CN106425359B - 一种激光定位智能装配***及其使用方法 - Google Patents

一种激光定位智能装配***及其使用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106425359B
CN106425359B CN201610860964.2A CN201610860964A CN106425359B CN 106425359 B CN106425359 B CN 106425359B CN 201610860964 A CN201610860964 A CN 201610860964A CN 106425359 B CN106425359 B CN 106425359B
Authority
CN
China
Prior art keywords
workpiece
control centre
laser
mobile platform
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610860964.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106425359A (zh
Inventor
曾庆良
杨扬
万丽荣
张鑫
王亮
王成龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University of Science and Technology
Original Assignee
Shandong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University of Science and Technology filed Critical Shandong University of Science and Technology
Priority to CN201610860964.2A priority Critical patent/CN106425359B/zh
Publication of CN106425359A publication Critical patent/CN106425359A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106425359B publication Critical patent/CN106425359B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/001—Article feeders for assembling machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/10—Aligning parts to be fitted together
    • B23P19/12—Alignment of parts for insertion into bores

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明涉及一种激光定位智能装配***及其使用方法，包括安装执行机构、激光定位机构及控制中心，控制中心与安装执行机构、激光定位机构电连接用于智能控制安装执行机构、激光定位机构的作业；本发明通过激光定位机构中的激光灯组件获取工件A和工件B安装孔的坐标信息，通过控制中心在预设的坐标系内完成工件A和工件B的移动并完成安装孔的对中，并使用安装执行机构中的机械手抓取特定位置的销轴后将销轴***安装孔内，最终完成工件A和工件B的装配。本发明智能装配***替代了传统销轴类零件的人工安装方式，节省人力物力，实现了智能化控制，安装精度高，提升了安装效率。

Description

一种激光定位智能装配***及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种激光定位智能装配***及其使用方法，特别涉及销轴类的智能化安装，属于智能装配设备技术领域。
背景技术
随着工业4.0的提出，智能制造、智能装配和智能销售已成为未来实体业发展的趋势，智能化发展能够极大地提升实体产业的效率，并能够极大地节约产业资源，最大化地节省人力资源。
在智能装配领域，针对传统的销轴类部件的安装，实现智能化装配具有极其重要的意义。过去，传统的销轴类安装大多使用人工安装，人工安装存在安装效率低、安装精度差、工人作业存在安全隐患，尤其是针对一些特大设备的销轴安装，通过人工作业是非常困难的事情，例如液压支架的前后连杆与底座的安装、大型法兰盘上销钉的安装及减速起动机行星类销轴安装等，由于大号销轴存在重量大、与安装孔对准精度差等问题，很难通过人工作业来完成销轴类零件的抓取、移动、(与安装孔的)对准、***等一系列动作。
因此，亟需设计一种智能化的安装设备，以提高销轴类零件的安装效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种激光定位智能装配***，该***基于激光扫描定位原理，借助单片机内设程序完成销轴类零件的智能化安装，该***无需借助人力，且安装精度准，安装效率高。
本发明还提供上述一种激光定位智能装配***的使用方法。
