CN109590926B - 一种自动寻找托架的驱动装置和自动寻找托架的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于自动化装配领域，具体涉及一种自动寻找托架的驱动装置和自动寻找托架的方法，所述驱动装置包括：一用于检测设置在托架下方两端的第一检测销和第二检测销的激光定位机构；一用于连接托架的升降***；一用于带动托架卡环360°旋转的旋转***；一底盘；所述底盘下方连接所述水平移动机构；所述升降***、所述旋转***和所述激光定位机构均位于所述底盘上方。本发明所述驱动装置应用在总装数字化装配工作站中，可以实现装配过程的自动化，通过驱动装置与托架的自由组合，使得任意一组托架具有动力，完成产品舱段移动和360°旋转等功能，能够明显提高装配生产效率和降低劳动成本。
Description
技术领域
本发明属于自动化装配领域，具体涉及一种自动寻找托架的驱动装置和自动寻找托架的方法。
背景技术
目前国内航空航天产品装配仍以手动作业为主，自动化装配技术研究处于起步阶段，与国外相比存在巨大的差距；发展自动化装配技术的关键是模块化的自动化装配***，其核心技术为自动化装配工装单元技术、装配自动化检测技术、装配数字化定位技术、自动化装配工艺规划技术。航天产品的加工制造和装配正在向自动化、数字化方向发展，传统的装配技术主要以人来完成，劳动成本高生产效率低；随着航天产品的批量化，简单模式下的人工装配越来越不适用与现代装配的要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种自动寻找托架的驱动装置和自动寻找托架的方法，所述驱动装置应用在总装数字化装配工作站中，可以实现装配过程的自动化，通过驱动装置与托架的自由组合，使得任意一组托架具有动力，完成产品舱段移动和360°旋转等功能，能够明显提高装配生产效率和降低劳动成本。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种自动寻找托架的驱动装置，采用水平移动机构带动所述驱动装置在工作台上移动，并采用控制器控制所述驱动装置工作；所述驱动装置包括：
一用于检测设置在托架下方两端的第一检测销和第二检测销的激光定位机构；通过精确移动使所述驱动装置上的连接销与托架的连接孔实现连接；
一用于连接托架的升降***；所述升降***根据控制器设定的移动距离进行上升或下降，使得所述升降***的连接销与托架的连接孔连接或脱接；
一用于带动托架卡环360°旋转的旋转***；
一底盘，
所述底盘下方连接所述水平移动机构；所述升降***、所述旋转***和所述激光定位机构均位于所述底盘上方。
进一步地，所述水平移动机构既具有完成自动寻找托架的运动，还具有带动托架在工作台上的运动功能；通过上位机界面可以设定距离和速度进行固定值运动，同时还可以通过中控台手动操作界面完成手动移动的功能。
进一步地，所述水平移动机构包括：
一用于接收控制器给定的命令驱动所述驱动装置移动固定距离的驱动伺服电机；
一同步带；
一驱动轮；所述驱动轮固定工作台两端；
所述同步带与所述驱动轮连接，所述驱动伺服电机与所述驱动轮电连接，所述驱动轮的转动带动所述同步带移动。
进一步地，所述激光定位机构包括：
一用于检测所述第一检测销和第二检测销的激光测量传感器；
所述激光测量传感器设置在所述底盘前端。
进一步地，所述激光测量传感器相对水平位置的安装角度为10°～20°。
进一步地，所述升降***包括：
一升降机；
一用于提供所述升降机动力的升降步进电机；
一用于与托架连接孔连接的连接销；
一用于保护极限位置的限位机构；
所述升降步进电机与升降机电连接，所述升降机设置在所述底盘中央；所述限位机构设置在所述升降机下端；所述连接销设置在所述升降机上端外侧，当上升运动结束后连接销与托架连接孔连接，当下降运动结束后所述连接销与托架连接孔脱离；
