一種電機(jī)轉(zhuǎn)子視覺(jué)組裝生產(chǎn)線及組裝工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車電機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)子組裝作業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種電機(jī)轉(zhuǎn)子視覺(jué)組裝生產(chǎn)線及組裝工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的一種重要設(shè)備。在電機(jī)轉(zhuǎn)子組裝過(guò)程中，常見(jiàn)的方案是通過(guò)人工操作結(jié)合簡(jiǎn)易裝置或簡(jiǎn)單半自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)，但在實(shí)際生產(chǎn)中，電機(jī)轉(zhuǎn)子組裝工藝復(fù)雜繁瑣，由于工件的加工、安裝誤差，難以滿足高精度自動(dòng)化的電機(jī)組裝程序，為解決這些問(wèn)題迫切需要一種電機(jī)轉(zhuǎn)子視覺(jué)組裝生產(chǎn)線及組裝工藝。
[0003]目前，在申請(qǐng)人檢索范圍內(nèi)，雖然提出過(guò)解決現(xiàn)有問(wèn)題方法，例如申請(qǐng)?zhí)枮?014103607675的中國(guó)專利公開(kāi)了一種制作微型電機(jī)用壓轉(zhuǎn)子軸機(jī)，該發(fā)明利用機(jī)械組裝方式取代傳統(tǒng)的人工組裝方式，但該裝置需要人力抓取工件且未安裝機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)，當(dāng)工件組裝過(guò)程中出現(xiàn)位置偏差時(shí)，仍需要人力操作手動(dòng)調(diào)整，是一種小型半自動(dòng)化生產(chǎn)；申請(qǐng)?zhí)枮?015101393820的中國(guó)專利公開(kāi)一種智能全自動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子組裝線，該發(fā)明利用自動(dòng)組裝機(jī)器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人力操作，但該組裝線未安裝機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)子組裝工藝流程中不能實(shí)時(shí)調(diào)整工件位置，當(dāng)工件在傳輸過(guò)程中位置出現(xiàn)偏差時(shí)仍然需要人工調(diào)整。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種電機(jī)轉(zhuǎn)子視覺(jué)組裝生產(chǎn)線及組裝工藝。該生產(chǎn)線通過(guò)機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)檢測(cè)工件位置信息，并計(jì)算工件位置偏差信息發(fā)送給機(jī)器人進(jìn)行實(shí)時(shí)高精度位置糾偏，有效解決因組裝過(guò)程工件位置偏差帶來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量差、效率低等問(wèn)題，避免了由于機(jī)器人抓取放置工件位置偏差而需要額外人工監(jiān)測(cè)而造成的人力資源浪費(fèi)的現(xiàn)象，顯著減少了勞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)轉(zhuǎn)子的智能自動(dòng)化生產(chǎn)。
[0005]該組裝工藝相比較傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化工藝，增加了機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線柔性、智能化生產(chǎn)。
[0006]本發(fā)明解決所述生產(chǎn)線技術(shù)問(wèn)題采用的解決方案是，提供一種電機(jī)轉(zhuǎn)子視覺(jué)組裝生產(chǎn)線，其特征在于所述組裝生產(chǎn)線包括軸套自動(dòng)出料設(shè)備、端板自動(dòng)出料設(shè)備、單臂液壓機(jī)、嵌磁鋼設(shè)備、轉(zhuǎn)子鐵心托盤、轉(zhuǎn)軸托盤、壓裝成品托盤、機(jī)器人、PLC、工業(yè)相機(jī)、環(huán)形光源和工業(yè)平板電腦;其中機(jī)器人、PLC、單臂液壓機(jī)、軸套自動(dòng)出料設(shè)備、轉(zhuǎn)子鐵心托盤、轉(zhuǎn)軸托盤、壓裝成品托盤、端板自動(dòng)出料設(shè)備和嵌磁鋼設(shè)備構(gòu)成機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng);工業(yè)相機(jī)、環(huán)形光源和工業(yè)平板電腦組成機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)；