本发明的技术方案如下：
一种激光定位智能装配***，包括安装执行机构、激光定位机构及控制中心，控制中心与安装执行机构、激光定位机构电连接用于智能控制安装执行机构、激光定位机构作业；
所述安装执行机构包括移动平台组件、起吊装置及机械手组件；移动平台组件用于将工件A移动到目标位置，起吊装置用于将工件B移送到目标位置，机械手组件用于抓取销轴并完成销轴的安装；
所述激光定位机构包括激光灯组件和投影板组件，通过激光灯组件发射的激光穿过安装孔在投影板组件上投影，以获取安装孔的坐标信息并将坐标信息传输给控制中心，用于对安装孔定位；
所述控制中心包括中央控制器、数据存储单元、信号采集处理单元、显示单元和参数设置单元，所述数据存储单元、信号采集处理单元、显示单元和参数设置单元均与中央控制器连接，所述信号采集处理单元一端连接中央控制器，另一端连接投影板组件。此设计的好处在于，通过信号采集处理单元可以采集激光灯组件发射的激光穿过安装孔在投影板组件上投影得到的光信号，转化为控制中心可以识别和处理的电信号或数字信号，并将信号处理后传送到控制中心内部。
优选的，所述安装执行机构还包括夹固装置，夹固装置对工件进行夹持固定。此设计的好处在于，夹固装置夹持固定住工件后，再进行销轴的对准安装，可有效避免销轴对准安装过程中工件发生移动，提高销轴对准安装的精度，同时保证销轴对准安装的顺利进行。
优选的，所述移动平台组件包括中部台座和移动平台，中部台座上设置有三条滑槽，三条滑槽分别为第一左滑槽、中滑槽和第一右滑槽，移动平台的底部设置在中滑槽内并可在中滑槽内滑动；激光灯组件和投影板组件的底端分别滑动设置在第一右滑槽和第一左滑槽内。
进一步优选的，所述移动平台的上表面设置有后端夹具、左侧向夹具和右侧向夹具，后端夹具位于移动平台上表面中后部开设的滑槽内，移动平台上表面的两侧还开设有第二左滑槽、第二右滑槽，在第二左滑槽、第二右滑槽内分别设置有侧向夹具滑台，左侧向夹具和右侧向夹具分别位于左右两侧的侧向夹具滑台内。此设计的好处在于，当将工件放置在移动平台上时，通过后端夹具、左侧向夹具和右侧向夹具可以有效夹紧工件，保证工件在移动平台运行过程中的稳定性，同时能够获取准确的安装孔坐标信息。
优选的，所述激光灯组件包括激光灯支撑架和设置在激光灯支撑架顶端的激光灯，激光灯支撑架的底端滑动设置在第一右滑槽内。
优选的，所述投影板组件包括投影板支撑架和设置在投影板支撑架顶端的投影板，投影板支撑架的底端滑动设置在第一左滑槽内。
优选的，所述激光灯支撑架和投影板支撑架对称设置且由控制中心同步控制。
优选的，所述激光灯支撑架和投影板支撑架均选用多级伸缩杆。
优选的，所述起吊装置包括行车架、第一行车和第二行车，第一行车和第二行车平行设置在行车架上，第一行车和第二行车上设置有两组钢丝绳控制器，两组钢丝绳控制器分别为第一钢丝绳控制器和第二钢丝绳控制器，第一钢丝绳控制器和第二钢丝绳控制器上缠绕有钢丝绳，钢丝绳的底端连接有钢钩。
优选的，在中部台座的两侧对称设置所述的夹固装置，夹固装置包括端部台座、机械手滑台、第一固定装置和第二固定装置，在端部台座上两端分别设置第一支撑架，第一支撑架内套设有第二支撑架，第二支撑架的顶端连接机械手滑台，机械手滑台上设置有上滑道和侧滑道；第一固定装置和第二固定装置均包括依次连接的第一支撑杆、第二支撑杆、伸缩杆和紧固板。
优选的，所述机械手组件包括滑动块及设置在滑动块上的机械手，滑动块的底端位于上滑道内。此设计的好处在于，机械手具有多自由度，可方便抓取固定位置的销轴，并通过中央控制器设定的路线完成销轴的安装。
优选的，所述激光定位智能装配***还包括推移油缸组件，所述推移油缸组件包括缸座、推移板、推移油缸、推移缸座和升降缸座，缸座的底端滑动设置在中滑槽内，升降缸座套设在缸座内，升降缸座的顶端连接推移缸座，推移缸座内设置有推移油缸，推移油缸的活塞杆穿出推移缸座后与推移板铰接。此设计的好处在于，推移油缸组件前后可移动、上下可升降，并且推移板可实现一定角度的倾斜，能够与工件实现完美的贴合，能够满足不同工件的销轴安装。
一种激光定位智能装配***的使用方法，包括以下步骤，
(1)首先，准备待装配的工件A和工件B，备用；
(2)打开电源，启动激光定位智能装配***，由控制中心确定参考坐标系，智能装配***处于初始位置，即移动平台组件位于中滑槽的最前端、激光灯组件位于第一右滑槽的最前端、投影板组件位于第一左滑槽的最前端，此时可得到智能装配***各组成部件在参考坐标系内的初始位置坐标；然后将待装配的工件A和工件B的初始参数通过参数设置单元输入控制中心，控制中心通过内部嵌入算法计算安装运行轨迹；
(3)启动起吊装置将工件A吊放到移动平台上并固定在移动平台上；
(4)移动平台组件启动并移动到控制中心指定的坐标位置后，由于控制中心已知智能装配***各组成部件的初始位置坐标，移动平台移动的路径已知，便可以得到移动平台到达指定位置后移动平台的坐标，并且工件A的初始参数已设定好，工件A固定在移动平台上的相对坐标也已知，所以控制中心可以计算出此时工件A在控制中心内所处的位置坐标，进而可得到工件A上各个安装孔的初步坐标值；
(5)控制中心控制激光灯组件和投影板组件同时启动并同步运行，激光灯组件从初始位置逐渐向工件A安装孔的初步坐标值位置移动，当激光灯发出的激光穿过工件A安装孔透射在投影板上为一圆形时，控制中心控制激光灯组件停止运行，通过信号采集处理单元由控制中心记录此时工件A安装孔的坐标值，并将工件A安装孔的坐标信息存入数据存储单元；