所述升降步进电机按照控制器给定的距离控制所述升降机进行上升或下降，所述限位机构设置在所述升降机下端，用于检测所述升降机下降时的位置。
进一步地，所述旋转***包括：
一用于提供动力的旋转步进电机；
一用于制动所述旋转步进电机减速的减速器，所述减速器是实现电机按照比例减速转动；
一用于带动托架卡环旋转的齿轮；
一用于连接所述减速器和所述齿轮的联轴器；
所述旋转步进电机与所述减速器连接，所述减速器与所述联轴器连接，所述联轴器再与所述齿轮连接；
当所述升降***的升降机上升时，所述齿轮与托架的齿轮连接，并带动托架卡环转动；当所述升降***的升降机下降时所述齿轮与托架分离；采用控制器设定托架卡环旋转角度、速度和方向，令托架上的产品根据相应的设定运动。
进一步地，所述旋转***还包括一用于手动控制所述托架卡环旋转角度、速度和方向的手动操作面板，所述手动操作面板分别与所述旋转步进电机和所述减速器通过光缆或蓝牙连接。
本发明的另一目的在于提供一种驱动装置自动寻找托架的方法，所述方法采用前述所述的一种自动寻找托架的驱动装置，所述方法包括以下步骤：
S1采用控制器设定寻找命令；
当目标托架在所述驱动装置左边，以所述驱动装置为中心，人工计算移动托架数和方向，向所述控制器输入移动托架数并选择所述控制器的“左移开始”按钮，即给所述驱动装置发出寻找命令；反之，若需要连接右侧的托架，则需要输入移动托架数并选择“右移开始”按钮给所述驱动装置发出寻找命令；
S2所述驱动装置接收所述寻找命令后移动至目标托架；
S2.1所述驱动装置接收所述寻找命令后，所述水平移动机构按照移动方向携带所述驱动装置开始移动，同时，所述激光定位传感器开始实时检测前方物体；所述水平移动机构在工作台范围内移动，当超过左右限位时，水平移动机构停止运动，***报警；
S2.2所述驱动装置移动过程中，所述控制器根据所述激光定位传感器检测到所述第一检测销和所述第二检测销的对数计量托架数；当所述激光定位传感器检测到所述目标托架的第一检测销/第二检测销时，所述驱动装置开始减速，直至检测到第二检测销/第一检测销时停止，此时所述驱动装置的连接销与目标托架的连接孔同轴；
S3所述升降***接收所述控制器设定的移动命令开始上升，直至所述升降***的连接销与所述目标托架的连接孔连接；
S4操作者通过所述控制器控制所述目标托架上的产品进行所需的运动操作；
S5当所述驱动装置接收到下一个寻找命令后，所述驱动装置的升降***开始下降直到所述升降***的限位机构接触到下限位，重复S2～S5的操作步骤。
进一步地，步骤S2.2中所述控制器根据所述激光定位传感器检测到所述第一检测销和所述第二检测销的对数计量托架数的内容如下：
S2.2.1在所述控制器上输入最小距离值；
S2.2.2当所述激光定位传感器检测到所述第一检测销或所述第二检测销与所述驱动装置的距离值小于所述最小距离值时，所述激光定位传感器输出24V开关量信号；
S2.2.3所述控制器根据所述开关量信号开始计数，计数方式为所述控制器连续接收到两次所述开关量信号计为一次，直到计数值比目标托架所处的值小1个整数后，下一次接收到的所述开关量信号即为所述目标托架的第一检测销/第二检测销。
进一步地，所述最小距离值为40mm。
进一步地，所述所需的运动操作包括设定移动距离动作、旋转角度动作和升降动作。
本发明的另一目的在于提供如前所述的一种自动寻找托架的方法的计算机程序。
本发明的又一目的在于提供一种自动寻找托架的驱动装置的应用，将所述驱动装置应用于航天器部件制造领域或总装数字化装配工作站中，在装配过程中需要不同工序的转换、人与设备的高度协作等。