[0007]所述工業(yè)平板電腦上安裝有工件位置識(shí)別視覺(jué)軟件；環(huán)形光源固定在工業(yè)相機(jī)上，所述工業(yè)相機(jī)與環(huán)形光源同軸安裝在機(jī)器人的機(jī)械臂上，進(jìn)行工件位置檢測(cè)時(shí)垂直于工件表面，工業(yè)相機(jī)通過(guò)USB接口與工業(yè)平板電腦連接，工業(yè)平板電腦通過(guò)工業(yè)總線與PLC相連;PLC控制機(jī)器人執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，PLC同時(shí)與單臂液壓機(jī)、軸套自動(dòng)出料設(shè)備、端板自動(dòng)出料設(shè)備和嵌磁鋼設(shè)備相連。
[0008]本發(fā)明解決所述組裝工藝技術(shù)問(wèn)題采用的解決方案是，提供一種電機(jī)轉(zhuǎn)子視覺(jué)組裝工藝，該組裝工藝使用上述的組裝生產(chǎn)線，主要應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子鐵芯、端板、轉(zhuǎn)軸、軸套的組裝，其特征在于該組裝工藝包括以下步驟:
[0009]I)配置機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)的機(jī)器人帶動(dòng)工業(yè)相機(jī)移動(dòng)至工件的正上方，工業(yè)相機(jī)采集工件的圖像信息，通過(guò)工業(yè)平板電腦中的工件位置識(shí)別視覺(jué)軟件對(duì)工件的位置進(jìn)行圖像處理和特征提取，得到工件位置信息；
[0010]2)工業(yè)平板電腦將處理得到的工件位置偏差信息發(fā)送給PLC，PLC得到位置偏差信息后發(fā)送相應(yīng)的控制指令至機(jī)器人，控制機(jī)器人對(duì)工件的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)糾偏；
[0011]3)經(jīng)過(guò)步驟2)實(shí)現(xiàn)工件位置的準(zhǔn)確控制后，通過(guò)機(jī)器人依次抓取相應(yīng)的工件至單臂液壓機(jī)和嵌磁鋼設(shè)備，完成電機(jī)轉(zhuǎn)子的組裝；
[0012]4)將組裝后的電機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)機(jī)器人抓至壓裝成品托盤，然后進(jìn)行下一個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的組裝。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)獲取工件位置信息的算法，避免了工件位置誤差帶來(lái)工作效率低等問(wèn)題，大大節(jié)約了時(shí)間，顯著提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，識(shí)別精度高，通過(guò)機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)可代替人工勞動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化組裝電機(jī)轉(zhuǎn)子，能夠?qū)崿F(xiàn)完全自動(dòng)化組裝電機(jī)轉(zhuǎn)子。該發(fā)明充分適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)情況，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人實(shí)時(shí)糾偏。
[0014]本發(fā)明總體設(shè)計(jì)為，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)工件的抓取、上下料，單臂液壓機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)軸、軸套和端板的壓裝，轉(zhuǎn)子鐵心嵌磁鋼由另外一套專用設(shè)備實(shí)現(xiàn)，機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行工件位置檢測(cè)，整個(gè)過(guò)程需要復(fù)雜的邏輯運(yùn)算、處理，加入PLC系統(tǒng)進(jìn)行控制。