CN114700711A - 一种tr组件自动化装配系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TR组件自动化装配系统，包括上料机构、小车定位机构、以及机器人工装、以及PLC控制系统；所述机器人工装包括六轴机械臂和机械臂末端的头部工装，所述六轴机械臂带动所述头部工装移动、抓取组件，所述头部工装设有组件抓取模块、螺钉锁附模块、以及智能相机模块。该TR组件自动化装配系统可替代现有的人工装配方式，提供组件装配的整体效率和质量一致性，并且实现了装配过程中的可测、可控以及数据的可追溯，相比现有的装配系统，该系统具备精度高、效率好等特点，同时可实现多品种产品的快速换型，柔性水平高。

Description

一种TR组件自动化装配系统

技术领域

本发明主要涉及自动化装配技术领域，特别是涉及一种TR组件自动化装配系统。

背景技术

TR组件，Transmitter and Receiver，是指一个无线收发系统中射频与天线之间的部分，即TR组件一端接天线，一端接中频处理单元就构成一个无线收发系统，作为相控阵雷达的核心部件，其完好率和效能，成为雷达总体战技指标实现的决定性因素。

TR组件装配作为雷达实现过程中的重要一环，其装配质量对雷达等电子装备非常重要。随着TR组件向着高集成、小型化、轻量化方向发展，对装配的精度、可靠性等提出了更高的要求。

目前，TR组件装配仍以手工操作为主，完全自动化装配难度较大，仍处在探索阶段。从表面看，手工装配成本低廉，但对于一套设备内含有数千甚至上万个TR组件的大型雷达而言，其缺点也很明显：1)装配效率低；2)装配一致性较差，装配质量难以满足要求。

发明内容

本发明为了提高雷达等电子设备中组件的装配效率和装配质量，满足产品快速研制和高可靠性要求，提供了一种TR组件自动化装配系统，该系统基于机器视觉技术与柔性机械手技术，实现不同产品的智能识别、定位和装配，大大提升了TR组件装配效率。同时，系统配置的智能传感器可以实现装配过程的实时感知与监控，实现了TR组件自动化装配过程质量控制，产品装配一致性得到保证。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种TR组件自动化装配系统，包括上料机构、小车定位机构、以及机器人工装、以及PLC控制系统；所述机器人工装包括六轴机械臂和机械臂末端的头部工装，所述六轴机械臂带动所述头部工装移动、抓取组件，所述头部工装设有组件抓取模块、螺钉锁附模块、以及智能相机模块。

进一步的，所述组件抓取模块，包括电动夹爪、ATI浮动头、力传感器。

进一步的，所述螺钉锁附模块，包括螺钉枪和组件压紧装置。

进一步的，所述智能相机模块，包括智能相机和光源，通过识别电连接器和螺钉孔特征，确定插装位置和螺钉位置，计算特征点与相机中点位置偏差。

进一步的，所述上料机构包括物料小车和定位托盘，所述定位托盘设置在物料小车上，所述定位托盘由定位组件构成，定位组件上通过定位销精准定位。

进一步的，所述小车定位系统，包括定位机构和移动小车，所述定位机构包括两个对称设置的定位支架，所述定位支架的上侧设置夹板，所述夹板的前后两侧均设置高度检测传感器，所述定位支架的前后两侧的上侧还分别设置前挡臂和后挡臂，所述定位支架的前后两侧的下侧还分别设置前导向和后导向。

有益的效果：

本发明提供的一种TR组件自动化装配系统，可替代现有的人工装配方式，提供组件装配的整体效率和质量一致性，并且实现了装配过程中的可测、可控以及数据的可追溯，相比现有的装配系统，该系统具备精度高、效率好等特点，同时可实现多品种产品的快速换型，柔性水平高，此外，该系统的整体嫁接率高于90％，可广泛推广至组件自动化装配领域。

附图说明

图1为TR组件自动化装配系统的整体结构图；

图2为TR组件自动化装配系统的俯视图；

图3为上料结构的示意图；

图4为小车定位系统的示意图；

图5为头部工装的示意图；

其中：1、定位支架；2、夹板；3、高度检测传感器；4、前挡臂；5、后挡臂；6、前导向；7、后导向；8、组件抓取模块；9、螺钉锁附模块；10、智能相机模块；11；移动小车。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的优选的机构和运动实现的方法做进一步的说明。

如图1-5所示，为一种TR组件自动化装配系统，包括上料机构、小车定位机构、以及机器人工装、以及PLC控制系统；所述组件上料机构用于用于对组件的定位和防错；所述小车定位机构用于对待装配阵面初定位；所述机器人工装用于执行件完成组件装配及螺钉锁附的工作；所述PLC控制系统作为系统主控台，负责装配过程中全控制指令的发出，保障系统安全运行。