进一步地，所述驱动装置在总装数字化装配工作站中应用时，通过所述驱动装置与托架的自由组合，使得任意一组托架具有动力，完成产品的包括舱段移动和360°旋转的功能，能够明显提高装配生产效率和降低劳动成本，实现装配过程的自动化。
本发明具有如下有益技术效果：
(1)本发明的自动寻找托架的驱动装置及其使用方法可以与任意托架自动连接作为动力机构，相比每个托架自带一套驱动装置，大大节省成本，并且只需一个托架作为动力***，托架之间的协同问题不需要考虑，同时装配生产效率相比人工装配大幅提高，自动化水平程度高。
(2)本发明的一种自动寻找托架的驱动装置在总装数字化装配工作站中的应用，可以实现装配过程的自动化，通过驱动装置与托架的自由组合，使得任意一组托架具有动力，完成产品舱段移动和360°旋转等功能，能够明显提高装配生产效率和降低劳动成本。
附图说明
图1为本发明实施例中一种自动寻找托架的驱动装置中部分结构示意图。
图2为本发明实施例中一种自动寻找托架的驱动装置中升降***结构示意图。
图3为本发明实施例中一种自动寻找托架的驱动装置连接托架的结构示意图。
附图标记说明：1-驱动装置；111-激光测量传感器；121-旋转步进电机；122-减速器；123-联轴器；124-齿轮；131-升降步进电机；132-升降机；133-连接销；134-限位机构；14-底盘；2-托架。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例及说明书附图，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
实施例1
本实施例提供一种自动寻找托架的驱动装置，如图1～3所示，所述驱动装置包括：
一用于带动所述驱动装置在工作台上移动的水平移动机构；所述水平移动机构既具有完成自动寻找托架的运动，还具有带动托架在工作台上的运动功能；通过上位机界面可以设定距离和速度进行固定值运动，同时还可以通过中控台手动操作界面完成手动移动的功能；
一用于检测设置在托架下方两端的第一检测销和第二检测销的激光定位机构；通过精确移动使所述驱动装置上的连接销与托架的连接孔实现连接；
一用于连接托架的升降***；所述升降***根据控制器设定的移动距离进行上升或下降，使得所述升降***的连接销与托架的连接孔连接或脱接；
一用于带动托架卡环360°旋转的旋转***；
一底盘，
所述水平移动机构设置在所述底盘下方；所述升降***、所述旋转***和所述激光定位机构均位于所述底盘上方。
所述升降***包含电机和升降机；
所述电机和升降机电连接；所述升降机设置在所述底盘上。
所述水平移动机构包括：
一用于接收控制器给定的命令驱动所述驱动装置移动固定距离的驱动伺服电机；
一同步带；
一驱动轮；所述驱动轮固定工作台两端；
所述同步带与所述驱动轮连接，所述驱动伺服电机与所述驱动轮电连接，所述驱动轮的转动带动所述同步带移动。
所述激光定位机构包括：
一用于检测所述第一检测销和第二检测销的激光测量传感器；
所述激光测量传感器设置在所述底盘前端。
所述激光测量传感器相对水平位置的安装角度为15°。
所述升降***包括：
一升降机；
一用于提供所述升降机动力的升降步进电机；
一用于与托架连接孔连接的连接销；
一用于保护极限位置的限位机构；
所述升降步进电机与升降机电连接，所述升降机设置在所述底盘中央；所述限位机构设置在所述升降机下端；所述连接销设置在所述升降机上端外侧，当上升运动结束后连接销与托架连接孔连接，当下降运动结束后所述连接销与托架连接孔脱离；
所述升降步进电机按照控制器给定的距离控制所述升降机进行上升或下降，所述限位机构设置在所述升降机下端，用于检测所述升降机下降时的位置。
所述旋转***包括：
所述旋转***包括：
一用于提供动力的旋转步进电机；
一用于制动所述旋转步进电机减速的减速器，所述减速器是实现电机按照比例减速转动；
