一种基于实时图像处理的自动螺旋装配到位检测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于实时图像处理的自动螺旋装配到位检测系统，其包括工控机、摄像机、固高运动控制卡、电气柜、扭矩传感器、信号处理模块、步进电机、汽缸、底桌、快速卡紧装置，直线导轨、卡爪、联轴器、减速器；其中固高运动控制卡通过PCI总线与工控机连接，并一起安装在电气柜上，摄像机与工控机连接，扭矩传感器、信号处理模块、步进电机、汽缸等与固高运动控制卡相互连接，摄像机、扭矩传感器、滑动座、步进电机、汽缸、快速卡紧装置，直线导轨、卡爪、滑动座、联轴器、减速器设备通过辅助装置固定在底桌上，该自动装配系统具有高精度的图像识别能力和高灵敏的扭矩传感器，保证了装配的精度，避免人为通过肉眼判断的不准确性。
【专利说明】
一种基于实时图像处理的自动螺旋装配到位检测系统
技术领域
[0001 ]本实用新型属于自动化机械装配领域，具体涉及一种基于实时图像处理的自动螺旋装配到位检测系统，还涉及一种自动螺旋装配设备。
【背景技术】
[0002]螺旋装配是机械领域中最常见的一种装配方式，对于标准件经常使用扳手工具人工装配即可，但对于非标准件来说，经常伴随着一些特殊技术要求，使得人工装配难度很大，而且装配很不容易达到所要求的精度，在工作中，有一种机械机构中使用螺旋装配方式连接，来使设备达到密封效果，采用人工装配，很难达到要求的精度。
【实用新型内容】
[0003]为了解决上述存在的问题，本实用新型提供一种基于实时图像处理的自动螺旋装配到位检测系统，还提供一种自动螺旋装配设备，该设备可以对不同型号的机械结构进行装配。
[0004]本实用新型是通过以下技术方案实现:
[0005]基于实时图像处理的自动螺旋装配到位检测系统，其特征在于:该系统包括工控机、摄像机、固高运动控制卡、电气柜、扭矩传感器、信号处理模块、步进电机、汽缸、底桌、快速卡紧装置，直线导轨、卡爪、联轴器、减速器;其中固高运动控制卡通过PCI总线与工控机连接，并一起安装在电气柜上，摄像机通过网线与工控机连接，扭矩传感器、信号处理模块、步进电机、汽缸等与固高运动控制卡相互连接，摄像机、扭矩传感器、滑动座、步进电机、汽缸、快速卡紧装置，直线导轨、卡爪、滑动座、联轴器、减速器等设备通过辅助装置固定在底桌上。
[0006]作为本实用新型的进一步优化方案，所述快速卡紧装置分为固定部分和移动部分，移动部分根据需要卡紧物体型号的不同，可沿导轨移动，以调节卡紧装置的长度适应型号之间的差异。
[0007]作为本实用新型的进一步优化方案，所述卡爪根据安装物体型号不同也有不同型号，但是不同型号卡爪均可以与扭矩传感器一端的轴以键连接的形式连接，连接采用间隙配合，可以方便随时拆卸以更换型号。
[0008]作为本实用新型的进一步优化方案，所述扭矩传感器、减速器、步进电机等均固定在滑动座上，汽缸可推动滑动座沿导轨移动。
[0009]作为本实用新型的进一步优化方案，所述摄像机固定在底桌上的卡爪附近，可实时观察和判断装配情况。
[0010]作为本实用新型的进一步优化方案，所述信号处理模块与扭矩传感器连接，可将扭矩传感器的电流信号转变为电压信号。
[0011]本实用新型自动装配的原理是:上位工控机运行LabVIEW 2012环境下开发的自动装配系统，程序中基于摄像机采集的实时图像进行间隙识别和扭矩传感器的信号变化，通过固高运动控制卡，向步进电机发送所需脉冲和控制汽缸前进或者后退，实现自动装配功會K。
[0012]本实用新型的有益效果是:通过具有高精度的图像识别能力和高灵敏的扭矩传感器，保证了装配的精度，避免人为通过肉眼判断的不准确性。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型自动螺旋装配设备的示意图；
[0014]图2是本实用新型电气功能图；