(6)再次启动起吊装置，起吊装置运行将步骤(1)中的工件B运送至吊装初始位置；再次启动激光灯组件和投影板组件对工件B安装孔扫描定位，当激光灯发射的激光穿过工件B安装孔在投影板上透射出圆形时，控制中心控制激光灯组件停止运动，通过信号采集处理单元由控制中心记录此时工件B安装孔的坐标值，并将工件B安装孔的坐标信息存入数据存储单元；
(7)控制中心根据数据存储单元中记录的工件A安装孔和工件B安装孔的坐标信息，计算出起吊装置带动工件B所走的行程；控制中心控制起吊装置带动工件B在***坐标系内移动，最终使工件B安装孔与工件A安装孔叠合；
(8)控制中心控制机械手抓取销轴，通过机械手将销轴移动到工件A安装孔的坐标位置，然后机械手动作将销轴***工件A安装孔和工件B安装孔内，完成工件A和工件B的装配。
优选的，当工件A和工件B需要有多个安装孔需要对中安装时，依次通过激光灯组件和投影板组件扫描定位安装孔的坐标信息，再通过控制中心计算工件B的行走路径，依次完成各个安装孔的对中，最后通过步骤(8)完成销轴的安装。
优选的，步骤(2)中，所述工件A和工件B的初始参数，是指工件A和工件B的外观结构尺寸。
优选的，步骤(6)中，所述吊装初始位置，是指起吊装置中间平面与工件A的中心轴线相重合的垂直面。
本发明的有益效果在于：
本发明激光定位智能装配***，能够针对销轴类零件实现智能化安装，替代了传统的人工安装方式，整个装配过程无需人力，且安装过程准确无误，大大提高了安装精度，能够实现快速有效安装。本发明激光定位智能装配***设计可靠，结构合理，运行安全高效，具有良好的经济价值和市场价值，值得推广应用。
附图说明
图1为本发明智能装配***各组成部分的连接关系图；
图2为本发明智能装配***的结构示意图Ⅰ；
图3为本发明智能装配***的结构示意图Ⅱ；
图4a为本发明智能装配***的局部结构示意图；
图4b为智能装配***局部结构的正视图；
图5为本发明中激光定位机构和移动平台组件的结构示意图；
图6a为本发明中机械手滑台组件的结构示意图Ⅰ；
图6b为本发明中机械手滑台组件的结构示意图Ⅱ；
图7为大采高液压支架的结构示意图；
图8为大采高液压支架中组装件和底座的结构示意图；
图9a为前连杆下铰接点与底座安装时的结构示意图；
图9b为前连杆下铰接点与底座安装后的结构示意图；
图10a为后连杆下铰接点与底座安装前的结构示意图；
图10b为后连杆下铰接点与底座安装前的各倾角示意图；
图11为推移板与后连杆刚接触推移前的结构示意图；
图12为后连杆下铰接点与底座安装时的结构示意图；
图13为顶梁与掩护梁安装前的结构示意图；
图14为顶梁与掩护梁完成安装后的结构示意图；
其中：1-激光定位机构；101-激光灯组件；102-投影板组件；
2-控制中心；201-中央控制器；202-数据存储单元；203-显示单元；204-参数设置单元；205-信号采集处理单元；
3-安装执行机构；301-移动平台组件；302-机械手；303-推移油缸组件；304-起吊装置；305-机械手滑台；306-第一固定装置；307-第二固定装置；
4-台座；401-中部台座；402-端部台座；7-移动块；8-移动平台；9-左侧向夹具滑台；10-左侧向夹具；11-后端夹具；12-第一投影板支撑架；13-第二投影板支撑架；14-第三投影板支撑架；15-投影板；16-缸座；17-推移板；18-活塞杆；19-推移缸座；20-升降缸座；21-激光灯；22-第三激光灯支撑架；23-第二激光灯支撑架；24-第一激光灯支撑架；25-第一支撑杆；26-第二支撑杆；27-伸缩杆；28-紧固板；29-机械手滑台；30-第二支撑架；31-第一支撑架；32-行车架；33-第一行车；34-第二行车；35-第一钢丝绳控制器；36-钢丝绳；37-第二钢丝绳控制器；38-钢钩。
ZJ1-底座；ZJ2-后连杆；ZJ3-前连杆；ZJ4-掩护梁；ZJ5-顶梁。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1：
如图1至图6b所示，本实施例提供一种激光定位智能装配***，包括安装执行机构3、激光定位机构1及控制中心2，控制中心2与安装执行机构3、激光定位机构1电连接用于智能控制安装执行机构3、激光定位机构1的作业；
安装执行机构3包括移动平台组件301、起吊装置304、夹固装置及机械手组件；移动平台组件301用于将工件A移动到目标位置，起吊装置304用于将工件B移送到目标位置，机械手组件用于抓取销轴并完成销轴的安装；
激光定位机构1包括激光灯组件101和投影板组件102，通过激光灯组件101发射的激光穿过安装孔在投影板组件102上投影，以获取安装孔的坐标信息并将坐标信息传输给控制中心2，用于对安装孔定位；
控制中心2包括中央控制器201、数据存储单元202、信号采集处理单元205、显示单元203及参数设置单元204；数据存储单元202、信号采集处理单元205、显示单元203及参数设置单元204均与中央控制器201电连接。
其中，移动平台组件301包括中部台座401和移动平台8，中部台座401上开设有三条平行的滑槽，三条滑槽分别为第一左滑槽、中滑槽和第一右滑槽，移动平台8的底部焊接有移动块7，移动块7安装在中滑槽内并可在中滑槽内滑动；激光灯组件101和投影板组件102的底端分别滑动设置在第一右滑槽和第一左滑槽内。
