高精密多轴联动三维微焊接机器人的制作方法

文档序号:11118969阅读:来源:国知局

技术特征:

1.高精密多轴联动三维微焊接机器人,整机采用标准台式机器人结构,其特征在于,支架上设置有高精密机器视觉定位系统、高性能石墨材料超导焊接系统、高精密超微点胶系统,工作台面上安装有三维立体旋转台,高精密直驱传动系统、中央控制系统相互连接并设置在机器人内部,连接至操作面板;

所述的三维立体旋转平台包含工作台面、W轴伺服电机、三维旋转台、Y轴伺服电机、U轴伺服电机,工作台面固定在三维旋转台的上端,且三维旋转台的U轴方向安装有U轴伺服电机;三维旋转台的Y轴方向安装有Y轴伺服电机;三维旋转台的W轴方向安装有W轴伺服电机;所述的U轴伺服电机、Y轴伺服电机、W轴伺服电机分别通过伺服控制器与焊锡机器人的中央控制系统连接;所述的U轴伺服电机的初始旋转角度为45°;

所述的高精密机器视觉定位系统包含监视系统、图像处理系统、高精度工业相机、高精密工业镜头、LED光源,高精密工业镜头连接在高精度工业相机的下端,且高精密工业镜头的端部设置有LED光源;高精度工业相机与图像处理系统连接,图像处理系统与监视系统连接;所述的高精密工业镜头和高精度工业相机通过锁定旋钮连接在一起;

所述的高性能石墨材料超导焊接系统包含温控系统、石墨材料超导焊接头、精密焊齿,石墨材料超导焊接头连接高精密直驱传动系统,且石墨材料超导焊接头连接温控系统,所述的石墨材料超导焊接头采用性能优异的超导石墨材料制成,根据待焊接元器件PIN脚的结构,加工成与之相对应的精密焊齿;

所述的高精密超微点胶系统包含气动机构、点锡膏针头,点锡膏针头与气动机构连接,气动机构与高精密直驱传动系统连接,所述的点锡膏针头为高强度不锈钢合金材料制作成单PIN脚或多PIN脚集成型点胶头;点锡膏针头将焊锡膏精准地输送到待焊接工件上,单针针头对元器件PIN脚进行逐个点锡膏;多针针头对元器件所有PIN脚进行一次性点锡膏;所述的气动机构的主要部件为气缸。

2.根据权利要求1所述的高精密多轴联动三维微焊接机器人,其特征在于,所述的三维立体旋转台用于安装加工工件,整个平台通过独立的高精密直驱传动系统,进行水平Y轴前后方向的运动;为了能适应不同角度的元器件PIN脚与PCB板或软基板焊盘之间的精密焊接,整个平台还通过独立的高精密直驱传动系统,进行水平W轴方向的360度旋转运动和垂直U轴方向的360度旋转运动,使得元器件PIN脚与PCB板或软基板焊盘或焊接点与高性能石墨材料超导焊接系统、高精密超微点胶系统始终处于最佳的接触平面。

3.根据权利要求1所述的高精密多轴联动三维微焊接机器人,其特征在于,所述的高精密直驱传动系统采用伺服直驱传动结构,由伺服控制器和伺服电机组成,对高精密超微点胶系统、高性能石墨材料超导焊接系统、高精密机器视觉定位系统、三维旋转平台进行完全独立的精密伺服直接驱动,通过中央控制系统控制伺服控制器,伺服控制器控制伺服电机,伺服电机带动X、Y、Z、U、W五轴的运行,使高性能石墨材料超导焊接系统、高精密超微点胶系统、高精密机器视觉定位系统、三维立体旋转台设备协调运行,协作完成工件焊接的整个过程。

4.根据权利要求1所述的高精密多轴联动三维微焊接机器人,其特征在于,所述的所述的中央控制系统采用PLC控制,独立设计人性化的作业界面,对整机及各个分系统进行统一的协调和管理,通过对X轴、Y轴、Z轴、U轴、W轴的联动控制和其他系统整合控制,实现全自动智能化控制目的。