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明電機(jī)轉(zhuǎn)子視覺(jué)組裝生產(chǎn)線一種實(shí)施例的位置分布示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明電機(jī)轉(zhuǎn)子視覺(jué)組裝生產(chǎn)線機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)與工件位置示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明電機(jī)轉(zhuǎn)子視覺(jué)組裝生產(chǎn)線的機(jī)器人夾具的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖中，1.軸套自動(dòng)出料設(shè)備，2.端板自動(dòng)出料設(shè)備，3.單臂液壓機(jī)，4.嵌磁鋼設(shè)備，
5.轉(zhuǎn)子鐵心托盤，6.轉(zhuǎn)軸托盤，7.壓裝成品托盤，8.機(jī)器人，9.工業(yè)相機(jī)，10.環(huán)形光源，11.工件。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但并不以此作為對(duì)本申請(qǐng)權(quán)利要求保護(hù)范圍的限定。
[0020]本發(fā)明電機(jī)轉(zhuǎn)子視覺(jué)組裝生產(chǎn)線(簡(jiǎn)稱組裝生產(chǎn)線，參見(jiàn)圖1-2)包括軸套自動(dòng)出料設(shè)備1、端板自動(dòng)出料設(shè)備2、單臂液壓機(jī)3、嵌磁鋼設(shè)備4、轉(zhuǎn)子鐵心托盤5、轉(zhuǎn)軸托盤6、壓裝成品托盤7、機(jī)器人8、PLC(圖中未標(biāo)出)、工業(yè)相機(jī)9、環(huán)形光源10和工業(yè)平板電腦(圖中未標(biāo)出)；其中機(jī)器人8、PLC、單臂液壓機(jī)3、軸套自動(dòng)出料設(shè)備1、轉(zhuǎn)子鐵心托盤5、轉(zhuǎn)軸托盤6、壓裝成品托盤7、端板自動(dòng)出料設(shè)備2和嵌磁鋼設(shè)備4構(gòu)成機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng);工業(yè)相機(jī)9、環(huán)形光源10和工業(yè)平板電腦組成機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)；
[0021]工業(yè)相機(jī)9和環(huán)形光源10用來(lái)獲取圖像，工業(yè)平板電腦用來(lái)處理圖像，工業(yè)平板電腦上安裝有工件位置識(shí)別視覺(jué)軟件;環(huán)形光源10固定在工業(yè)相機(jī)9上，所述工業(yè)相機(jī)9與環(huán)形光源10同軸安裝在機(jī)器人8的機(jī)械臂上，進(jìn)行工件位置檢測(cè)時(shí)垂直于工件表面，工業(yè)相機(jī)9通過(guò)USB接口與工業(yè)平板電腦連接，工業(yè)平板電腦通過(guò)工業(yè)總線與PLC相連;PLC控制機(jī)器人8執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，PLC同時(shí)與單臂液壓機(jī)3、軸套自動(dòng)出料設(shè)備1、端板自動(dòng)出料設(shè)備2和嵌磁鋼設(shè)備4相連，進(jìn)行各組裝工件位置信息通信。
[0022]所述機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)根據(jù)對(duì)單幀圖像提取的電機(jī)轉(zhuǎn)子組裝工件進(jìn)行位置檢測(cè)，得到工件的位置信息后，計(jì)算出工件位置的偏差量，并將偏差信息發(fā)送給PLC，PLC再對(duì)機(jī)器人發(fā)出控制指令調(diào)整抓取位置，實(shí)現(xiàn)位置的糾偏，計(jì)算量較小，實(shí)時(shí)性較好，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)組裝工件的準(zhǔn)確定位。
[0023]所述機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)用來(lái)完成轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)軸、端板、軸套工件自動(dòng)組裝，工業(yè)相機(jī)9通過(guò)固定裝置與機(jī)器人8剛性連接，與機(jī)器人8—起運(yùn)動(dòng)，可以代替人工工件的組裝過(guò)程，顯著提高了生產(chǎn)效率。
[0024]本發(fā)明組裝生產(chǎn)線的進(jìn)一步特征在于所述機(jī)器人8末端上安裝有夾具，所述夾具(參見(jiàn)圖3)包括對(duì)稱的兩部分，夾具中心形成一個(gè)大圓孔和一個(gè)小圓孔，大圓孔用來(lái)夾取轉(zhuǎn)子鐵心和端板，小圓孔用來(lái)夾取轉(zhuǎn)軸和軸套。夾具固定在機(jī)器人的氣缸上，為防止與轉(zhuǎn)子鐵心相吸，材質(zhì)為非磁性材料，能適應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸的夾取。
