CN114905245A - 一种车门自动安装视觉引导定位抓具及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车门自动安装视觉引导定位抓具及其使用方法，该抓具包括安装架，安装架上设有视觉引导单元、吸附单元和矫正防掉单元；吸附单元包括若干组吸附组件，每组吸附组件包括吸盘部和吸盘支撑部，吸盘支撑部包括仿形支撑件，仿形支撑件围设在吸盘部的周向***；矫正防掉单元包括若干组矫正防掉组件，每组矫正防掉组件包括压臂、矫正防掉块、压臂驱动机构，通过压臂驱动机构带动压臂翻转摆动，从而带动矫正防掉块一起翻转摆动，通过若干组矫正防掉组件的矫正防掉块向内翻转或向外翻转，实现对工件上下两端的夹持与松开。本发明相比现有技术具有以下优点：提高了对车门的抓取和扣合精度，实现了自动装门后的吸平功能。

Description

一种车门自动安装视觉引导定位抓具及其使用方法

技术领域

本发明涉及车门自动安装技术领域，尤其涉及的是一种车门自动安装视觉引导定位抓具及其使用方法。

背景技术

汽车焊装领域车门自动安装过程，现有技术中主要是依靠纯吸盘吸持车门进行车门的搬运扣合，此种方式存在如下弊端：

(1)抓取及扣合精度低：纯吸盘吸持搬运板件，对于取件及扣合精度波动较大，难以精确控制精度；这主要是因为吸盘有橡胶褶皱，难以保证在搬运板件及扣合过程中板件的波动性，即使有视觉测量，机器人在测量后根据反馈的偏差值所移动的距离也会有波动，且在装门过程中，拧紧机器人在拧紧车门螺栓过程中对车门所施加的反作用力也会使车门位置产生波动，尤其是拧车门侧螺栓会对车门产生绕车系X轴的扭矩，拧车身侧螺栓会对车门产生绕Y轴的扭矩。

(2)无吸平功能：对于自动装门而言，依次引导或二次引导调整安装后，会由于门自重及拧紧枪扭矩作用对车门有作用力，从而导致车门在吸盘吸持的固定作用下存在一定内力，当撤去吸盘时可能存在一定内力释放后的间隙面差的偏差，导致自动装门后车门装配的精度偏差较大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种车门自动安装视觉引导定位抓具及其使用方法，以提高对车门的抓取和扣合精度，并实现自动装门后的吸平复测功能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种车门自动安装视觉引导定位抓具，包括与定位机器人执行部件相连接的安装架，所述安装架上设有视觉引导单元、吸附单元和矫正防掉单元；

所述视觉引导单元包括设置在安装架上的若干组视觉相机组件；

所述吸附单元包括设置在安装架上的若干组吸附组件，每组吸附组件包括吸盘部和吸盘支撑部，吸盘支撑部包括仿形支撑件，仿形支撑件通过硬质的支撑连接件安装在安装架上，仿形支撑件围设在吸盘部的周向***，吸盘部吸附工件时，仿形支撑件的仿形支撑面贴合在工件表面上；

所述矫正防掉单元包括设置在安装架上的若干组矫正防掉组件，每组矫正防掉组件包括压臂、矫正防掉块、压臂驱动机构，压臂驱动机构安装在安装架上，压臂末端安装在压臂驱动机构的输出端上，压臂前端安装有矫正防掉块，通过压臂驱动机构带动压臂翻转摆动，从而带动矫正防掉块一起翻转摆动，通过若干组矫正防掉组件的矫正防掉块向内翻转或向外翻转，实现对工件上下两端的夹持与松开。

作为上述抓具的优选方案，所述安装架包括连接在一起的定位框架和视觉框架，若干组视觉相机组件安装在视觉框架上，若干组吸附组件和若干组矫正防掉组件安装在定位框架上。

作为上述抓具的优选方案，所述支撑连接件包括转接板和固定块，设仿形支撑件的仿形支撑面为正面，则仿形支撑件上与仿形支撑面相对的另一面为背面，转接板覆盖在仿形支撑件的背面上且与仿形支撑件固定连接，固定块一端与转接板相连接，固定块另一端连接在定位框架上。

