CN208680431U - 一种基于视觉引导的柔性铆接装置及其柔性铆接系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及基于视觉引导的柔性铆接装置及其柔性铆接系统，包括供料组件、铆接组件、送料铆压组件、隔离网、操作控制台，本实用新型采用工业相机、视觉引导技术与铆接系统结合，使得工件的铆接孔能准确进入铆接范围和准确进铆，使得铆件表面无啃伤，达到柔性进铆的效果，且提高铆接工作效率。

Description

一种基于视觉引导的柔性铆接装置及其柔性铆接系统

技术领域

本实用新型涉及工件铆接工艺技术，尤其涉及一种基于视觉引导的柔性铆接装置及其柔性铆接系统。

背景技术

随着经济与社会的发展，人们对出行的需求日益高涨，对汽车的需求量因此也越来越大；由此刺激着汽车制造业往智能化、无人化、现代化建设。

比如，在汽车天窗导轨的工艺中，铆接工序的难度较大，主要体现在铆接工艺中，铆钉和天窗导轨上铆接孔的孔径、孔位之间的配合精度要求高，但是在实际生产中的精度要求无法满足要求，比如在实际生产中经常会出现铆接孔与工装直线度或是铆钉的直线度不同心，出现铆偏、啃伤铆件表面，或是铆件表面压痕明显等问题；导致打磨后的产品表面不均，产品精度降低，稳定性弱，适应性差，产品报废率加大等问题，这严重影响生产效益。

如何在保证产品稳定性、实用性的前提下提高铆接效率是目前多数铆接系统设计者需要面对的问题。

实用新型内容

针对上述现有技术的现状，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种高效率、高稳定性的基于视觉引导的柔性铆接装置及其柔性铆接系统。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于视觉引导的柔性铆接装置，包括：

供料组件：该供料组件用于提供并定位开有铆接孔的工件，该供料组件包括供料台和设置在供料台上的上料机构和下料机构；

铆接组件：该铆接组件用于提供铆钉并对准铆接孔对工件进行铆压，该铆接组件包括铆压台、铆钉仓、传钉轨道、铆压机构、可定位工件上铆接孔位置的工业相机，所述铆压台对应铆压结构的正下方设置有铆合传感器；

送料铆压组件：该送料铆压组件用于抓取供料组件上的工件并传动到铆接组件进行铆压然后再将铆压后的工件送回供料组件，该送料铆压组件包括辅装台、转动设置在辅装台上机械臂、活动连接在机械臂一端用于抓取工件的夹爪机构，其中夹爪机构与机械臂之间接设有微调铆压机构；

隔离网：用于将送料组件、铆接组件、送料铆压组件围罩在一个环境内；

操作控制台：用于监控各个组件实时工作情况，该操作控制台上设有显示屏，所述供料组件、铆接组件、送料铆压组件、工业相机均与操作控制台电连接；

电控柜：用于给各个组件和操作控制台提供电源，该电控柜分别与供料组件、铆接组件、送料铆压组件、操作控制台电性连接。

进一步地，所述上料机构包括上料台板、平行设置在上料台板上左上料组和右上料组，且所述左上料组和右上料组的方向相反设置，该左上料组和右上料组均包括对称设置的上料台，其中，一端的上料台上左、右平行设置有方形顶块和T型顶块，另一端的上料台上设置有L型顶块，且上料台上分别对应方形顶块、T型顶块之间以及L型顶块的背面均设置有可穿设固定工件的定位柱，另外，所述下料机构包括下料台架、平行设置在下料台架上的左下料组和右下料组，且该左下料组和右下料组的方向相反设置，该左下料组和右下料组均包括对称设置的下料台，其中，以端的下料台上左、右平行设置有方形定位块和T型定位块，另一端的下料台上设置有L型定位块，从而达到，从而达到工件的全自动供料和下料的效果。

进一步地，所述铆压机构包括架设在铆压台上的铆压架、设置在铆压架上的铆压组、设在铆接组正下方的铆接位、可调整铆钉的正位组、通过传钉轨道与铆钉仓连接且可调整铆钉的正位组以及将铆钉从正位组传动到铆接位的伺服组，其中：