[0025]本發(fā)明組裝生產(chǎn)線的進(jìn)一步特征在于所述工件位置識(shí)別視覺(jué)軟件的軟件流程是:工業(yè)相機(jī)9結(jié)合環(huán)形光源10采集工件圖像，利用中值濾波的圖像濾波算法實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)，采用圖像二值化處理和圖像感興趣區(qū)域提取實(shí)現(xiàn)圖像分割，最后通過(guò)霍夫變換擬合工件輪廓并進(jìn)一步提取工件輪廓位置信息實(shí)現(xiàn)工件位置檢測(cè)。
[0026]本發(fā)明電機(jī)轉(zhuǎn)子視覺(jué)組裝工藝，使用上述的電機(jī)轉(zhuǎn)子視覺(jué)組裝生產(chǎn)線，主要應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子鐵芯、端板、轉(zhuǎn)軸、軸套的組裝，其特征在于該組裝工藝包括以下步驟:
[0027]I)配置機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)的機(jī)器人8帶動(dòng)工業(yè)相機(jī)9移動(dòng)至工件11的正上方，工業(yè)相機(jī)9采集工件的圖像信息，通過(guò)工業(yè)平板電腦中的工件位置識(shí)別視覺(jué)軟件對(duì)工件的位置進(jìn)行圖像處理和特征提取，得到工件位置信息；
[0028]2)工業(yè)平板電腦將處理得到的工件位置偏差信息發(fā)送給PLC，PLC得到位置偏差信息后發(fā)送相應(yīng)的控制指令至機(jī)器人8，控制機(jī)器人8對(duì)工件的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)糾偏；
[0029]3)經(jīng)過(guò)步驟2)實(shí)現(xiàn)工件位置的準(zhǔn)確控制后，通過(guò)機(jī)器人依次抓取相應(yīng)的工件至單臂液壓機(jī)3和嵌磁鋼設(shè)備4，完成電機(jī)轉(zhuǎn)子的組裝；
[0030]4)將組裝后的電機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)機(jī)器人8抓至壓裝成品托盤7，然后進(jìn)行下一個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的組裝。
[0031]這里所述的工件包括轉(zhuǎn)子鐵芯、端板(包括一側(cè)端板和另一側(cè)端板)、轉(zhuǎn)軸和軸套。視覺(jué)檢測(cè)順序?yàn)?轉(zhuǎn)子鐵芯、一側(cè)端板、轉(zhuǎn)軸、另一側(cè)端板、軸套，由于工件大小厚度不一致，為達(dá)到可靠的識(shí)別效果，采用遠(yuǎn)心鏡頭可以糾正傳統(tǒng)工業(yè)相機(jī)鏡頭的視差。
[0032]所述步驟3)的具體工藝流程是:
[0033]機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)在自動(dòng)運(yùn)行前需要做前期的準(zhǔn)備工作，具體描述如下:
[0034]轉(zhuǎn)子鐵心放置在轉(zhuǎn)子鐵心托盤5上，轉(zhuǎn)子鐵心托盤5是專門為放置轉(zhuǎn)子鐵心設(shè)計(jì)的，各個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心相對(duì)固定在相應(yīng)的轉(zhuǎn)子鐵心托盤5上，并通過(guò)專門的置具進(jìn)行固定;為了保證轉(zhuǎn)子鐵心托盤5與地面或者機(jī)器人8相對(duì)位置的固定，轉(zhuǎn)子鐵心托盤5四角必須有限位柱(地面有限位柱與其對(duì)接)，所做前述的目的是為了保證轉(zhuǎn)子鐵心托盤5上的相應(yīng)的轉(zhuǎn)子鐵心相對(duì)于機(jī)器人8的位置固定，以確保機(jī)器人8能夠準(zhǔn)確抓取轉(zhuǎn)子鐵心。
[0035]轉(zhuǎn)軸放置在轉(zhuǎn)軸托盤6上，與轉(zhuǎn)子鐵心的放置相關(guān)要求類似，在此不做贅述。
[0036]端板放置在端板自動(dòng)出料設(shè)備2上，端板自動(dòng)出料設(shè)備2上有兩個(gè)氣缸，其中一個(gè)氣缸作用是將最下層端板推出至舉高位置，另外一個(gè)氣缸的作用是將端板舉高一定的高度，以方便機(jī)器人8抓取端板。通過(guò)PLC的I/O點(diǎn)控制兩個(gè)氣缸的運(yùn)動(dòng)，機(jī)器人8運(yùn)動(dòng)到一定的位置輸出信號(hào)給PLC，PLC再控制兩個(gè)氣缸動(dòng)作，為保護(hù)機(jī)器人8主板電路，不宜用機(jī)器人8的I/O點(diǎn)直接控制氣缸動(dòng)作。