一用于带动托架卡环旋转的齿轮；
一用于连接所述减速器和所述齿轮的联轴器；
所述旋转步进电机与所述减速器连接，所述减速器与所述联轴器连接，所述联轴器再与所述齿轮连接；
当所述升降***的升降机上升时，所述齿轮与托架的齿轮连接，并带动托架卡环转动；当所述升降***的升降机下降时所述齿轮与托架分离；采用控制器设定托架卡环旋转角度、速度和方向，令托架上的产品根据相应的设定运动。
所述旋转***还包括一用于手动控制所述托架卡环旋转角度、速度和方向的手动操作面板，所述手动操作面板分别与所述旋转步进电机和所述减速器通过光缆或蓝牙连接。
本实施例的自动寻找托架的驱动装置可以与任意托架自动连接作为动力机构，相比每个托架自带一套驱动装置，大大节省成本，并且只需一个托架作为动力***，托架之间的协同问题不需要考虑，同时装配生产效率相比人工装配大幅提高，自动化水平程度高。
实施例2
本实施例提供一种驱动装置自动寻找托架的方法，所述方法采用实施例1所述的一种自动寻找托架的驱动装置，所述方法包括以下步骤：
S1采用控制器设定寻找命令；
当目标托架在所述驱动装置左边，以所述驱动装置为中心，人工计算移动托架数和方向，向所述控制器输入移动托架数并选择所述控制器的“左移开始”按钮，即给所述驱动装置发出寻找命令；反之，若需要连接右侧的托架，则需要输入移动托架数并选择“右移开始”按钮给所述驱动装置发出寻找命令；
S2所述驱动装置接收所述寻找命令后移动至目标托架；
S2.1所述驱动装置接收所述寻找命令后，所述水平移动机构按照移动方向携带所述驱动装置开始移动，同时，所述激光定位传感器开始实时检测前方物体；所述水平移动机构在工作台范围内移动，当超过左右限位时，水平移动机构停止运动，***报警；
S2.2每个所述托架底端设置一第一检测销和一第二检测销，所述驱动装置移动过程中，所述控制器根据所述激光定位传感器检测到所述第一检测销和所述第二检测销的对数计量托架数；当所述激光定位传感器检测到所述目标托架的第一检测销/第二检测销时，所述驱动装置开始减速，直至检测到第二检测销/第一检测销时停止，此时所述驱动装置的连接销与目标托架的连接孔同轴；
S3所述升降***接收所述控制器设定的移动命令开始上升，直至所述升降***的连接销与所述目标托架的连接孔连接；
S4操作者通过所述控制器控制所述目标托架上的产品进行所需的运动操作；
S5当所述驱动装置接收到下一个寻找命令后，所述驱动装置的升降***开始下降直到所述升降***的限位机构接触到下限位，重复S2～S5的操作步骤。
步骤S2.2中所述控制器根据所述激光定位传感器检测到所述第一检测销和所述第二检测销的对数计量托架数的内容如下：
S2.2.1在所述控制器上认为输入最小距离值；
S2.2.2当所述激光定位传感器检测到所述第一检测销或所述第二检测销与所述驱动装置的距离值小于所述最小距离值时，所述激光定位传感器输出24V开关量信号；
S2.2.3所述控制器根据所述开关量信号开始计数，计数方式为所述控制器连续接收到两次所述开关量信号计为一次，直到计数值比目标托架所处的值小1个数，下一次接收到的所述开关量信号即为所述目标托架的第一检测销/第二检测销。
所述最小距离值为40mm。
所述所需的运动操作包括设定移动距离动作、旋转角度动作和升降动作。
实施例3
本实施例提供一种如实施例2所述的一种自动寻找托架的方法的计算机程序。
Claims (8)
1.一种驱动装置自动寻找托架的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1 采用控制器设定寻找命令；
S2驱动装置接收所述寻找命令后移动至目标托架；
S3升降***接收所述控制器设定的移动命令开始上升，直至所述升降***的连接销与所述目标托架的连接孔连接；