所述铆压组包括铆压气缸和铆接压头，所述铆压气缸从垂直输出方向固定在铆压架上，所述铆接压头与铆压气缸的输出端连接；

所述铆接位设在铆压台上，且该铆接位包括T型铆合块、穿设T 型铆合块并通过弹簧与铆压台弹性连接的铆接顶柱，该铆接顶柱与铆接压头处于同一条垂直线上；

所述正位组与铆接位平行，该正位组包括T型正位块，该T型正位块上开有正位槽，所述传钉轨道的输出端与正位槽接通；

所述伺服组包括横向滑轨、纵向滑轨以及可用于夹起正位槽内铆钉的夹具机构，所述横向滑轨通过固定座固定在铆压台上，所述纵向滑轨垂直于横向滑轨并与该横向滑轨滑接，该纵向滑轨上滑接有传动板，所述夹具机构固定在传动板上，该夹具机构包括夹座、夹爪气缸、左夹板和右夹板，该左夹板和右夹板对称滑接在夹座上，所述夹爪气缸也固定在夹座上，且所述左夹板和右夹板通过夹爪气缸夹住工件，所述夹座固定在传动板上。

进一步地，所述辅装台上转动设置有安装座，该安装座通过第一电机与辅装台转动连接，所述机械臂包括上关节臂和下关节臂，所述上关节臂包括臂身以及转动设置在臂身内的臂杆，其中，所述下关节臂的一端通过第二电机与安装座铰接，该下关节臂的另一端通过第三电机与上关节臂的臂身铰接，该臂杆对应下关节臂的一端接设有第四电机，所述臂杆的另一端通过第五电机与夹爪机构铰接，所述微调铆压机构接设在夹爪机构上，且其中：

所述夹爪机构包括连接杆件、取件架、固定在取件架两侧的上夹座、与上夹座相对称的下夹座，其中，所述取件架通过连接杆件与上关节臂连接，该连接杆件与取件架活动连接，该取件架上对应上夹座旁固定有升降气缸，该升降气缸与下夹座连接；

所述微调铆压机构包括第六电机，该第六电机的输出端与连接杆件连接。

一种柔性铆接系统，包括工业相机模块、视觉运算引导模块、PLC 控制模块、机械臂控制模块，所述工业相机模块位于视觉运算引导模块的上端，该视觉运算引导模块位于PLC控制模块的上端，该PLC 控制模块位于机械臂控制模块的上端，其中：

工业相机模块，该工业相机模块外接以太网接口，且该工业相机模块为工业相机，对工件上的铆接孔进行摄像采集，并通过以太网接口将图像的像素信息传输给视觉运算引导模块；

视觉运算引导模块，该视觉运算引导模块依次包括滤波组、降噪组、视觉实例化组，该滤波组与工业相机连接并接收工业相机模块采集的像素信息并依次传送至滤波组进行滤波处理，再传送至降噪组进行降噪处理，最后传送至视觉实例化组进行像素信息的实例化，计算工件铆接孔的差值，并将该差值传送至PLC控制模块；

机械臂控制模块，该机械臂控制模块为机械臂控制器，该机械臂控制模块分别与第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、第六电机连接；

PLC控制模块，该PLC控制模块为PLC控制器，该PLC控制模块分别与机械臂控制模块、视觉运算引导模块连接，其中，PLC控制模块接收并处理视觉运算引导模块传送过来的数据然后将数据指令发送给机械臂控制模块，该机械臂控制模块再控制第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、第六电机来控制机械臂的运动轨迹。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型采用工业相机、视觉引导技术与铆接系统结合，使得工件的铆接孔能准确进入铆接范围和准确进铆，使得铆件表面无啃伤，达到柔性进铆的效果，且提高铆接工作效率，本实用新型设计合理，符合市场需求，适合推广。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的除隔离网外的结构示意图；

图3为本实用新型供料组件的结构示意图；

图4为本实用新型铆接组件的结构示意图；

图5为本实用新型铆接组件的铆压台上的结构示意图；

图6为本实用新型铆接位和正位组的结构示意图；

图7为本实用新型夹具机构的结构示意图；

图8为本实用新型送料铆压组件的结构示意图；

图9为本实用新型的系统结构图。

具体实施方式

如图1-8所示，一种基于视觉引导的柔性铆接装置，包括：

供料组件1：该供料组件1用于提供并定位开有铆接孔的工件，该供料组件1包括供料台1-1和设置在供料台1-1上的上料机构1-2 和下料机构1-3，所述上料机构1-1包括上料台板1-1-1、平行设置在上料台板1-1-1上左上料组1-1-2和右上料组1-1-3，且所述左上料组 1-1-2和右上料组1-1-3的方向相反设置，该左上料组1-1-2和右上料组1-1-3均包括对称设置的上料台1-1-4，其中，一端的上料台1-1-4 上左、右平行设置有方形顶块1-1-5和T型顶块1-1-6，另一端的上料台1-1-4上设置有L型顶块1-1-7，且上料台1-1-4上分别对应方形顶块1-1-5、T型顶块间1-1-6以及L型顶块1-1-7的背面均设置有可穿设固定工件的定位柱1-1-8，另外，所述下料机构1-2包括下料台架1-2-1、平行设置在下料台架1-2-1上的左下料组1-2-2和右下料组 1-2-3，且该左下料组1-2-2和右下料组1-2-3的方向相反设置，该左下料组1-2-2和右下料组1-2-3均包括对称设置的下料台1-2-4，其中，以端的下料台1-2-4上左、右平行设置有方形定位块1-2-5和T型定位块1-2-6，另一端的下料台1-2-4上设置有L型定位块1-2-7，从而达到，从而达到工件的全自动供料和下料的效果；

铆接组件2：该铆接组件2用于提供铆钉并对准铆接孔对工件进行铆压，该铆接组件2包括铆压台2-1、铆钉仓2-2、传钉轨道2-3、铆压机构2-4、可定位工件上铆接孔位置的工业相机2-5，所述铆压台 2-1对应铆压结构2-4的正下方设置有铆合传感器2-6，所述铆压机构2-4包括架设在铆压台2-1上的铆压架2-4-1、设置在铆压架2-4-1 上的铆压组2-4-2、设在铆接组2-4-2正下方的铆接位2-4-3、可调整铆钉的正位组2-4-4、通过传钉轨道2-3与铆钉仓2-2连接且可调整铆钉的正位组2-4-4以及将铆钉从正位组2-4-4传动到铆接位2-4-3的伺服组2-4-5，其中：

所述铆压组2-4-2包括铆压气缸2-4-2-1和铆接压头2-4-2-2，所述铆压气缸2-4-2-1从垂直输出方向固定在铆压架2-4-1上，所述铆接压头2-4-2-2与铆压气缸2-4-2-1的输出端连接；

所述铆接位2-4-3设在铆压台2-1上，且该铆接位2-4-3组包括T 型铆合块2-4-3-1、穿设T型铆合块2-4-3-1并通过弹簧2-4-3-2与铆压台2-1弹性连接的铆接顶柱2-4-3-3，该铆接顶柱2-4-3-3与铆接压头2-4-2-2处于同一条垂直线上；

所述正位组2-4-4与铆接位2-4-3平行，该正位组2-4-4包括T 型正位块2-4-4-1，该T型正位块2-4-4-1上开有正位槽2-4-4-2，所述传钉轨道2-3的输出端与正位槽2-4-4-2接通；

所述伺服组2-4-5包括横向滑轨2-4-5-1、纵向滑轨2-4-5-2以及可用于夹起正位槽2-4-4-2内铆钉的夹具机构2-4-5-3，所述横向滑轨 2-4-5-1通过固定座固定在铆压台2-1上，所述纵向滑轨2-4-5-2垂直于横向滑轨2-4-5-1并与该横向滑轨2-4-5-1滑接，该纵向滑轨2-4-5-2 上滑接有传动板2-4-5-4，所述夹具机构2-4-5-3固定在传动板2-4-5-4 上，该夹具机构2-4-5-3包括夹座2-4-5-3-1、夹爪气缸2-4-5-3-2、左夹板2-4-5-3-3和右夹板2-4-5-3-4，该左夹板2-4-5-3-3和右夹板 2-4-5-3-4对称滑接在夹座2-4-5-3-1上，所述夹爪气缸2-4-5-3-2也固定在夹座2-4-5-3-1上，且所述左夹板2-4-5-3-3和右夹板2-4-5-3-4通过夹爪气缸2-4-5-3-2夹住工件，所述夹座2-4-5-3-1固定在传动板 2-4-5-4上。

送料铆压组件3：该送料铆压组件3用于抓取供料组件1上的工件并传动到铆接组件2进行铆压然后再将铆压后的工件送回供料组件1，该送料铆压组件3包括辅装台3-1、转动设置在辅装台3-1上机械臂3-2、活动连接在机械臂3-2一端用于抓取工件的夹爪机构3-3，其中夹爪机构3-3与机械臂3-2之间接设有微调铆压机构3-4，所述辅装台3-1上转动设置有安装座3-5，该安装座3-5通过第一电机3-6 与辅装台3-1转动连接，所述机械臂3-2包括上关节臂3-2-1和下关节臂3-2-2，所述上关节臂3-2-1包括臂身3-2-1-1以及转动设置在臂身3-2-1-1内的臂杆3-2-1-2，其中，所述下关节臂3-2-2的一端通过第二电机3-2-3与安装座3-5铰接，该下关节臂3-2-2的另一端通过第三电机3-2-4与上关节臂3-2-1的臂身3-2-1-1铰接，该臂杆3-2-1-2 对应下关节臂3-2-2的一端接设有第四电机3-2-5，所述臂杆3-2-1-2 的另一端通过第五电机3-2-6与夹爪机构3-3铰接，所述微调铆压机构3-4接设在夹爪机构3-3上，且其中：

