一种实现飞行器隔热片自动抓取和精准贴合的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于数字化装配领域，具体来说是一种适用于飞飞行器隔热片自动抓取和精准贴合的装置及其方法，用以提高装配效率和装配质量。
【背景技术】
[0002]自动贴片装置已经在电子产品生产加工领域中有一定的应用。目前，常用的自动化贴片装置包括:机械系统、视觉系统和控制系统。专利CN 103152994A发明了一种多吸嘴同步吸贴的高效贴头，该贴头包括上下运动的垂直运动驱动机构及驱动吸贴模组作水平线性运动的水平运动驱动机构，吸贴模组与水平运动驱动结构连接，弥补现有贴片机采用的都是单一吸嘴吸贴形式的缺陷，实现对PCB板的芯片贴装、效率高、互换性好；专利CN103717006A发明了一种高精度贴片头装置，包括贴片头框架和多个贴片头机构，解决了现有贴片机的贴片头工作效率较低，贴装精度、稳定性和可靠性不高的问题。现有的关于自动抓取贴片的专利集中在电子产品生产领域，其功能单一，精度的保证主要依靠机械装置的往复运动实现，即主要依靠传动机构的重复定位精度，缺乏一定的柔性和适应度。而飞行器隔热片尺寸大、形状多样、精度要求高，现行的设备及其方法无法满足自动抓取贴合的精度要求。
【发明内容】
[0003]为解决飞行器隔热片抓取贴合中存在的问题，本发明通过分析隔热片的特征，结合机器人，提供一种实现飞行器隔热片自动抓取和精准贴合的方法，采用自动化控制方式实现了隔热片、隔热片放置区域、待贴片位置的点位找正，以及法向调平、隔热片柔性夹持、工作轨迹规划、数控代码生成等功能。从而实现高速飞行器表面隔热片的自动抓取及精准贴合，提高贴片的位置精度和稳定性，从而满足设计要求，同时可以降低工人劳动强度，实现了飞行器隔热片抓取贴合自动化、一体化。
[0004]本发明的技术方案为:
[0005]所述一种实现飞行器隔热片自动抓取和精准贴合的装置，其特征在于:包括外框模块、主轴模块、法向调平模块、视觉找正模块、压力检测模块、吸盘组模块；外框模块用于安装其余模块；主轴模块包括直线电机，直线电机实现沿贴片轴线的直线进给，并提供贴片所需的拉压力；法向调平模块包括四个分布在直线电机轴线周围的激光测距传感器，法向调平模块实现主轴模块轴线与待抓取隔热片法向平行以及主轴模块轴线与待贴片区域表面法向平行；视觉找正模块包括视觉相机和配套光源，视觉找正模块实现不同形状隔热片中心位置找正和待贴片区域位置识别；压力检测模块安装在主轴模块与吸盘组模块之间，压力检测模块通过压力传感器监测并反馈贴片压力；吸盘组模块采用真空吸盘实现抓取隔热片。
[0006]进一步的优选方案，所述一种实现飞行器隔热片自动抓取和精准贴合的装置，其特征在于:四个激光测距传感器向内倾斜锥度安装，使激光与直线电机轴线存在夹角。
[0007]进一步的优选方案，所述一种实现飞行器隔热片自动抓取和精准贴合的装置，其特征在于:外框模块包括法兰盘和围框，法兰盘一端与外部机器人固定连接，另一端固定连接围框上端；视觉找正模块固定安装在围框一侧，法向调平模块安装在围框下端；围框内部固定有电机安装板，直线电机安装在电机安装板上，且直线电机轴线与法兰盘轴线共线。
[0008]进一步的优选方案，所述一种实现飞行器隔热片自动抓取和精准贴合的装置，其特征在于:压力检测模块包括压力传感器，压力传感器两端通过安装套筒分别与直线电机主轴以及吸盘组模块连接。
[0009]进一步的优选方案，所述一种实现飞行器隔热片自动抓取和精准贴合的装置，其特征在于:吸盘组模块包括安装支架、吸盘安装板和真空吸盘；安装支架与压力检测模块下侧安装套筒连接，吸盘安装板固定在安装支架上，若干真空吸盘固定在吸盘安装板上，且中间位置吸盘的轴线与直线电机主轴轴向重合。