移动平台8的上表面设置有后端夹具11、左侧向夹具10和右侧向夹具，后端夹具11位于移动平台8上表面中后部开设的滑槽内，移动平台8上表面的两侧还开设有第二左滑槽、第二右滑槽，第二左滑槽、第二右滑槽位于后端夹具11的两侧，在第二左滑槽、第二右滑槽内分别设置有侧向夹具滑台，侧向夹具滑台可在第二左滑槽、第二右滑槽内滑动，左侧向夹具10和右侧向夹具分别位于左右两侧的左侧向夹具滑台9和右侧向夹具滑台内。当将工件A放置在移动平台8上时，通过后端夹具11、左侧向夹具10和右侧向夹具可以有效夹紧工件A，保证工件A在移动平台8运行过程中的稳定性，同时能够获取准确的安装孔坐标信息。
激光灯组件101包括激光灯支撑架和安装在激光灯支撑架顶端的激光灯21，激光灯支撑架的底端滑动设置在第一右滑槽内，激光灯支撑架为两级伸缩杆，其包括由下而上依次套接的第一激光灯支撑架24、第二激光灯支撑架23和第三激光灯支撑架22，激光灯21位于第三激光灯支撑架22的顶端。
投影板组件102包括投影板支撑架和安装在投影板支撑架顶端的投影板15，投影板支撑架的底端滑动设置在第一左滑槽内，投影板支撑架为两级伸缩杆，其包括由下而上依次套接的第一投影板支撑架12、第二投影板支撑架13和第三投影板支撑架14，投影板15位于第三投影板支撑架14的顶端。
激光灯支撑架和投影板支撑架对称设置且由控制中心2同步控制，即激光灯21和投影板15始终处在同一水平直线上，以保证激光灯21发射的激光能够透射在投影板15上，保证后续激光灯扫描定位安装孔时的准确性以及信号采集处理单元205能够采集投射到投影板15上的光信号，并将光信号转化为控制中心2可以识别和处理的电信号或数字信号后传送到控制中心内部。
起吊装置包括行车架32、第一行车33和第二行车34，第一行车33和第二行车34平行设置在行车架32上，第一行车33和第二行车34上设置有两组钢丝绳控制器，两组钢丝绳控制器分别为第一钢丝绳控制器35和第二钢丝绳控制器37，第一钢丝绳控制器35和第二钢丝绳控制器37上缠绕有钢丝绳36，钢丝绳36的底端连接有钢钩38。控制中心2可控制第一行车33和第二行车34的运行，同时也控制第一钢丝绳控制器35和第二钢丝绳控制器37的运行。
在中部台座401的两侧对称设置所述的夹固装置，夹固装置包括端部台座402、机械手滑台305、第一固定装置306和第二固定装置307，在端部台座402上两端分别设置第一支撑架31，第一支撑架31内套设有第二支撑架30，第二支撑架30的顶端连接机械手滑台29，机械手滑台29上设置有上滑道和侧滑道；第一固定装置306和第二固定装置307均包括依次连接的第一支撑杆25、第二支撑杆26、伸缩杆27和紧固板28，第一支撑杆25的底端位于侧滑道内并可在侧滑道内来回滑动，由控制中心2控制第一固定装置306和第二固定装置307的滑动、升降、伸缩，以此实现第一固定装置306和第二固定装置307对掩护梁的夹固。
机械手组件包括滑动块及设置在滑动块上的机械手302，滑动块的底端位于上滑道内并由控制中心2控制滑动块在上滑道内来回滑动。机械手302具有多自由度，可方便抓取固定位置的销轴，并通过中央控制器设定的路线完成销轴的安装。
实施例2：
一种激光定位智能装配***，结构如实施例1所述，其不同之处在于：该智能装配***还包括推移油缸组件303，推移油缸组件303包括缸座16、推移板17、推移油缸、推移缸座19和升降缸座20，缸座16的底端滑动设置在中滑槽内，升降缸座20套设在缸座16内，升降缸座20的顶端连接推移缸座19，推移缸座19内设置有推移油缸，推移油缸的活塞杆18穿出推移缸座19后与推移板17铰接。推移油缸组件前后可移动、上下可升降，并且推移板可实现一定角度的倾斜，能够与工件实现完美的贴合，当需要对工件进行推移动作时，通过推移油缸组件便于后续的推移作业。
实施例3：
一种利用实施例2所述的激光定位智能装配***对液压支架进行装配的操作方法，包括以下步骤，
(1)首先将液压支架的掩护梁ZJ4、前连杆ZJ3和后连杆ZJ2连接起来，形成组装件，备用；将立柱安装在液压支架的底座上，备用；
(2)打开电源，开启激光定位智能装配***，由控制中心2确定参考坐标系，智能装配***处于初始位置，即移动平台组件301位于中滑槽的最前端、激光灯组件101位于第一右滑槽的最前端、投影板组件102位于第一左滑槽的最前端，此时可得到智能装配***各组成部件在参考坐标系内的初始位置坐标；然后将所需安装液压支架的初始参数通过参数设置单元输入控制中心，控制中心通过内部嵌入算法计算安装运行轨迹；
(这里的液压支架初始参数指的是液压支架底座或掩护梁等的长、宽、连杆长度等一些液压支架的固定参数，不同架型的支架的参数不同，所以安装不同的液压支架需要针对该架型支架设定初始值，根据这些初始值，控制中心通过内部植入的程序算法计算安装过程中智能安装***的各个组件的位置或某些部件需要走的路径，以固定支架的底座为例，当某架型支架的初始参数设定好，底座放置在移动平台上后，后端夹具、左侧向夹具和右侧向夹具根据控制中心计算并设定的路径运行，来夹紧底座)
(3)启动起吊装置将底座ZJ1吊放到移动平台8上，再通过后端夹具11、左侧向夹具10和右侧向夹具的配合作用使底座ZJ1中轴面与移动平台的中轴面平齐并对底座ZJ1进行三面夹紧，将底座ZJ1固定在移动平台8上；