所述夹爪机构3-3包括连接杆件3-3-1、取件架3-3-2、固定在取件架3-3-2两侧的上夹座3-3-3、与上夹座3-3-3相对称的下夹座3-3-4，其中，所述取件架3-3-2通过连接杆件3-3-1与上关节臂3-2-1连接，该连接杆件3-3-1与取件架3-3-2活动连接，该取件架3-3-2上对应上夹座3-3-3旁固定有升降气缸3-3-5，该升降气缸3-3-5与下夹座3-3-4 连接。

所述微调铆压机构3-4包括第六电机3-4-1，该第六电机3-4-1的输出端与连接杆件3-3-1连接；

隔离网4：用于将送料组件1、铆接组件2、送料铆压组件3围罩在一个环境内；

操作控制台5：用于监控各个组件实时工作情况，该操作控制台上设有显示屏，所述供料组件1、铆接组件2、送料铆压组件3、工业相机2-5均与操作控制台5电连接；

电控柜6：用于给各个组件和操作控制台5提供电源，该电控柜分别与供料组件1、铆接组件2、送料铆压组件3、操作控制台5电性连接。

如图9所示，一种柔性铆接系统，包括工业相机模块、视觉运算引导模块、PLC控制模块、机械臂控制模块，所述工业相机模块位于视觉运算引导模块的上端，该视觉运算引导模块位于PLC控制模块的上端，该PLC控制模块位于机械臂控制模块的上端，其中：

工业相机模块，该工业相机模块外接以太网接口，且该工业相机模块为工业相机，对工件上的铆接孔进行摄像采集，并通过以太网接口将图像的像素信息传输给视觉运算引导模块；

视觉运算引导模块，该视觉运算引导模块依次包括滤波组、降噪组、视觉实例化组，该滤波组与工业相机连接并接收工业相机模块采集的像素信息并依次传送至滤波组进行滤波处理，再传送至降噪组进行降噪处理，最后传送至视觉实例化组进行像素信息的实例化，计算工件铆接孔的差值，并将该差值传送至PLC控制模块；

机械臂控制模块，该机械臂控制模块为机械臂控制器，该机械臂控制模块分别与第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、第六电机连接；

PLC控制模块，该PLC控制模块为PLC控制器，该PLC控制模块分别与机械臂控制模块、视觉运算引导模块连接，其中，PLC控制模块接收并处理视觉运算引导模块传送过来的数据然后将数据指令发送给机械臂控制模块，该机械臂控制模块再控制第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、第六电机来控制机械臂的运动轨迹。

本实用新型采用工业相机、视觉引导技术与铆接系统结合，使得工件的铆接孔能准确进入铆接范围和准确进铆，使得铆件表面无啃伤，达到柔性进铆的效果，且提高铆接工作效率，本实用新型设计合理，符合市场需求，适合推广。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，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同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神与范围。

Claims (5)

1.一种基于视觉引导的柔性铆接装置，其特征在于，包括：

供料组件：该供料组件用于提供并定位开有铆接孔的工件，该供料组件包括供料台和设置在供料台上的上料机构和下料机构；

铆接组件：该铆接组件用于提供铆钉并对准铆接孔对工件进行铆压，该铆接组件包括铆压台、铆钉仓、传钉轨道、铆压机构、可定位工件上铆接孔位置的工业相机，所述铆压台对应铆压结构的正下方设置有铆合传感器；

送料铆压组件：该送料铆压组件用于抓取供料组件上的工件并传动到铆接组件进行铆压然后再将铆压后的工件送回供料组件，该送料铆压组件包括辅装台、转动设置在辅装台上机械臂、活动连接在机械臂一端用于抓取工件的夹爪机构，其中夹爪机构与机械臂之间接设有微调铆压机构；