5.根据权利要求1所述的高精密多轴联动三维微焊接机器人,其特征在于,所述的高精密机器视觉定位系统用于对工件的精准定位与追踪,整个系统可以通过独立的高精密直驱传动系统,进行水平X轴左右方向的运动和垂直Z轴上下方向的运动,通过高清摄像头对工件进行光学照相,经过系统软件的运算与对位,对工件进行精准定位,并自动进行持续的追踪与调准,确保在连续加工的过程中,工件与高性能石墨材料超导焊接系统、高精密超微点胶系统始终处于最佳的接触平面,确保点锡膏与焊接的精度始终保持在最佳状态。

6.根据权利要求1所述的高精密多轴联动三维微焊接机器人,其特征在于,所述的高性能石墨材料超导焊接系统用于元器件PIN脚与PCB板或软基板焊盘的焊接,整个系统可以通过独立的高精密直驱传动系统,进行水平X轴左右方向的运动和垂直Z轴上下方向的运动,在高精密机器视觉定位系统的配合下,对元器件PIN脚和PCB板或软基板焊盘进行精密焊接。

7.根据权利要求1所述的高精密多轴联动三维微焊接机器人,其特征在于,所述的高精密超微点胶系统用于点锡膏,将焊锡膏点在元器件PIN脚和PCB板或软基板的焊盘上,整个系统通过独立的高精密直驱传动系统,进行水平X轴左右方向的运动和垂直Z轴上下方向的运动,在高精密机器视觉定位系统的配合下,对元器件PIN脚和PCB板或软基板焊盘进行精密点锡膏。

8.高精密多轴联动三维微焊接机器人,其特征在于,它的工作流程为:

步骤一、将待焊接的工件安装在三维立体旋转平台的工件安装板上,连接好自动上料及自动下料装置,做好焊接前的准备工作;

步骤二、对机器进行初始参数设置,例如工件尺寸、坐标、间距、数量、位置参数、温度参数、气压参数、角度参数、焊接速度;

步骤三、设置完毕,按下自动启动按钮,机器开始自动运行,三维立体旋转台开始动作,U、W轴旋转,将待焊接工件输送并微调到参数设置的指定位置;

步骤四、高精度机器视觉定位系统开始工作,在三维立体旋转台控制系统的配合下,对待焊接工件进行定位拍照:

工件平面定位拍照:高精密机器视觉定位系统X轴、三维旋转平台Y轴先运行到平面定位拍照的预设位置,然后高精密机器视觉定位系统Z轴再运行到平面定位拍照的预设位置,开始对工件进行平面定位拍照,根据高精密高精密机器视觉定位系统测算出来的偏差值,三维立体旋转平台W轴转动,对旋转台上工件水平位置进行精准微调,完成平面定位拍照;

工件斜面定位拍照:首先三维立体旋转平台U轴旋转运行,使旋转台翻转到预设的角度,预设角度为45°,然后高精密机器视觉定位系统X轴、三维立体旋转平台Y轴运行到斜面定位拍照的预设位置,最后高精密机器视觉定位系统Z轴再运行到斜面定位拍照的预设位置,开始对工件进行斜面定位拍照,根据高精密高精密机器视觉定位系统测算出来的偏差值,高精密机器视觉定位系统X轴、三维立体旋转平台Y轴运行,对旋转台上工件垂直角度位置及水平位置进行精准微调,完成斜面定位拍照;

步骤五、定位拍照完毕,高精密超微点胶系统开始工作,高精密超微点胶系统X轴、三维立体旋转平台Y轴运行到点锡膏的预设位置,打开气缸或电缸将点锡针头输送到待焊接工件指定位置,然后高精密超微点胶系统Z轴平滑运行至点锡预设位置,开始点锡膏;点锡膏结束后,关闭气缸或电缸,高精密超微点胶系统Z轴运行至指定等待位置;

步骤六、点锡膏完毕,高性能石墨材料超导焊接系统开始工作,高性能石墨材料超导焊接系统X轴、三维立体旋转平台Y轴运行到焊接的指定位置,高性能石墨材料超导焊接系统Z轴平滑运行至预设焊接位置,开始焊接;焊接结束,高性能石墨材料超导焊接系统Z轴运行至指定等待位置;

步骤七、一个元器件焊接完毕,继续焊接下一个元器件,运行过程重复步骤四到步骤六的动作,直至一个工件上的全部元器件焊接结束;所有系统的Z轴、X轴运行至原点,三维立体旋转平台的Y轴也运行至原点,启动自动下料和上料系统,机器自动下料,并重新自动上料,继续完成下一个工件的焊接。

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