(4)移动平台组件301启动并移动到控制中心2指定的坐标位置后，由于控制中心2已知智能安装设备各组成部件的初始位置坐标，移动平台8移动的路径已知，便可以得到移动平台8到达指定位置后移动平台8的坐标，并且液压支架的初始参数已设定好，底座ZJ1固定在移动平台上的相对坐标也已知，所以控制中心2可以计算出此时底座ZJ1在控制中心内所处的位置坐标，进而可得到底座上各个安装孔K5、K6的初步坐标值；
(5)控制中心2控制激光灯组件101和投影板组件102同时启动并同步运行，激光灯组件101从初始位置逐渐向底座ZJ1安装孔K5的初步坐标值位置移动，当激光灯21发出的激光穿过底座安装孔透射在投影板15上为一圆形时，控制中心2控制激光灯组件101停止运行，通过信号采集处理单元205由控制中心记录此时安装孔K5的坐标K5(X5，Y5)；然后激光灯组件101继续运行逐渐向底座安装孔K6的初步坐标值位置移动，当激光灯21发出的激光再次穿过底座安装孔透射在投影板上为一圆形时，控制中心2控制激光灯组件101停止运行，通过信号采集处理单元205由控制中心记录此时安装孔K6的坐标K6(X6，Y6)，并将K5、K6的坐标信息存入数据存储单元202；
(6)再次启动起吊装置，将钢钩38穿过掩护梁ZJ4上的吊装孔，起吊装置运行将步骤(1)中的组装件运送至吊装初始位置(吊装初始位置，是指第一行车和第二行车的中间平面与底座的中心轴线相重合的垂直面，且起吊的组装件X方向在移动平台组件前方某处，可在控制中心内确定其初始坐标值)，第一钢丝绳控制器35、第二钢丝绳控制器37的调整使掩护梁ZJ4顶面水平(保证第一钢丝绳控制器和第二钢丝绳控制器下放钢丝绳的长度一致，这样可使掩护梁顶面始终处于水平)，然后控制中心2停止操作直到前连杆ZJ3和后连杆ZJ2停止摆动且前连杆和后连杆的轴心垂直于水平面；
(7)再次启动激光灯组件101和投影板组件102对前连杆ZJ3下铰接点K3扫描定位，当激光灯21发射的激光穿过前连杆下铰接点K3的安装孔在投影板15上透射出圆形时，控制中心2控制激光灯组件101停止运动，通过信号采集处理单元205由控制中心记录此时K3的坐标K3(X3，Y3)，并将K3的坐标信息存入数据存储单元202；
(8)控制中心2根据数据存储单元202中记录的K3及K5的坐标信息，计算出起吊装置带动组装件所走的行程：X＝X3-X5、Y＝Y3-Y5；控制中心2控制起吊装置首先在X方向上运行X3-X5，运行完毕后待前连杆ZJ3和后连杆ZJ2停止摆动，然后第一钢丝绳控制器35和第二钢丝绳控制器37同时控制钢丝绳下放组装件，下放距离为Y3-Y5，下放完成后待前连杆和后连杆停止摆动，完成前连杆下铰接点K3与底座铰接点K5的对中；
(9)此时控制中心2控制第一固定装置306夹紧掩护梁ZJ4，第二固定装置307夹紧前连杆ZJ3，然后控制中心2控制机械手302抓取销轴(销轴事先放置在销轴框内，而销轴框可设置在机械手方便抓取的位置，同时销轴框在控制中心开启后能够确定其在***内的坐标)，通过机械手302在上滑道内的运动以及借助第二支撑架30的上下运动使销轴达到K5的坐标点，机械手302运动将销轴***K3、K5铰接点，***的距离为初始参数中K5安装孔的深度，至此完成前连杆ZJ3和底座ZJ1的安装，第一固定装置306和第二固定装置307回复到原始位置；
(10)完成前连杆ZJ3与底座ZJ1的安装后，再进行后连杆ZJ2与底座ZJ1的安装，通过第二钢丝绳控制器37控制钢丝绳下放，第一组钢丝绳保持不变，钢丝绳在下放过程中由于钢丝绳具有柔性，会发生偏斜，需要计算第二钢丝绳控制器37下放钢丝绳的长度；通过控制中心2内设的程序计算出第二钢丝绳控制器37控制钢丝绳需下放的长度后，控制中心2控制第二钢丝绳控制器37动作下放钢丝绳到指定位置，待组装件停止晃动；
(11)控制中心2控制第一固定装置306夹紧掩护梁ZJ4，第二固定装置307夹紧前连杆ZJ3，控制中心2控制缸座16在中滑槽内前移并通过调整升降缸座16到预设高度，推移缸座19内活塞杆18伸出将推移板17贴合在后连杆ZJ2上，活塞杆18继续推进直至后连杆ZJ2的下铰接点K4与底座铰接点K6对中，然后机械手302将销轴***K4、K6铰接点，***的距离为初始参数中K6安装孔的深度，至此完成后连杆和底座的安装；
(12)起吊装置的钢钩38从掩护梁ZJ4吊装孔中脱出，起吊装置运动到初始位置并通过初始参数中顶梁两吊装孔间距数值来调整第一钢丝绳控制器35和第二钢丝绳控制器37之间的距离，然后将顶梁ZJ5吊起，第一钢丝绳控制器35、第二钢丝绳控制器37将顶梁ZJ5顶面调整水平，并待顶梁ZJ5停止摆动；
(13)再次启动激光灯组件101和投影板组件102，对掩护梁ZJ4前端的铰接孔扫描定位获取其坐标信息并将坐标信息存入数据存储单元202中；然后激光灯组件101和投影板组件102再次运行，对顶梁ZJ5后端的铰接孔扫描定位获取其坐标信息并将坐标信息存入数据存储单元202中；
(14)起吊装置启动，将顶梁ZJ5后端的铰接孔调整到掩护梁ZJ4前端铰接孔的坐标信息位置，机械手302运行从初始位置抓取销轴后通过控制中心2控制机械手运行到掩护梁ZJ4前端铰接孔的坐标信息位置，将销轴***掩护梁ZJ4和顶梁ZJ5相应的安装孔内，***的距离为初始参数中掩护梁前端安装孔的深度，至此实现顶梁ZJ5和掩护梁ZJ4的安装；