隔离网：用于将送料组件、铆接组件、送料铆压组件围罩在一个环境内；

操作控制台：用于监控各个组件实时工作情况，该操作控制台上设有显示屏，所述供料组件、铆接组件、送料铆压组件、工业相机均与操作控制台电连接；

电控柜：用于给各个组件和操作控制台提供电源，该电控柜分别与供料组件、铆接组件、送料铆压组件、操作控制台电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉引导的柔性铆接装置，其特征在于，所述上料机构包括上料台板、平行设置在上料台板上左上料组和右上料组，且所述左上料组和右上料组的方向相反设置，该左上料组和右上料组均包括对称设置的上料台，其中，一端的上料台上左、右平行设置有方形顶块和T型顶块，另一端的上料台上设置有L型顶块，且上料台上分别对应方形顶块、T型顶块之间以及L型顶块的背面均设置有可穿设固定工件的定位柱，另外，所述下料机构包括下料台架、平行设置在下料台架上的左下料组和右下料组，且该左下料组和右下料组的方向相反设置，该左下料组和右下料组均包括对称设置的下料台，其中，以端的下料台上左、右平行设置有方形定位块和T型定位块，另一端的下料台上设置有L型定位块。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于视觉引导的柔性铆接装置，其特征在于，所述铆压机构包括架设在铆压台上的铆压架、设置在铆压架上的铆压组、设在铆接组正下方的铆接位、可调整铆钉的正位组、通过传钉轨道与铆钉仓连接且可调整铆钉的正位组以及将铆钉从正位组传动到铆接位的伺服组，其中：

所述铆压组包括铆压气缸和铆接压头，所述铆压气缸从垂直输出方向固定在铆压架上，所述铆接压头与铆压气缸的输出端连接；

所述铆接位设在铆压台上，且该铆接位包括T型铆合块、穿设T型铆合块并通过弹簧与铆压台弹性连接的铆接顶柱，该铆接顶柱与铆接压头处于同一条垂直线上；

所述正位组与铆接位平行，该正位组包括T型正位块，该T型正位块上开有正位槽，所述传钉轨道的输出端与正位槽接通；

所述伺服组包括横向滑轨、纵向滑轨以及可用于夹起正位槽内铆钉的夹具机构，所述横向滑轨通过固定座固定在铆压台上，所述纵向滑轨垂直于横向滑轨并与该横向滑轨滑接，该纵向滑轨上滑接有传动板，所述夹具机构固定在传动板上，该夹具机构包括夹座、夹爪气缸、左夹板和右夹板，该左夹板和右夹板对称滑接在夹座上，所述夹爪气缸也固定在夹座上，且所述左夹板和右夹板通过夹爪气缸夹住工件，所述夹座固定在传动板上。

4.根据权利要求3所述的一种基于视觉引导的柔性铆接装置，其特征在于，所述辅装台上转动设置有安装座，该安装座通过第一电机与辅装台转动连接，所述机械臂包括上关节臂和下关节臂，所述上关节臂包括臂身以及转动设置在臂身内的臂杆，其中，所述下关节臂的一端通过第二电机与安装座铰接，该下关节臂的另一端通过第三电机与上关节臂的臂身铰接，该臂杆对应下关节臂的一端接设有第四电机，所述臂杆的另一端通过第五电机与夹爪机构铰接，所述微调铆压机构接设在夹爪机构上，且其中：

所述夹爪机构包括连接杆件、取件架、固定在取件架两侧的上夹座、与上夹座相对称的下夹座，其中，所述取件架通过连接杆件与上关节臂连接，该连接杆件与取件架活动连接，该取件架上对应上夹座旁固定有升降气缸，该升降气缸与下夹座连接；

所述微调铆压机构包括第六电机，该第六电机的输出端与连接杆件连接。

5.一种柔性铆接系统，其特征在于，包括工业相机模块、视觉运算引导模块、PLC控制模块、机械臂控制模块，所述工业相机模块位于视觉运算引导模块的上端，该视觉运算引导模块位于PLC控制模块的上端，该PLC控制模块位于机械臂控制模块的上端，其中：

工业相机模块，该工业相机模块外接以太网接口，且该工业相机模块为工业相机，对工件上的铆接孔进行摄像采集，并通过以太网接口将图像的像素信息传输给视觉运算引导模块；

视觉运算引导模块，该视觉运算引导模块依次包括滤波组、降噪组、视觉实例化组，该滤波组与工业相机连接并接收工业相机模块采集的像素信息并依次传送至滤波组进行滤波处理，再传送至降噪组进行降噪处理，最后传送至视觉实例化组进行像素信息的实例化，计算工件铆接孔的差值，并将该差值传送至PLC控制模块；

机械臂控制模块，该机械臂控制模块为机械臂控制器，该机械臂控制模块分别与第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、第六电机连接；

PLC控制模块，该PLC控制模块为PLC控制器，该PLC控制模块分别与机械臂控制模块、视觉运算引导模块连接，其中，PLC控制模块接收并处理视觉运算引导模块传送过来的数据然后将数据指令发送给机械臂控制模块，该机械臂控制模块再控制第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、第六电机来控制机械臂的运动轨迹。