一种涂胶方法及新能源电驱动端盖涂胶设备与流程

1.本发明涉及自动涂胶技术领域，具体涉及一种涂胶方法及新能源电驱动端盖涂胶设备。


背景技术：

2.涂胶是生产过程中的一项重要环节，影响着产品的密封性和紧固性，尤其是在汽车的减速器壳体、电驱动端盖上，是衡量产品质量的重要指标之一。目前涂胶方案大多采用人工气动点胶、人工补胶或多轴伺服机构自动涂胶来实现。人工气动点胶、人工补胶，即通过人工使用气动胶枪对产品进行涂胶，用人工来判断胶条是否合格并进行补胶，该方式节拍长、人工成本高且胶条不稳定，因此伺服机构自动涂胶在工业生产上应用广泛。
3.目前的自动涂胶机在工作前，大都需要操作人员先对出胶宽度进行校准，具体操作是将厚度非常薄(0.2mm)的工装放置在零件上表面，在操作界面上运行胶宽校准程序，经过多次的调整完成对出胶宽度校准，再开始涂胶作业，当然还有点胶针头起始点位置校准等准备工作。由于实际生产情况复杂，人工校准工作需要充足的校准样本才能保证准确度，耗时较长，另外一种产品一般只在开始时进行一次人工校准工作，随着设备的运行涂胶针头等部件会出现磨损，导致在相同的初始工艺参数设定情况下，涂胶产品的质量会不断波动变化，难以保证胶条的质量。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种涂胶方法及新能源电驱动端盖涂胶设备，利用视觉识别技术，在每个产品涂胶初始阶段，自动实现胶宽调整，节省人工胶宽校准时间，也提高涂胶的质量。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供一种涂胶方法，包括如下步骤：
6.步骤一：对涂胶设备进行工艺参数初始化配置；
7.步骤二：将待涂胶的产品输送并定位到涂胶工位上，移动涂胶针头开始涂胶，涂抹设定长度的一段胶条后，停止涂胶；
8.步骤三：通过视觉识别获得当前段胶条的胶宽；
9.步骤四：判断所述胶宽是否合格，若合格则继续涂胶完成涂胶作业，若不合格，则根据所述胶宽对所述涂胶设备进行工艺参数适应性调整，再继续涂抹设定长度的下一段胶条，并停止涂胶，跳转至步骤三；
10.步骤五：对整个胶条进行视觉识别，并获得整个胶条与标准胶条的相似度，若所述相似度低于设定相似值，则报警，若所述相似度不低于设定相似值，则将已完成涂胶的产品输送到下一工位。
11.其中，设备的工艺参数包括：指导涂胶针头在产品上运动的涂胶轨迹、涂胶起点、涂胶终点，以及涂胶针头的移动速度、出胶速度和高度。设定长度是根据涂胶轨迹的整体长度来进行设定，一般较短，由于涂胶设备的初始工艺参数是根据实际生产设定，使得一开始
的几段胶条宽度偏差不会太大，因此对整个涂胶作业所形成的胶条质量产生的影响可以忽略。
12.在上述涂胶方法中，在每个产品涂胶初始阶段，均利用视觉识别分析第一段设定长度的胶条宽度，并根据分析结果来决定是否调整、怎么调整后续设备涂胶的工艺参数，而且在调整结束后，继续视觉识别下一段设定长度的胶条，查看胶宽是否调整到位或者是否需要继续做相应的调整，直到视觉识别某一段胶条的胶宽合格，再按涂胶轨迹完成涂胶作业，从而实现对胶宽的自动校准，大大节省了人工校准的时间，也能逐一对每个产品的胶宽校准，提高涂胶质量。另外，在整个胶条涂抹完成后，再次利用视觉识别从整体上进行质量把控，将视觉识别技术充分应用于涂胶作业中，提高涂胶过程的质量把控。
13.作为本发明涂胶方法的改进，所述步骤四包括：
14.若所述胶宽在设定最小值和设定最大值之间范围内，则继续涂胶完成涂胶作业；
15.若所述胶宽大于设定最大值，则增大所述涂胶针头的移动速度，再继续涂抹设定长度的下一段胶条，并停止涂胶，跳转至步骤三；