(15)通液将立柱升起顶住顶梁柱窝，然后起吊装置的钢钩38从顶梁吊装孔中脱出，最终完成液压支架的安装，起吊装置、第一固定装置306和第二固定装置307回复到初始位置。
(16)移动平台组件301带动组装完成后的液压支架滑动至中滑槽的最前端，起吊装置再次启动吊起液压支架整架，放置到运输车上。
步骤(2)中，所述液压支架的初始参数，是指液压支架各组成部分的外观结构尺寸，即底座、前连杆、后连杆、掩护梁及顶梁各自的长度和宽度。
步骤(10)中控制中心通过内设程序计算第二钢丝绳下放的长度以及步骤(11)中活塞杆继续推进后连杆前进距离的计算过程如下：
如图9b所示，液压支架智能安装***完成前连杆与底座间销轴的安装，此时掩护梁顶面水平，初始两组钢丝绳的长度均为lEG＝l2，两组钢丝绳的距离为两吊装孔轴心K1、K2的距离lGH＝lEF＝l1，图中lFD、lEC、lCD、lBD、lAC、lAI、lIH均为已知量，角度 均已知。
当第二组钢丝绳控制器37下放钢丝绳36时，由于钢丝绳具有柔性，组装件发生偏转，到目的位置时的液压支架位姿图如图10a所示，此时第二组钢丝绳长度变为l3，对应的lID的长度变为lBD(lID＝lBD)，除了角度不变，其余角度均发生改变，第一组钢丝绳与水平方向夹角变为θ8，第二组钢丝绳与水平方向夹角为θ9，前连杆与水平方向夹角为θ10，lEF(或说是掩护梁顶面)与水平夹角为θ7，改变后其他角度与之前角度对应关系为：
在液压支架位姿图10b中取矢量环G-H-F-E与A-C-D-I以及H-G-D-F构建矢量方程：
根据矢量方程构建数值方程，得：
通过上述方法计算得到θ6和l3之后，得到第二组钢丝绳控制器37下放钢丝绳36的长度(l3-l2)，控制***2控制第二组钢丝绳控制器37动作至指定位置，待整个组件停止晃动，进行下一步安装工序。
图10b中右侧轴线为后连杆推移油缸组件某处X方向的位置。其中，活塞杆18杆头的轴心到此时推移油缸组件某处X方向的距离为t1(已知),活塞杆Y方向中轴线到底座地面距离为h1(已知)，活塞杆18杆头的轴心到后连杆后平面的X方向距离为h2(已知)，后连杆铰接孔连线到后连杆后平面的X方向距离为m(已知)。如图12所示，发生推移后活塞杆18杆头的轴心到此时推移油缸组件某处X方向的距离为t2(未知量)。假设后连杆上销轴孔轴心点距离底座底面的高度为hD(可以由以前的计算过程计算得到或者销轴孔定位组件测量得出，故也为已知)。
由图11，推移油缸组件某处到后连杆铰接孔连线的X方向距离为：
(t1+h2+m)，
由图12，推移油缸组件某处到后连杆铰接孔连线的X方向距离为：
[t2+(h2+m)/sinθ6],
则：(t1+h2+m)+(hD-h1)·cotθ6＝[t2+(h2+m)/sinθ6]
θ6已在上面求出，带入上式，可得到未知量t2，则进一步得到后连杆安装时，若使后连杆下销轴孔轴心与底座上销轴孔轴心对齐，只需控制后连杆推移油缸组件303的活塞杆18向前伸长(t2-t1)即可。

Claims (10)

1.一种激光定位智能装配***，其特征在于，包括安装执行机构、激光定位机构及控制中心，控制中心与安装执行机构、激光定位机构电连接用于智能控制安装执行机构、激光定位机构作业；
所述安装执行机构包括移动平台组件、起吊装置及机械手组件；移动平台组件用于将工件A移动到目标位置，起吊装置用于将工件B移送到目标位置，机械手组件用于抓取销轴并完成销轴的安装；
所述激光定位机构包括激光灯组件和投影板组件，通过激光灯组件发射的激光穿过安装孔在投影板组件上投影，以获取安装孔的坐标信息并将坐标信息传输给控制中心，用于对安装孔定位；
所述控制中心包括中央控制器、数据存储单元、信号采集处理单元、显示单元和参数设置单元，所述数据存储单元、信号采集处理单元、显示单元和参数设置单元均与中央控制器连接，所述信号采集处理单元一端连接中央控制器，另一端连接投影板组件。
2.如权利要求1所述的激光定位智能装配***，其特征在于，所述安装执行机构还包括夹固装置，夹固装置对工件进行夹持固定。
3.如权利要求2所述的激光定位智能装配***，其特征在于，所述移动平台组件包括中部台座和移动平台，中部台座上设置有三条滑槽，三条滑槽分别为第一左滑槽、中滑槽和第一右滑槽，移动平台的底部设置在中滑槽内并可在中滑槽内滑动；激光灯组件和投影板组件的底端分别滑动设置在第一右滑槽和第一左滑槽内。
4.如权利要求3所述的激光定位智能装配***，其特征在于，所述移动平台的上表面设置有后端夹具、左侧向夹具和右侧向夹具，后端夹具位于移动平台上表面中后部开设的滑槽内，移动平台上表面的两侧还开设有第二左滑槽、第二右滑槽，在第二左滑槽、第二右滑槽内分别设置有侧向夹具滑台，左侧向夹具和右侧向夹具分别位于左右两侧的侧向夹具滑台内。
5.如权利要求3所述的激光定位智能装配***，其特征在于，所述激光灯组件包括激光灯支撑架和设置在激光灯支撑架顶端的激光灯，激光灯支撑架的底端滑动设置在第一右滑槽内。
6.如权利要求5所述的激光定位智能装配***，其特征在于，所述投影板组件包括投影板支撑架和设置在投影板支撑架顶端的投影板，投影板支撑架的底端滑动设置在第一左滑槽内。
7.如权利要求6所述的激光定位智能装配***，其特征在于，所述激光灯支撑架和投影板支撑架对称设置且由控制中心同步控制。