作为上述抓具的优选方案，所述吸盘部包括吸盘和吸盘杆，吸盘杆通过一个固定架安装在定位框架上，固定架上开有腰形槽，通过螺栓穿过腰形槽并旋紧在定位框架上，实现固定架与定位框架的安装。

作为上述抓具的优选方案，所述矫正防掉组件还包括限位结构，用于对矫正防掉块向内翻转的极限位置进行限位。

作为上述抓具的优选方案，所述限位结构包括相配合的固定限位块和活动限位块，固定限位块通过固定连接块固定安装在定位框架上，活动限位块安装在压臂内侧，固定限位块和活动限位块之间通过V形限位槽和V形限位凸起配合进行限位。

作为上述抓具的优选方案，所述压臂驱动机构为摆臂气缸，摆臂气缸的缸体固定安装在定位框架上，摆臂气缸的输出端为气缸臂，压臂固定安装在气缸臂上。

作为上述抓具的优选方案，所述视觉相机组件包括视觉相机单元，所述视觉相机单元通过相机连接组件安装在视觉框架上，所述相机连接组件包括三根连接轴、两个连接块，三根连接轴两两相异面且分别为第一、第二、第三连接轴，两个连接块分别为第一、第二连接块，第一、第二连接轴之间通过第一连接块实现连接，第二、第三连接轴之间通过第二连接块实现连接，第一连接轴安装在定位框架上，视觉相机单元安装在第三连接轴上，各个连接轴与相应的连接块之间能进行轴向位置以及周向位置的调整和锁定。

作为上述抓具的优选方案，所述定位框架上设置的若干组吸附组件包括两类，一类为固定式吸附组件，另一类为活动式吸附组件，固定式吸附组件整体固定安装在定位框架上，活动式吸附组件整体活动安装在定位框架上。

本发明还公开了一种车门自动安装视觉引导定位抓具的使用方法，所述定位抓具为如上所述的定位抓具，设车门与车身相连接的一端为连接端、另一端为自由端，所述使用方法按如下步骤依次进行：

步骤一、由定位机器人带动所述定位抓具运动至需要抓取的车门旁，使得全部吸附组件的吸盘部吸气至吸合车门，待全部吸盘部均吸附车门后，各组矫正防掉组件开始动作带动各个矫正防掉块向内翻转夹持住车门的上下两端，完成取件；

步骤二、由定位机器人带动定位抓具携带车门运动至车身拍照位，由视觉相机组件对车身及车门特征点进行拍照或扫描并计算车门与车身坐标系偏差值，定位机器人根据接收到的坐标系偏差值带动车门移动从而调整车门相对车身的位置，直至车门运动至扣合的目标位置时，定位机器人停止运动；

步骤三、进行车身侧螺栓预紧、车门侧螺栓预松动作，由视觉相机组件再次对车身及车门特征点进行拍照或扫描并计算车门与车身坐标系偏差值，定位机器人根据接收到的坐标系偏差值再次带动车门移动从而调整车门相对车身的位置，直至车门运动至安装的目标位置时，拧紧车身侧螺栓和车门侧螺栓；

步骤四、控制全部吸附组件的吸盘部断气并吹气，然后控制部分或全部的吸附组件的吸盘部再次吸气吸附车门，由视觉相机组件拍摄车门与车身安装后的间隙面差，根据间隙面差判断车门安装是否合格，之后再控制各组矫正防掉组件开始动作带动各个矫正防掉块向外翻转脱离车门，各个吸附的吸盘部断气，定位机器人带动定位抓具离开。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明提供的一种车门自动安装视觉引导定位抓具，其在安装架上设置视觉引导单元、吸附单元和矫正防掉单元：

其吸附单元的每组吸附组件包括吸盘部和吸盘支撑部，通过吸盘支撑部对吸盘部进行支撑，保证了该抓具在搬运板件以及扣合板件的过程中板件的稳定性，提高了抓取及扣合板件的精度；

其矫正防掉单元通过若干组矫正防掉组件的压臂驱动机构带动矫正防掉块向内翻转或向外翻转，实现对工件上下两端的夹持与松开，在车门安装扣合过程中能对车门进行支撑，从而限制车门由于车门自重及拧紧过程中的反作用力导致其绕车系Y轴转动，提高了车门安装精度，同时避免了车门在搬运过程中掉落情况的发生；

其视觉引导单元用于在车门安装过程中进行视觉引导，并与定位机器人配合动作实现车门的精确、快速和最佳匹配安装。

附图说明

图1是本发明的定位抓具的整体立体图。

图2是本发明的视觉引导单元的立体图。

图3是本发明的视觉相机组件的立体图。

图4是本发明的定位框架与吸附单元和矫正防掉单元的立体图。

图5是图4另一个视角的立体图。

图6是本发明的吸附组件的立体图。

图7是本发明的吸附组件的立体***图。

图8是本发明的矫正防掉组件的立体图。

图9是本发明使用状态的立体图。

图中标号：1视觉相机组件,2吸附组件,3矫正防掉组件,4定位框架,5视觉框架,6视觉相机单元,7第一连接轴，8第二连接轴,9第三连接轴,10第一连接块,11第二连接块,12仿形支撑件,13转接板,14固定块,15吸盘,16吸盘杆,17固定架,18腰形槽,19压臂,20矫正防掉块,21固定限位块,22活动限位块,23摆臂气缸,24气缸臂,25车门，26车身侧螺栓,27车门侧螺栓。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

参见图1至图9，本实施例公开了一种车门自动安装视觉引导定位抓具，包括与定位机器人执行部件相连接的安装架，安装架上设有视觉引导单元、吸附单元和矫正防掉单元。

视觉引导单元包括设置在安装架上的若干组视觉相机组件1。吸附单元包括设置在安装架上的若干组吸附组件2，矫正防掉单元包括设置在安装架上的若干组矫正防掉组件3。

其中，安装架可以是一个整的的安装架，也可以是由连接在一起的定位框架4和视觉框架5两个框架构成，定位框架4和视觉框架5之间可通过换枪盘实现快换连接。若干组视觉相机组件1安装在视觉框架5上，若干组吸附组件2和若干组矫正防掉组件3安装在定位框架4上。

视觉相机组件1包括视觉相机单元6，视觉相机单元6通过相机连接组件安装在视觉框架5上，相机连接组件包括三根连接轴、两个连接块，三根连接轴两两相异面且分别为第一连接轴7、第二连接轴8、第三连接轴9，两个连接块分别为第一连接块10、第二连接块11，第一、第二连接轴8之间通过第一连接块10实现连接，第二、第三连接轴9之间通过第二连接块11实现连接，第一连接轴7安装在定位框架4上，视觉相机单元6安装在第三连接轴9上，各个连接轴与相应的连接块之间能进行轴向位置以及周向位置的调整和锁定。连接块上开有C形槽，连接轴***连接块的C形槽中，并通过锁紧螺钉锁紧C形槽，即可实现连接轴与连接块之间相对位置的锁紧。松开锁紧螺钉，即可调节连接轴相对于连接块的轴向位置和周向位置。可在连接轴与连接块之间设置防止两者相对转动的止转结构，止转结构可采用在连接块上开螺丝孔，通过止转顶丝旋入螺丝孔并顶紧在连接轴侧壁上，实现止转功能。采用此种结构的相机连接组件，可实现对视觉相机单元6六个自由度的快速调整，从而适应不同规格的车门25兼容调整的拍照或扫描需求。

每组吸附组件2包括吸盘部和吸盘支撑部，吸盘支撑部包括仿形支撑件12，仿形支撑件12通过硬质的支撑连接件安装在安装架上，仿形支撑件12围设在吸盘部的周向***，吸盘部吸附工件时，仿形支撑件12的仿形支撑面贴合在工件表面上。

支撑连接件包括转接板13和固定块14，设仿形支撑件12的仿形支撑面为正面，则仿形支撑件12上与仿形支撑面相对的另一面为背面，转接板13覆盖在仿形支撑件12的背面上且与仿形支撑件12通过螺钉实现固定连接，固定块14一端与转接板13通过螺钉连接，固定块14另一端通过螺钉连接在定位框架4上。仿形支撑件12可采用偏软的塑胶材料，便于与工件表面贴合接触且不至于对工件外观面造成划痕或损伤；设置硬质的转接板13可对软性的仿形支撑件12进行稳固支撑。

吸盘部包括吸盘15和吸盘杆16，吸盘杆16通过一个固定架17安装在定位框架4上，固定架17上开有腰形槽18，通过螺栓穿过腰形槽18并旋紧在定位框架4上，实现固定架17与定位框架4的安装。

每组矫正防掉组件3包括压臂19、矫正防掉块20、压臂19驱动机构，压臂19驱动机构安装在安装架上，压臂19末端安装在压臂19驱动机构的输出端上，压臂19前端安装有矫正防掉块20，通过压臂19驱动机构带动压臂19翻转摆动，从而带动矫正防掉块20一起翻转摆动，通过若干组矫正防掉组件3的矫正防掉块20向内翻转或向外翻转，实现对工件上下两端的夹持与松开。

矫正防掉组件3还包括限位结构，用于对矫正防掉块20向内翻转的极限位置进行限位。限位结构包括相配合的固定限位块21和活动限位块22，固定限位块21通过固定连接块固定安装在定位框架4上，活动限位块22安装在压臂19内侧，固定限位块21和活动限位块22之间通过V形限位槽和V形限位凸起配合进行限位。采用V形限位槽和V形限位凸起配合，能实现两个方向的限位，保证了矫正防掉块20位置的精确性，从而保证了整个矫正防掉组件3的工作精度及使用寿命。

压臂19驱动机构可采用摆臂气缸23，摆臂气缸23的缸体固定安装在定位框架4上，摆臂气缸23的输出端为气缸臂24，压臂19通过螺钉固定安装在气缸臂24上。

为了使得该定位抓具可用于不同车型的车门25的抓取，可在定位框架4上设置两类吸附组件2，第一类为固定式吸附组件2，第二类为活动式吸附组件2，固定式吸附组件2整体固定安装在定位框架4上，活动式吸附组件2整体活动安装在定位框架4上，例如，活动式吸附组件2可通过气缸安装在定位框架4上，当需要用到第二类吸附组件2时，气缸的活塞杆伸出带动活动式吸附组件2伸出，此时第二类吸附组件2发挥作用；不需要使用第二类吸附组件2时，气缸的活塞杆缩回带动第二类吸附组缩回，不会对第一类吸附组件2的工作产生干涉。

本实施例还公开一种车门自动安装视觉引导定位抓具的使用方法，该定位抓具为上述的定位抓具，设车门25与车身相连接的一端为连接端、另一端为自由端，车系的长度方向为X轴方向、宽度方向为Y轴方向、竖直方向为Z轴方向，使用方法按如下步骤依次进行：

步骤一、由定位机器人带动定位抓具运动至需要抓取的车门25旁，使得全部吸附组件2的吸盘部吸气至吸合车门25，待全部吸盘部均吸附车门25后，各组矫正防掉组件3开始动作带动各个矫正防掉块20向内翻转夹持住车门25的上下两端，完成取件；

步骤二、由定位机器人带动定位抓具携带车门25运动至车身拍照位，由视觉相机组件1对车身及车门25特征点进行拍照或扫描并计算车门25与车身坐标系偏差值，定位机器人根据接收到的坐标系偏差值带动车门25移动从而调整车门25相对车身的位置，直至车门运动至扣合的目标位置时，定位机器人停止运动；

步骤三、由拧紧机器人执行车身侧螺栓26预紧、车门侧螺栓27预松动作，由视觉相机组件1再次对车身及车门25特征点进行拍照或扫描并计算车门25与车身坐标系偏差值，定位机器人根据接收到的坐标系偏差值再次带动车门25移动从而调整车门25相对车身的位置，直至车门运动至安装的目标位置时，由拧紧机器人拧紧车身侧螺栓26和车门侧螺栓27，完成车门25的安装；

步骤四、控制全部吸附组件2的吸盘部断气并吹气，解除真空，此时可释放车门25在车系Z轴及X轴方向的内力偏差，然后控制部分或全部的吸附组件2的吸盘部再次吸气吸附车门25，将车门25Y轴方向重新吸至理论位置，由视觉相机组件1拍摄车门25与车身安装后的间隙面差，根据测得的间隙面差即可判断车门25安装是否合格，从而实现了自动装门后吸平再复测的功能。之后再控制各组矫正防掉组件3开始动作带动各个矫正防掉块20向外翻转脱离车门25，各个吸附的吸盘部断气解除真空，定位机器人带动定位抓具离开。

在步骤四中，当全部吸附组件2的吸盘断气后，车门25失去了吸附组件2的吸附作用，当吸附组件2的吸盘再吹气时，此时依靠各组矫正防掉组件3的各个矫正防掉块20夹持着车门25，能有效防止车门25在吸盘吹气的过程中发生朝向车身侧的位移，进而保证了后续各个吸盘再次吸气的时候，吸盘能有效吸附上车门25，从而保证了吸平复测功能的顺利实现。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车门自动安装视觉引导定位抓具，包括与定位机器人执行部件相连接的安装架，其特征在于：所述安装架上设有视觉引导单元、吸附单元和矫正防掉单元；

所述视觉引导单元包括设置在安装架上的若干组视觉相机组件(1)；

所述吸附单元包括设置在安装架上的若干组吸附组件(2)，每组吸附组件(2)包括吸盘部和吸盘支撑部，吸盘支撑部包括仿形支撑件(12)，仿形支撑件(12)通过硬质的支撑连接件安装在安装架上，仿形支撑件(12)围设在吸盘部的周向***，吸盘部吸附工件时，仿形支撑件(12)的仿形支撑面贴合在工件表面上；

所述矫正防掉单元包括设置在安装架上的若干组矫正防掉组件(3)，每组矫正防掉组件(3)包括压臂(19)、矫正防掉块(20)、压臂(19)驱动机构，压臂(19)驱动机构安装在安装架上，压臂(19)末端安装在压臂(19)驱动机构的输出端上，压臂(19)前端安装有矫正防掉块(20)，通过压臂(19)驱动机构带动压臂(19)翻转摆动，从而带动矫正防掉块(20)一起翻转摆动，通过若干组矫正防掉组件(3)的矫正防掉块(20)向内翻转或向外翻转，实现对工件上下两端的夹持与松开。

2.如权利要求1所述的一种车门自动安装视觉引导定位抓具，其特征在于：所述安装架包括连接在一起的定位框架(4)和视觉框架(5)，若干组视觉相机组件(1)安装在视觉框架(5)上，若干组吸附组件(2)和若干组矫正防掉组件(3)安装在定位框架(4)上。

3.如权利要求2所述的一种车门自动安装视觉引导定位抓具，其特征在于：所述支撑连接件包括转接板(13)和固定块(14)，设仿形支撑件(12)的仿形支撑面为正面，则仿形支撑件(12)上与仿形支撑面相对的另一面为背面，转接板(13)覆盖在仿形支撑件(12)的背面上且与仿形支撑件(12)固定连接，固定块(14)一端与转接板(13)相连接，固定块(14)另一端连接在定位框架(4)上。

4.如权利要求2所述的一种车门自动安装视觉引导定位抓具，其特征在于：所述吸盘部包括吸盘(15)和吸盘杆(16)，吸盘杆(16)通过一个固定架(17)安装在定位框架(4)上，固定架(17)上开有腰形槽(18)，通过螺栓穿过腰形槽(18)并旋紧在定位框架(4)上，实现固定架(17)与定位框架(4)的安装。

5.如权利要求2所述的一种车门自动安装视觉引导定位抓具，其特征在于：所述矫正防掉组件(3)还包括限位结构，用于对矫正防掉块(20)向内翻转的极限位置进行限位。

6.如权利要求5所述的一种车门自动安装视觉引导定位抓具，其特征在于：所述限位结构包括相配合的固定限位块(21)和活动限位块(22)，固定限位块(21)通过固定连接块固定安装在定位框架(4)上，活动限位块(22)安装在压臂(19)内侧，固定限位块(21)和活动限位块(22)之间通过V形限位槽和V形限位凸起配合进行限位。

7.如权利要求2所述的一种车门自动安装视觉引导定位抓具，其特征在于：所述压臂(19)驱动机构为摆臂气缸(23)，摆臂气缸(23)的缸体固定安装在定位框架(4)上，摆臂气缸(23)的输出端为气缸臂(24)，压臂(19)固定安装在气缸臂(24)上。

8.如权利要求2所述的一种车门自动安装视觉引导定位抓具，其特征在于：所述视觉相机组件(1)包括视觉相机单元(6)，所述视觉相机单元(6)通过相机连接组件安装在视觉框架(5)上，所述相机连接组件包括三根连接轴、两个连接块，三根连接轴两两相异面且分别为第一、第二、第三连接轴(9)，两个连接块分别为第一、第二连接块(11)，第一、第二连接轴(8)之间通过第一连接块(10)实现连接，第二、第三连接轴(9)之间通过第二连接块(11)实现连接，第一连接轴(7)安装在定位框架(4)上，视觉相机单元(6)安装在第三连接轴(9)上，各个连接轴与相应的连接块之间能进行轴向位置以及周向位置的调整和锁定。

9.如权利要求2所述的一种车门自动安装视觉引导定位抓具，其特征在于：所述定位框架(4)上设置的若干组吸附组件(2)包括两类，一类为固定式吸附组件(2)，另一类为活动式吸附组件(2)，固定式吸附组件(2)整体固定安装在定位框架(4)上，活动式吸附组件(2)整体活动安装在定位框架(4)上。

10.一种车门自动安装视觉引导定位抓具的使用方法，其特征在于：所述定位抓具为权利要求1至9任一项所述的定位抓具，设车门(25)与车身相连接的一端为连接端、另一端为自由端，所述使用方法按如下步骤依次进行：

步骤一、由定位机器人带动所述定位抓具运动至需要抓取的车门(25)旁，使得全部吸附组件(2)的吸盘部吸气至吸合车门(25)，待全部吸盘部均吸附车门(25)后，各组矫正防掉组件(3)开始动作带动各个矫正防掉块(20)向内翻转夹持住车门(25)的上下两端，完成取件；

步骤二、由定位机器人带动定位抓具携带车门(25)运动至车身拍照位，由视觉相机组件(1)对车身及车门(25)特征点进行拍照或扫描并计算车门(25)与车身坐标系偏差值，定位机器人根据接收到的坐标系偏差值带动车门(25)移动从而调整车门(25)相对车身的位置，直至车门运动至扣合的目标位置时，定位机器人停止运动；

步骤三、进行车身侧螺栓(26)预紧、车门侧螺栓(27)预松动作，由视觉相机组件(1)再次对车身及车门(25)特征点进行拍照或扫描并计算车门(25)与车身坐标系偏差值，定位机器人根据接收到的坐标系偏差值再次带动车门(25)移动从而调整车门(25)相对车身的位置，直至车门运动至安装的目标位置时，拧紧车身侧螺栓(26)和车门侧螺栓(27)；

步骤四、控制全部吸附组件(2)的吸盘部断气并吹气，然后控制部分或全部的吸附组件(2)的吸盘部再次吸气吸附车门(25)，由视觉相机组件(1)拍摄车门(25)与车身安装后的间隙面差，根据间隙面差判断车门(25)安装是否合格，之后再控制各组矫正防掉组件(3)开始动作带动各个矫正防掉块(20)向外翻转脱离车门(25)，各个吸附的吸盘部断气，定位机器人带动定位抓具离开。

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