所述上料机构包括物料小车和定位托盘，所述定位托盘设置在物料小车上，所述定位托盘由定位组件构成，定位组件上通过定位销实现精准定位，上料时，人工将物料放置在定位托盘上，再由机器人工装抓取装配。

上料结构设置在机器人工装的左右两侧，两侧均可抓取上料。

所述小车定位系统，包括定位机构和移动小车11，所述移动小车11用于工序的流转，移动小车上放置用于安装的阵面，组件装配在阵面上进行；所述定位机构包括两个对称设置的定位支架1，所述定位支架的上侧设置夹板2，从左右两侧固定移动小车的位置，所述夹板的前后两侧均设置高度检测传感器3，用于对移动小车上的阵面进行调平；所述定位支架的前后两侧的上侧还分别设置前挡臂4和后挡臂5，用于限制移动小车推进定位机构后的前后位置；所述定位支架的前后两侧的下侧还分别设置前导向6和后导向7，在移动小车进出时起到导向作用。

如图4所示，沿着前导向6将移动小车推入定位机构时，先闭合后挡臂5，作为小车后方向的定位，将移动小车推到底，再通过高度检测传感器3对阵面进行调平，再闭合前挡臂4和左右夹板2完成小车定位。

所述机器人工装，包括六轴机械臂和机械臂末端的头部工装。六轴机械臂带动头部工装移动，方便抓取组件，所述头部工装设有组件抓取模块8、螺钉锁附模块9、以及智能相机模块10。

所述组件抓取模块8，包括电动夹爪、ATI浮动头、力传感器，负责完成组件抓取、插装等任务。所述ATI浮动头使得电动夹爪末端柔性化，可补偿一定量系统位移偏差，提高了系统装配成功率，所述力传感器用于监控组件抓取和插装过程中的压力变化，保障了产品的质量安全，同时也提高了装配一致性。

所述螺钉锁附模块9，包括螺钉枪和组件压紧装置，当PLC系统发出螺钉拧紧任务后，螺钉枪插入螺钉孔内，随后组件压紧装置压紧TR组件防止回弹，螺钉枪启动拧紧螺钉。

所述智能相机模块10，包括智能相机和光源，通过识别电连接器和螺钉孔特征，确定插装位置和螺钉位置，计算特征点与相机中点位置偏差；系统持续迭代补偿位置偏差至精度要求范围，保障了组件和螺钉的准确装配。

当执行装配任务时，机器人工装的头部工装切换至组件抓取模块，六轴机械臂带动头部工装移动至上料机构上通过电动夹爪抓取TR组件，然后通过智能相机识别装配位置信息；在根据识别的位置信息，启动螺钉锁附模块完成组件插装。

装配过程中的质量控制数据，如组件插装力、螺钉锁附力矩等数据均可通过智能传感器检测，并记录在上位机系统中，满足了装配数据可测、可控、可追溯的需求。该系统整体嫁接率高于90％，可广泛推广到组件自动装配领域。

该系统大大提高了装配效率，节省了劳动力。并且系统配备的智能传感设备和工控机实现了装配过程数据可控、可查、可追溯，大大提升了产品装配一致性。最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种TR组件自动化装配系统，其特征在于，包括上料机构、小车定位机构、以及机器人工装、以及PLC控制系统；所述机器人工装包括六轴机械臂和机械臂末端的头部工装，所述六轴机械臂带动所述头部工装移动、抓取组件，所述头部工装设有组件抓取模块、螺钉锁附模块、以及智能相机模块。

2.根据权利要求1所述的TR组件自动化装配系统，其特征在于，所述组件抓取模块，包括电动夹爪、ATI浮动头、力传感器。

3.根据权利要求1所述的TR组件自动化装配系统，其特征在于，所述螺钉锁附模块，包括螺钉枪和组件压紧装置。

4.根据权利要求1所述的TR组件自动化装配系统，其特征在于，所述智能相机模块，包括智能相机和光源，通过识别电连接器和螺钉孔特征，确定插装位置和螺钉位置，计算特征点与相机中点位置偏差。

5.根据权利要求1所述的TR组件自动化装配系统，其特征在于，所述上料机构包括物料小车和定位托盘，所述定位托盘设置在物料小车上，所述定位托盘由定位组件构成，定位组件上通过定位销精准定位。

6.根据权利要求1所述的TR组件自动化装配系统，其特征在于，所述小车定位系统，包括定位机构和移动小车，所述定位机构包括两个对称设置的定位支架，所述定位支架的上侧设置夹板，所述夹板的前后两侧均设置高度检测传感器，所述定位支架的前后两侧的上侧还分别设置前挡臂和后挡臂，所述定位支架的前后两侧的下侧还分别设置前导向和后导向。

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