8.如权利要求1所述的激光定位智能装配***，其特征在于，所述起吊装置包括行车架、第一行车和第二行车，第一行车和第二行车平行设置在行车架上，第一行车和第二行车上设置有两组钢丝绳控制器，两组钢丝绳控制器分别为第一钢丝绳控制器和第二钢丝绳控制器，第一钢丝绳控制器和第二钢丝绳控制器上缠绕有钢丝绳，钢丝绳的底端连接有钢钩。
9.如权利要求3所述的激光定位智能装配***，其特征在于，在中部台座的两侧对称设置所述的夹固装置，夹固装置包括端部台座、机械手滑台、第一固定装置和第二固定装置，在端部台座上两端分别设置第一支撑架，第一支撑架内套设有第二支撑架，第二支撑架的顶端连接机械手滑台，机械手滑台上设置有上滑道和侧滑道；第一固定装置和第二固定装置均包括依次连接的第一支撑杆、第二支撑杆、伸缩杆和紧固板；
所述机械手组件包括滑动块及设置在滑动块上的机械手，滑动块的底端位于上滑道内。
10.一种如权利要求3、4、5、6、7、9任一项所述的激光定位智能装配***的使用方法，包括以下步骤，
（1）首先，准备待装配的工件A和工件B，备用；
（2）打开电源，启动激光定位智能装配***，由控制中心确定参考坐标系，智能装配***处于初始位置，即移动平台组件位于中滑槽的最前端、激光灯组件位于第一右滑槽的最前端、投影板组件位于第一左滑槽的最前端，此时可得到智能装配***各组成部件在参考坐标系内的初始位置坐标；然后将待装配的工件A和工件B的初始参数通过参数设置单元输入控制中心，控制中心通过内部嵌入算法计算安装运行轨迹；
（3）启动起吊装置将工件A吊放到移动平台上并固定在移动平台上；
（4）移动平台组件启动并移动到控制中心指定的坐标位置后，由于控制中心已知智能装配***各组成部件的初始位置坐标，移动平台移动的路径已知，便可以得到移动平台到达指定位置后移动平台的坐标，并且工件A的初始参数已设定好，工件A固定在移动平台上的相对坐标也已知，所以控制中心可以计算出此时工件A在控制中心内所处的位置坐标，进而可得到工件A上各个安装孔的初步坐标值；
（5）控制中心控制激光灯组件和投影板组件同时启动并同步运行，激光灯组件从初始位置逐渐向工件A安装孔的初步坐标值位置移动，当激光灯发出的激光穿过工件A安装孔透射在投影板上为一圆形时，控制中心控制激光灯组件停止运行，通过信号采集处理单元由控制中心记录此时工件A安装孔的坐标值，并将工件A安装孔的坐标信息存入数据存储单元；
（6）再次启动起吊装置，起吊装置运行将步骤（1）中的工件B运送至吊装初始位置；再次启动激光灯组件和投影板组件对工件B安装孔扫描定位，当激光灯发射的激光穿过工件B安装孔在投影板上透射出圆形时，控制中心控制激光灯组件停止运动，通过信号采集处理单元由控制中心记录此时工件B安装孔的坐标值，并将工件B安装孔的坐标信息存入数据存储单元；
（7）控制中心根据数据存储单元中记录的工件A安装孔和工件B安装孔的坐标信息，计算出起吊装置带动工件B所走的行程；控制中心控制起吊装置带动工件B在***坐标系内移动，最终使工件B安装孔与工件A安装孔叠合；
（8）控制中心控制机械手抓取销轴，通过机械手将销轴移动到工件A安装孔的坐标位置，然后机械手动作将销轴***工件A安装孔和工件B安装孔内，完成工件A和工件B的装配。
CN201610860964.2A 2016-09-28 2016-09-28 一种激光定位智能装配***及其使用方法 Active CN106425359B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610860964.2A CN106425359B (zh) 2016-09-28 2016-09-28 一种激光定位智能装配***及其使用方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610860964.2A CN106425359B (zh) 2016-09-28 2016-09-28 一种激光定位智能装配***及其使用方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106425359A CN106425359A (zh) 2017-02-22
CN106425359B true CN106425359B (zh) 2017-09-26

Family

ID=58170816

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610860964.2A Active CN106425359B (zh) 2016-09-28 2016-09-28 一种激光定位智能装配***及其使用方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106425359B (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107052366A (zh) * 2017-05-03 2017-08-18 安徽理工大学 一种车床定量和造型装置及其加工工艺
CN106950674B (zh) * 2017-05-04 2022-11-29 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种用于透射式光学***倾斜小角度的装置及使用方法