[0010]利用上述装置，实现飞行器隔热片自动抓取和精准贴合方法，其特征在于:包括以下步骤:
[0011]步骤1:对四个激光测距传感器组成的传感器系统进行标定:四个激光测距传感器的测量中心组成一个矩形平面，测量矩形平面长度和宽度；对视觉找正模块与主轴模块进行标定:测量视觉相机中心与直线电机主轴轴线的相对距离；
[0012]步骤2:控制主轴模块运行至零点位置，并由机器人带动外框模块移动到隔热片放置工位；视觉找正模块工作，测量出隔热片的整体轮廓，得到隔热片中心点，并计算出隔热片中心点与视觉相机中心的偏差值；依据隔热片中心点与视觉相机中心的偏差值，控制机器人带动外框模块移动，使隔热片中心点与视觉相机中心重合；根据步骤1标定的视觉相机中心与直线电机主轴轴线的相对距离，控制机器人带动外框模块移动，使隔热片中心点与直线电机主轴轴线重合；
[0013]步骤3:法向调平模块工作，四个激光测距传感器测得激光测距传感器测量中心与隔热片距离；根据四个激光测距传感器测量中心与隔热片距离，以及步骤1标定的矩形平面长度、宽度，计算得到法向角度补偿量，并根据法向角度补偿量控制机器人调整位姿，使直线电机主轴轴线与隔热片表面法向平行；
[0014]步骤4:直线电机驱动吸盘组模块沿轴线进给，并通过压力传感器实时检测压力值，当检测的吸盘与隔热片接触压力达到设计要求时，直线电机停止进给，吸盘真空系统启动，当真空度满足要求后，直线电机带动吸盘组模块返回零点位置；
[0015]步骤5:机器人带动外框模块移动到飞行器待贴片区域；视觉找正模块工作，测量出待贴片区域的整体轮廓外形，得到待贴片区域中心点，并计算出待贴片区域中心点与视觉相机中心的偏差值；依据待贴片区域中心点与视觉相机中心的偏差值，控制机器人带动外框模块移动，使待贴片区域中心点与视觉相机中心重合；根据步骤1标定的视觉相机中心与直线电机主轴轴线的相对距离，控制机器人带动外框模块移动，使待贴片区域中心点与直线电机主轴轴线重合；
[0016]步骤6:法向调平模块工作，四个激光测距传感器测得激光测距传感器测量中心与待贴片区域距离；根据四个激光测距传感器测量中心与待贴片区域距离，以及步骤1标定的矩形平面长度、宽度，计算得到法向角度补偿量，并根据法向角度补偿量控制机器人调整位姿，使直线电机主轴轴线与待贴片区域表面法向平行；
[0017]步骤7:直线电机驱动吸盘组模块沿轴线进给，并通过压力传感器实时检测压力值，当检测的隔热片与飞行器待贴片区域接触压力达到设计要求时，直线电机停止进给，当隔热片与飞行器固定后，关闭吸盘真空系统，吸盘与隔热片分离，直线电机带动吸盘组模块返回零点位置。
[0018]有益效果
[0019]本发明具有的优点如下:
[0020]1、通过视觉找正模块可以准确找寻隔热片中心及待贴片区域中心，实现了隔热片与机身的精准贴合，保证了所有隔热片贴合的位置精度，减少了贴合累积误差。
[0021]2、通过法向调平模块实现了电机轴线、吸盘中心与隔热片曲面法向精确重合，使拉压力始终与隔热片法向重合，保证了贴片及粘附检测时力方向始终与隔热片外表面垂直。
[0022]3、压力检测模块可以实时检测电机轴向方向的力，并实时反馈给控制系统，从而实现电机加载精准闭环控制，实现了贴片时力的实时监测，使其达到设计要求。
[0023]4、吸盘组模块可以根据需求进行吸盘直径、数量及位置的柔性设计与调整，实现了不同尺寸、不规则形状的隔热片的抓取，使用方便。
[0024]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。