四個激光測距傳感器測量中心與待貼片區(qū)域距離，以及步驟1標定的矩形平面長度、寬度，計算得到法向角度補償量，并根據(jù)法向角度補償量控制機器人調(diào)整位姿，使直線電機主軸軸線與待貼片區(qū)域表面法向平行；
[0017]步驟7:直線電機驅(qū)動吸盤組模塊沿軸線進給，并通過壓力傳感器實時檢測壓力值，當檢測的隔熱片與飛行器待貼片區(qū)域接觸壓力達到設計要求時，直線電機停止進給，當隔熱片與飛行器固定后，關(guān)閉吸盤真空系統(tǒng)，吸盤與隔熱片分離，直線電機帶動吸盤組模塊返回零點位置。
[0018]有益效果
[0019]本發(fā)明具有的優(yōu)點如下:
[0020]1、通過視覺找正模塊可以準確找尋隔熱片中心及待貼片區(qū)域中心，實現(xiàn)了隔熱片與機身的精準貼合，保證了所有隔熱片貼合的位置精度，減少了貼合累積誤差。
[0021]2、通過法向調(diào)平模塊實現(xiàn)了電機軸線、吸盤中心與隔熱片曲面法向精確重合，使拉壓力始終與隔熱片法向重合，保證了貼片及粘附檢測時力方向始終與隔熱片外表面垂直。
[0022]3、壓力檢測模塊可以實時檢測電機軸向方向的力，并實時反饋給控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)電機加載精準閉環(huán)控制，實現(xiàn)了貼片時力的實時監(jiān)測，使其達到設計要求。
[0023]4、吸盤組模塊可以根據(jù)需求進行吸盤直徑、數(shù)量及位置的柔性設計與調(diào)整，實現(xiàn)了不同尺寸、不規(guī)則形狀的隔熱片的抓取，使用方便。
[0024]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。