CN108375360B (zh) * 2018-02-26 2021-12-10 山东雷帕得汽车技术股份有限公司 一种板簧在线弦长检测设备
CN108340148A (zh) * 2018-04-25 2018-07-31 佛山聚晨知识产权运营有限公司 一种螺丝安装及孔位精密定位方法
CN108584705A (zh) * 2018-05-09 2018-09-28 徐州迈斯特机械科技有限公司 一种机械加工专用吊装***
CN108859871B (zh) * 2018-07-20 2023-07-18 中铁武汉电气化局集团第一工程有限公司 一种斜腕臂安装孔自动寻孔装置
CN111015580B (zh) * 2020-01-07 2022-02-01 山东建筑大学 一种型钢轧机下水平辊液压缸更换工装及使用方法
CN112461124B (zh) * 2020-10-26 2021-11-30 东风汽车集团有限公司 一种车身地板检测支架定位***及方法
CN112355599A (zh) * 2020-10-29 2021-02-12 三一重能有限公司 拆装平台及拆装装置
CN113245813B (zh) * 2021-07-16 2021-10-01 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种用于飞机快速装配的自定位装配***及方法
CN117817692B (zh) * 2024-03-04 2024-04-30 内蒙古工业大学 一种多功能高承载机械手爪
CN117885872B (zh) * 2024-03-15 2024-05-10 江苏扬子鑫福造船有限公司 一种lng运输船波纹板安装激光找中设备和工艺

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8051547B2 (en) * 2006-12-29 2011-11-08 The Boeing Company Robot-deployed assembly tool
TWI595958B (zh) * 2014-09-30 2017-08-21 佳能股份有限公司 自動化組裝設備、自動化組裝系統及自動化組裝方法
CN104759861B (zh) * 2015-04-01 2017-03-08 中船黄埔文冲船舶有限公司 基于齿轮箱对中的船舶轴系激光对中工装及对中安装方法
CN105174025B (zh) * 2015-09-16 2017-03-22 沈阳飞机工业（集团）有限公司 零部件智能柔性吊挂机械手
CN205096833U (zh) * 2015-10-30 2016-03-23 中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司 一种设备安装姿态的校正装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN106425359A (zh) 2017-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106425359B (zh) 一种激光定位智能装配***及其使用方法
CN109534215B (zh) 一种悬吊式井道作业机器人
CN101691808B (zh) 一种板材干挂工艺安装机器人
US20100000955A1 (en) Girder block lifting method and jack-up stage used therefor
CN105780646B (zh) 一种自动行走的桥梁检修设备
CN104775564B (zh) 一种双向倾斜大截面箱型格构柱无支撑安装方法
CN109719698A (zh) 一种建筑用机器人搭载***及控制方法
CN109335949A (zh) 秤杆式平衡臂吊具及其吊装钢梁构件的方法
CN110438904A (zh) 一种安装防撞墙模板的装置及方法
CN105569692A (zh) 一种隧道防水板挂布焊接台车
CN113415728A (zh) 一种塔机吊运路径自动规划方法及***
CN207347122U (zh) 一种桥梁施工自动吊装***
CN106640156B (zh) 一种智能安装重型液压支架的工作方法
CN103863938A (zh) 用于搬运风洞实验车的安全吊装装置
CN106401621B (zh) 一种液压支架智能安装机及其使用方法
WO2020155600A1 (zh) 一种建筑施工***及其施工方法
CN206158776U (zh) 一种大采高液压支架智能安装设备
CN106401633B (zh) 一种大采高液压支架智能安装设备及其应用
CN209306810U (zh) 秤杆式平衡臂吊具
CN115478701A (zh) 高度可调的半自动砌砖机器人及其行进控制方法
CN112464329A (zh) 一种基于bim钢结构整体吊装方法
CN207880310U (zh) 一种滚轮式的对重架和使用该对重架的电梯对重
CN110028010A (zh) 一种插拔钎吊装平台装置
CN208981745U (zh) 多功能爬架
CN206985557U (zh) 一种防止物件歪斜的双梁起重机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant