一种大型零部件装箱定位装配装置及其定位装配方法与流程

本发明属于大型零部件装配技术领域，更具体地说，是涉及大型零部件装箱定位装配装置，本发明还涉及大型零部件装箱定位装配方法。

背景技术：

大型零部件(如大型轴类零部件等)是工业自动化生产线上一个重要装配任务，高精度、高可靠性的零部件的装配是保证产品质量的重要保障。目前，基于高定位精度夹具、基于视觉或基于柔顺装置等，已经开发了一些适用于零部件装配的自动化设备，但这些设备一般仅能应用于小型零部件的自动化装配。大型零部件的自动化装配问题一直是一个技术难题，由于相互配合的零部件和孔的长径比较大，使大型零部件的轴线方向与孔的轴线方向很难对齐重合，大型零部件与孔的轴线在长度方向的轻微不重合将导致装配干涉和失败，目前大型零部件装配主要采用人工方法进行装配，尚未有自动化的装配方法出现。现有大型零部件(如大型轴类零部件等)与孔的装配，主要由人工完成，对于长径比较大的大型零部件和孔，为了实现装配，一般通过外部夹具对零部件和孔系零部件分别进行初始定位，人工进行装配时，装配过程中根据力反馈或目视配合情况对大型零部件和孔系零部件进行微调，一般采用边调边装配的方式进行，采用这种方式进行装配存在装配效率低、装配质量不可靠、装配一致性差等严重缺陷，影响最终产品的质量。因此，现有的装配方式无法有效满足实际需求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种结构简单，能够对零部件箱体和待装零部件实现精准定位，使得装配前时能够使得零部件箱体和待装零部件的相对位姿自动调整到位，调整精度高、效率高，并且能够适用于不同的大型零部件的装配使用，通用性高，降低操作人员劳动强度的大型零部件装箱定位装配装置。

要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：

本发明为一种大型零部件装箱定位装配装置，大型零部件包括零部件箱体、待装零部件，所述的大型零部件装箱定位装配装置包括箱体检测部件、待装零部件检测部件、定向部件、控制部件，箱体检测部件、待装零部件检测部件分别与控制部件连接，所述的零部件箱体包括壳体和导轨，所述的箱体检测部件包括导轨端面检测部件ⅰ和导轨端面检测部件ⅱ，所述的待装零部件检测部件包括面结构光传感器ⅲ、线结构光传感器ⅰ和线结构传感器ⅱ，导轨端面检测部件ⅰ位于壳体一侧侧面，导轨端面检测部件ⅱ位于壳体另一侧侧面，所述的定向部件位于待装零部件下部，面结构光传感器位于待装零部件下部，线结构光传感器ⅰ位于待装零部件一侧下部，线结构传感器ⅱ位于待装零部件另一侧下部。

所述的零部件箱体的导轨位于壳体的壳体底面内，导轨从壳体一端延伸到壳体另一端。

所述的箱体检测部件的导轨端面检测部件ⅰ包括用于获取导轨一端端面三维数据的面结构光传感器ⅰ、用于固定并调整面结构光传感器ⅰ的位置的垫块ⅰ，用于提升或降低面结构光传感器ⅰ和垫块ⅰ的高度的升降机构ⅰ、用于承载和固定升降机构ⅰ的基板ⅰ。

所述的箱体检测部件的导轨端面检测部件ⅱ包括用于获取导轨另一端端面三维数据的面结构光传感器ⅱ、用于固定并调整面结构光传感器ⅱ的位置的垫块ⅱ，用于提升或降低面结构光传感器ⅱ和垫块ⅱ的高度的升降机构ⅱ、用于承载和固定升降机构ⅱ的基板ⅱ。

所述的待装零部件检测部件包括用于拍摄待装零部件下部的定向部件的配合平面以获取定向部件的三维数据的面结构光传感器ⅲ，用于获取待装零部件一侧表面轮廓数据的线结构光传感器ⅰ和用于获取待装零部件另一侧表面轮廓数据的线结构传感器ⅱ。

所述的定向部件设置为能够与壳体内的导轨配合，引导待装零部件沿着壳体同轴方向进行装配的结构。

所述的大型零部件装箱定位装配时，箱体检测部件设置为能够反馈导轨两侧端面三维数据给控制部件的结构，待装零部件检测部件设置为能够反馈定向部件的三维数据和待装零部件两端的面轮廓数据给控制部件的结构。

所述的大型零部件装箱定位装配装置还包括零部件箱体吊运机构和待装零部件吊运机构，控制部件接收到导轨两侧端面三维数据、定向部件的三维数据、待装零部件两端的面轮廓数据后，控制部件设置为能够通过待装零部件吊运机构调节待装零部件的水平位置，使得待装零部件的定向部件的配合平面与零部件箱体内的导轨的配合平面重合的结构。

本发明还涉及一种步骤简单，能够对零部件箱体和待装零部件实现精准定位，使得装配前时能够使得零部件箱体和待装零部件的相对位姿自动调整到位，调整精度高、效率高，并且能够适用于不同的大型零部件的装配使用，通用性高，降低操作人员劳动强度大型零部件装箱定位装配方法。

所述的大型零部件装箱定位装配方法的定位装配步骤为：

1)零部件箱体吊运机构吊装零部件箱体至其装配位置；

2)控制部件通过箱体检测部件的导轨端面检测部件ⅰ获取导轨一端端面三维数据，控制部件通过箱体检测部件的导轨端面检测部件ⅱ获取导轨另一端端面三维数据；

3)控制部件通过待装零部件检测部件获取定向部件的三维数据、获取待装零部件一侧表面轮廓数据、获取待装零部件另一侧表面轮廓数据；

4)控制部件接收到导轨两侧端面的三维数据、定向部件的三维数据、待装零部件两端的面轮廓数据后，控制部件通过待装零部件吊运机构调节待装零部件的水平位置，使得待装零部件的定向部件的配合平面与零部件箱体内的导轨的配合平面重合，然后进行大型零部件装箱。

所述的控制部件接收到导轨两侧端面的三维数据后，控制部件计算导轨的配合平面参数及方向数据；控制部件接收到定向部件的三维数据、待装零部件两端的面轮廓数据后，计算定向部件的配合平面的参数，计算待装零部件的轴线方向参数。

采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：

本发明所述的大型零部件装箱定位装配装置，针对大型零部件(如大型轴类零部件等)与孔的自动化装配问题，基于大型零部件与孔的装配的特点，提出一种全新的技术方案。为此，通过箱体检测部件对零部件箱体内的导轨的两端的端面三维数据的采集、通过待装零部件检测部件和定向部件对定向部件的三维数据、待装零部件两端的面轮廓数据的采集，然后反馈给控制部件，控制部件根据计算，当两者的相对位置存在偏差时，控制部件控制待装零部件吊运机构，调节待装零部件的水平位置，使得待装零部件的定向部件的配合平面与零部件箱体内的导轨的配合平面重合。这样，使得待装零部件能够方便、快捷、精确、省力实现向零部件箱体内的安装，实现自动化操作，有效解决大型零部件与孔的自动化装配问题，不再需要人工进行目测和调整，并且有效提高零部件装配质量和装配效率。本发明所述的大型零部件装箱定位装配装置，结构简单，能够对零部件箱体和待装零部件实现精准定位，使得装配前时能够使得零部件箱体和待装零部件的相对位姿自动调整到位，调整精度高、效率高，并且能够适用于不同的大型零部件的装配使用，通用性高，降低操作人员劳动强度。

附图说明

下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：

图1为本发明所述的大型零部件装箱定位装配装置的结构示意图；

图2为本发明所述的大型零部件装箱定位装配装置的零部件箱体和箱体检测部件的布置结构示意图；

图3为本发明所述的大型零部件装箱定位装配装置的零部件箱体和箱体检测部件的布置的局部放大结构示意图；

图4为本发明所述的大型零部件装箱定位装配装置的待装零部件和待装零部件检测部件的布置结构示意图；

图5为本发明所述的大型零部件装箱定位装配装置的待装零部件和待装零部件检测部件的布置的a部位的局部放大结构示意图；

附图中标记分别为：1、零部件箱体；2、待装零部件；3、箱体检测部件；4、待装零部件检测部件；5、定向部件；6、控制部件；7、壳体；8、导轨；9、导轨端面检测部件ⅰ；10、导轨端面检测部件ⅱ；11、面结构光传感器；12、线结构光传感器ⅰ；13、线结构传感器ⅱ；14、壳体底面；15、面结构光传感器ⅰ；16、垫块ⅰ；17、升降机构ⅰ；18、基板ⅰ。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：

如附图1-附图5所示，本发明为一种大型零部件装箱定位装配装置，大型零部件包括零部件箱体1、待装零部件2，所述的大型零部件装箱定位装配装置包括箱体检测部件3、待装零部件检测部件4、定向部件5、控制部件6，箱体检测部件3、待装零部件检测部件4分别与控制部件6连接，所述的零部件箱体1包括壳体7和导轨8，所述的箱体检测部件3包括导轨端面检测部件ⅰ9和导轨端面检测部件ⅱ10，所述的待装零部件检测部件4包括面结构光传感器ⅲ11、线结构光传感器ⅰ12和线结构传感器ⅱ13，导轨端面检测部件ⅰ9位于壳体7一侧侧面，导轨端面检测部件ⅱ10位于壳体7另一侧侧面，所述的定向部件5位于待装零部件2下部，面结构光传感器11位于待装零部件2下部，线结构光传感器ⅰ12位于待装零部件2一侧下部，线结构传感器ⅱ13位于待装零部件2另一侧下部。上述结构，针对大型零部件(如大型轴类零部件等)与孔的自动化装配问题，基于大型零部件与孔的装配的特点，提出一种全新的技术方案。为此，通过箱体检测部件3对零部件箱体内的导轨8(用于安装待装零部件2)的两端的端面三维数据的采集、通过待装零部件检测部件4和定向部件5对定向部件6的三维数据、待装零部件2两端的面轮廓数据的采集，然后反馈给控制部件6，控制部件根据计算，当两者的相对位置存在偏差时，控制部件控制待装零部件吊运机构，调节待装零部件2的水平位置，使得待装零部件2的定向部件5的配合平面与零部件箱体1内的导轨8的配合平面重合。这样，使得待装零部件2能够方便、快捷、精确、省力实现向零部件箱体内的安装，实现自动化操作，有效解决大型零部件与孔的自动化装配问题，不再需要人工进行目测和调整，并且有效提高零部件装配质量和装配效率。本发明所述的大型零部件装箱定位装配装置，结构简单，能够对零部件箱体和待装零部件实现精准定位，使得装配前时能够使得零部件箱体和待装零部件的相对位姿自动调整到位，调整精度高、效率高，并且能够适用于不同的大型零部件的装配使用，通用性高，降低操作人员劳动强度。

所述的零部件箱体1的导轨8位于壳体7的壳体底面14内，导轨7从壳体8一端延伸到壳体8另一端。上述结构，零部件箱体内设置导轨，在待装零部件2安装到零部件箱体内后，导轨用以承载容纳大型零部件。安装待装零部件2时，待装零部件2从零部件箱体一侧进入，因此，装配前需要对待装零部件2和零部件箱体1的各自位置和相对对位的调整，从而在装配过程消除干涉，保障零部件不会受损。

所述的箱体检测部件3的导轨端面检测部件ⅰ9包括用于获取导轨8一端端面三维数据的面结构光传感器ⅰ15、用于固定并调整面结构光传感器ⅰ15的位置的垫块ⅰ16，用于提升或降低面结构光传感器ⅰ15和垫块ⅰ16的高度的升降机构ⅰ17、用于承载和固定升降机构ⅰ17的基板ⅰ18。所述的箱体检测部件3的导轨端面检测部件ⅱ10包括用于获取导轨8另一端端面三维数据的面结构光传感器ⅱ、用于固定并调整面结构光传感器ⅱ的位置的垫块ⅱ，用于提升或降低面结构光传感器ⅱ和垫块ⅱ的高度的升降机构ⅱ、用于承载和固定升降机构ⅱ的基板ⅱ。所述的待装零部件检测部件4包括用于拍摄待装零部件2下部的定向部件5的配合平面以获取定向部件5的三维数据的面结构光传感器ⅲ11，用于获取待装零部件2一侧表面轮廓数据的线结构光传感器ⅰ12和用于获取待装零部件2另一侧表面轮廓数据的线结构传感器ⅱ13。上述结构，通过箱体检测部件3、待装零部件检测部件4、定向部件5分别采集需要的数据，以及分别向控制部件6反馈数据，控制部件会进行对比，然后根据零部件箱体1、待装零部件2的相对位置的差，控制部件再控制待装零部件吊运机构动作，调节待装零部件2的水平位置，使得待装零部件2的定向部件5的配合平面与零部件箱体1内的导轨8的配合平面重合，满足装配需求。

所述的定向部件5设置为能够与壳体7内的导轨8配合，引导待装零部件2沿着壳体7同轴方向进行装配的结构。所述的大型零部件装箱定位装配时，箱体检测部件3设置为能够反馈导轨8两侧端面三维数据给控制部件6的结构，待装零部件检测部件4设置为能够反馈定向部件6的三维数据和待装零部件2两端的面轮廓数据给控制部件6的结构。所述的大型零部件装箱定位装配装置还包括零部件箱体吊运机构和待装零部件吊运机构，控制部件6接收到导轨8两侧端面三维数据、定向部件6的三维数据、待装零部件2两端的面轮廓数据后，控制部件6设置为能够通过待装零部件吊运机构调节待装零部件2的水平位置，使得待装零部件2的定向部件5的配合平面与零部件箱体1内的导轨8的配合平面重合的结构。上述结构，根据箱体检测部件3、待装零部件检测部件4、定向部件5分别采集需要的数据，以及分别向控制部件6反馈的数据，能够自动调整位置，满足装配需求。在装配过程中，一次调节到位，不会出现因为大型零部件的轴向和孔(即零部件箱体的导轨的轴向)轴向不重合而导致的装配干涉问题。

本发明还涉及一种步骤简单，能够对零部件箱体和待装零部件实现精准定位，使得装配前时能够使得零部件箱体和待装零部件的相对位姿自动调整到位，调整精度高、效率高，适用于不同的大型零部件的装配使用，通用性高，降低操作人员劳动强度大型零部件装箱定位装配方法。所述的大型零部件装箱定位装配方法的定位装配步骤为：

1)零部件箱体吊运机构吊装零部件箱体1至其装配位置；

2)控制部件6通过箱体检测部件3的导轨端面检测部件ⅰ9获取导轨8一端端面三维数据(三维点云数据)，控制部件6通过箱体检测部件3的导轨端面检测部件ⅱ获取导轨8另一端端面三维数据；

3)控制部件6通过待装零部件检测部件4获取定向部件5的三维数据、获取待装零部件2一侧表面轮廓数据、获取待装零部件2另一侧表面轮廓数据；

4)控制部件6接收到导轨8两侧端面的三维数据、定向部件6的三维数据、待装零部件2两端的面轮廓数据后，控制部件6通过待装零部件吊运机构调节待装零部件2的水平位置，使得待装零部件2的定向部件5的配合平面与零部件箱体1内的导轨8的配合平面重合，然后进行大型零部件装箱。

所述的控制部件6接收到导轨8两侧端面的三维数据后，控制部件6计算导轨7的配合平面参数及方向数据；控制部件6接收到定向部件6的三维数据、待装零部件2两端的面轮廓数据后，计算定向部件5的配合平面的参数，计算待装零部件2的轴线方向参数。

本发明所述的大型零部件装箱定位装配装置，针对大型零部件(如大型轴类零部件等)与孔的自动化装配问题，基于大型零部件与孔的装配的特点，提出一种全新的技术方案。为此，通过箱体检测部件对零部件箱体内的导轨的两端的端面三维数据的采集、通过待装零部件检测部件和定向部件对定向部件的三维数据、待装零部件两端的面轮廓数据的采集，然后反馈给控制部件，控制部件根据计算，当两者的相对位置存在偏差时，控制部件控制待装零部件吊运机构，调节待装零部件的水平位置，使得待装零部件的定向部件的配合平面与零部件箱体内的导轨的配合平面重合。这样，使得待装零部件能够方便、快捷、精确、省力实现向零部件箱体内的安装，实现自动化操作，有效解决大型零部件与孔的自动化装配问题，不再需要人工进行目测和调整，并且有效提高零部件装配质量和装配效率。本发明所述的大型零部件装箱定位装配装置，结构简单，能够对零部件箱体和待装零部件实现精准定位，使得装配前时能够使得零部件箱体和待装零部件的相对位姿自动调整到位，调整精度高、效率高，并且能够适用于不同的大型零部件的装配使用，通用性高，降低操作人员劳动强度。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。