S4 操作者通过所述控制器控制所述目标托架上的产品进行所需的运动操作；
S5 当所述驱动装置接收到下一个寻找命令后，所述驱动装置的升降***开始下降直到所述升降***的限位机构接触到下限位；
重复S2~S5的操作步骤；
采用水平移动机构带动所述驱动装置在工作台上移动，并采用控制器控制所述驱动装置工作；
所述驱动装置包括：
一用于检测设置在托架下方两端的第一检测销和第二检测销的激光定位机构；
一用于连接托架的升降***；
一用于带动托架卡环360°旋转的旋转***；
一底盘；
所述底盘下方连接所述水平移动机构；所述升降***、所述旋转***和所述激光定位机构均位于所述底盘上方。
2.根据权利要求1所述的一种驱动装置自动寻找托架的方法，其特征在于，步骤S2的具体步骤如下：
S2.1 所述驱动装置接收所述寻找命令后，水平移动机构按照移动方向携带所述驱动装置开始移动，同时，激光定位传感器开始实时检测前方物体；
S2.2 所述驱动装置移动过程中，所述控制器根据所述激光定位传感器检测到所述第一检测销和所述第二检测销的对数计量托架数；当所述激光定位传感器检测到所述目标托架的第一检测销/第二检测销时，所述驱动装置开始减速，直至检测到第二检测销/第一检测销时停止，此时所述驱动装置的连接销与目标托架的连接孔同轴。
3.根据权利要求2所述的一种驱动装置自动寻找托架的方法，其特征在于，步骤S2.2中所述控制器根据所述激光定位传感器检测到所述第一检测销和所述第二检测销的对数计量托架数的内容如下：
S2.2.1 在所述控制器上输入最小距离值；
S2.2.2 当所述激光定位传感器检测到所述第一检测销或所述第二检测销与所述驱动装置的距离值小于所述最小距离值时，所述激光定位传感器输出24V开关量信号；
S2.2.3 所述控制器根据所述开关量信号开始计数，计数方式为所述控制器连续接收到两次所述开关量信号计为一次，直到计数值比目标托架所处的值小1个整数后，下一次接收到的所述开关量信号即为所述目标托架的第一检测销/第二检测销。
4.根据权利要求1所述的一种驱动装置自动寻找托架的方法，其特征在于，所述水平移动机构包括：
一用于接收控制器给定的命令驱动所述驱动装置移动固定距离的驱动伺服电机；
一同步带；
一驱动轮；
所述同步带与所述驱动轮连接，所述驱动伺服电机与所述驱动轮电连接，所述驱动轮的转动带动所述同步带移动。
5.根据权利要求1所述的一种驱动装置自动寻找托架的方法，其特征在于，所述激光定位机构包括：
一用于检测所述第一检测销和第二检测销的激光定位传感器；
所述激光定位传感器设置在所述底盘前端。
6.根据权利要求1所述的一种驱动装置自动寻找托架的方法，其特征在于，所述升降***包括：
一升降机；
一用于提供所述升降机动力的升降步进电机；
一用于与托架连接孔连接的连接销；
一用于保护极限位置的限位机构；
所述升降步进电机与升降机电连接，所述升降机设置在所述底盘中央；所述限位机构设置在所述升降机下端；所述连接销设置在所述升降机上端外侧。
7.根据权利要求1所述的一种驱动装置自动寻找托架的方法，其特征在于，所述旋转***包括：
一用于提供动力的旋转步进电机；
一用于制动所述旋转步进电机减速的减速器，所述减速器是实现电机按照比例减速转动；
一用于带动托架卡环旋转的齿轮；
一用于连接所述减速器和所述齿轮的联轴器；
所述旋转步进电机与所述减速器连接，所述减速器与所述联轴器连接，所述联轴器再与所述齿轮连接。
8.根据权利要求7所述的一种驱动装置自动寻找托架的方法，其特征在于，所述旋转***还包括一用于手动控制所述托架卡环旋转角度、速度和方向的手动操作面板，所述手动操作面板分别与所述旋转步进电机和所述减速器通过光缆或蓝牙连接。
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