[0015]图中:1、底桌;2、移动卡紧装置;3、被卡壳体;4、固定卡紧装置;5、摄像机;6、壳体封头;7、卡爪;8、扭矩传感器;9、联轴器；10、减速器；11、步进电机；12、汽缸；13、直线导轨；14、滑动座；15、电气柜；16、工控上位机;17、PCI总线；18、固高运动控制卡；19、电机驱动器；20、摄像机;21、信号处理模块;22、扭矩信号波形图观察区；23、图像信号实时观察和处理区；24、型号选择按钮;25、边界选择按钮;26、运行方式按钮。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，自动螺旋装配设备主要包括底桌1、快速卡紧装置、摄像机5、卡爪7、扭矩传感器8、联轴器9、减速器10、步进电机11、汽缸12、直线导轨13、滑动座14;所述快速卡紧装置可卡住不同型号的的被卡壳体3，由步进电机11经过减速器10等将动力可传递到卡爪7，带动卡爪7旋转，再由气缸12推动滑动座14，卡爪7可与壳体封头6啮合，带动壳体封头6旋转，最后实现将壳体封头6旋入被卡壳体3中，摄像机20在旋入过程中实时采集图像。
[0017]在图2中，摄像机20将采集回来的图像传输到上位工控机16上，和扭矩传感器8采集的信号经过信号处理模块通过固高运动控制卡18也将信号传入上位工控机16，工控机16上运行LabVIEW 2012环境下开发的自动装配系统，该系统程序界面主要设置扭矩信号波形图观察区，可观察实时检测的扭矩信号；图像信号实时观察和处理区，可识别被安装物体的安装情况，并作出判断，发送控制信号；型号选择按钮24，有三种型号可选;边界选择按钮25，有三种边界可选，壳体刻线、壳体边界和安装封头边界，其中壳体边界和安装封头边界可判断两个物体的轴向间隙;运行方式按钮26，分为手动和自动。
[0018]整套系统的运行是经过人工卡紧被卡壳体，将封头预装在卡爪上之后，就无需在现场人工操作，将装配工作交给远端的控制程序，程序的主要步骤是，基于图像处理，通过边界选择按钮分别识别出被卡壳体的壳体刻线，壳体边界和壳封头的边界，得到轴向间隙，当三种边界被识别获取之后，点击自动运行按钮，程序可以自动控制步进电机和气缸自动运行，在自动运行过程中，首先由轴向间隙作为控制信号控制电机与汽缸，当间隙达到某一设置范围内时，将转变控制信号，控制信号为图像识别的壳体上的刻线与封头上的刻线是否对齐，还有扭矩传感器信号，其中扭矩信号作为报警信号，如果有意外情况，扭矩超过所设定的安全值时，电机会停止，汽缸会后退，而在正常情况下，即当刻线对齐时，步进电机停止运转，气缸退后，即安装完毕，
[0019]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点，与现有的人工操作相比，本实用新型具有高精度的图像识别能力和高灵敏的扭矩传感器，保证了装配的精度，避免人为通过肉眼判断的不准确性，并在装配过程中实现无人操作，减轻工人操作强度，提高工作效率。
【主权项】
1.一种基于实时图像处理的自动螺旋装配到位检测系统，其特征在于:该系统包括工控机、摄像机、固高运动控制卡、电气柜、扭矩传感器、信号处理模块、步进电机、汽缸、底桌、快速卡紧装置，直线导轨、卡爪、联轴器、减速器;其中固高运动控制卡通过PCI总线与工控机连接，并一起安装在电气柜上，摄像机通过网线与工控机连接，扭矩传感器、信号处理模块、步进电机、汽缸均与固高运动控制卡相互连接，摄像机、扭矩传感器、滑动座、步进电机、汽缸、快速卡紧装置，直线导轨、卡爪、滑动座、联轴器、减速器均通过辅助装置固定在底桌上。2.根据权利要求1所述的基于实时图像处理的自动螺旋装配到位检测系统，其特征在于:所述快速卡紧装置分为固定部分和移动部分，移动部分根据需要卡紧物体型号的不同，可沿导轨移动，以调节卡紧装置的长度适应型号之间的差异。3.根据权利要求1所述的基于实时图像处理的自动螺旋装配到位检测系统，其特征在于:所述卡爪根据安装物体型号不同也有不同型号，但是不同型号卡爪均可以与扭矩传感器一端的轴以键连接的形式连接，连接采用间隙配合，可以方便随时拆卸以更换型号。4.根据权利要求1所述的基于实时图像处理的自动螺旋装配到位检测系统，其特征在于:所述扭矩传感器、减速器、步进电机均固定在滑动座上，汽缸可推动滑动座沿导轨移动。5.根据权利要求1所述的基于实时图像处理的自动螺旋装配到位检测系统，其特征在于:所述摄像机固定在底桌上的卡爪附近，可实时观察和判断装配情况。6.根据权利要求1所述的基于实时图像处理的自动螺旋装配到位检测系统，其特征在于:所述信号处理模块与扭矩传感器连接，可将扭矩传感器的电流信号转变为电压信号。
【文档编号】G05B19/04GK205629911SQ201620311917
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月7日
【发明人】孟瑞锋, 刘志刚, 宋晓娟, 徐刚, 周洁, 程海英, 王州博, 马小康, 崔昭霞
【申请人】内蒙古工业大学