16.若所述胶宽小于设定最小值，则增大所述涂胶针头的出胶速度，再继续涂抹设定长度的下一段胶条，并停止涂胶，跳转至步骤三。
17.供胶系统压力、温度变化导致胶水粘性变化，以及涂胶针头部分堵塞都肯能导致胶宽变化，因此自动胶宽校准需对应的进行调整：若胶宽在设定范围内，则涂胶系统继续运行；若胶宽大于设定值时，控制系统优先通过提升涂胶针头的伺服移动速度参数，达到减小胶宽的目的，这样同时可以调高生产效率；若测量值小于设定值时，控制系统则优先调整比例阀的开度参数，进而增加涂胶针头的出胶速度，达到增大胶宽的目的，保持生产效率。
18.作为本发明涂胶方法的另一种改进，所述步骤三还包括：若当前段胶条为整个涂胶过程的第一段胶条，则通过视觉识别获得所述第一段胶条的实际终点位置相对于其在所述产品上设计位置的偏移量δ1(x1，y1，z1)，其中，计算坐标系选用所述视觉识别的相机坐标系，且若所述偏移量δ1(x1，y1，z1)的长度不小于设定偏差值，则报警。若所述偏移量δ1(x1，y1，z1)的长度小于设定偏差值，则继续执行步骤四。
19.偏移量δ1(x1，y1，z1)的长度即偏移量的大小，为
20.在自动生产线上，待涂胶的产品都是通过流水线进行工位之间的流转，到达涂胶工位时由于托盘工装或多或少会存在未到位或过冲现象(较小的偏差)，都将导致每个产品存在不同程度的位置偏差，最终影响涂胶质量。另外，理论上讲，在每个产品上的第一段胶条的位置是相同的，即相对于产品而言，第一段胶条都有一个相同的设计位置，相应的第一段胶条的终点也应该有相同的设计位置。由于涂胶针头内存在空气，涂胶实际起点可能与设计起点有系统偏差，无法彻底消除，因此选用第一段胶条的终点来做参考计算，减少影响。
21.因此在相机坐标系中，通过视觉识别分析出对第一段胶条实际终点的位置，与第一段胶条终点本该在该产品上的设计位置进行对比，从而以二者的偏移量来代替该产品位置偏差的大小，如果偏差过大，设备就发出报警，人工进行处理，如果偏差在可接受范围则继续涂胶作业，进一步的增强涂胶过程的质量把控，提高涂胶质量。
22.上述通过视觉识别获得所述偏移量δ1(x1，y1，z1)的具体方法包括：
23.获取涂抹所述第一段胶条的产品照片；
24.对所述照片进行分析处理，获取所述第一段胶条的实际终点坐标(xa，ya，za)；
25.对所述照片进行分析处理，获取在涂抹所述第一段胶条的所述产品上，所述第一段胶条的终点设计坐标(xb，yb，zb)
26.根据所述实际终点坐标(xa，ya，za)和所述终点设计坐标(xb，yb，zb)计算所述偏移量δ1(x1，y1，z1)。
27.其中，所述第一段胶条的实际终点为对应位置的胶条截面的中心位置点，计算偏移量δ1(x1，y1，z1)的坐标为：
28.x1＝x
b-xa，y1＝y
b-ya，z1＝z
b-za。
29.优选的，在报警后，可以手动除去已经涂抹的第一段胶条，接着根据偏移量δ1(x1，y1，z1)对涂胶针头的运动曲线进行修正，比如将偏移量δ1(x1，y1，z1)经过坐标转换，得涂胶设备坐标系中的偏移量δ2(x2，y2，z2)，再对涂胶针头的运动曲线上的点坐标均做一个偏移δ2(x2，y2，z2)(在涂胶设备坐标系中)，然后以修正后的运动曲线重新涂胶，使后续实际涂抹的胶条均在产品上对应的设计位置上。这样处理保证不需要挪动托盘工装上的产品，而且大部分工作可以通过设备程序自动完成，实现补救，快速解决问题，提高效率。
30.作为本发明涂胶方法的再一种改进，在所述步骤五之前还包括：对整个胶条进行视觉识别，若识别出断胶区间，则移动所述涂胶针头对所述断胶区间进行补胶。自动找出涂胶断点部分，并自动完成修正补胶，进一步提升涂胶的质量和自动化程度。
31.上述对涂胶针头进行预处理包括：
32.将所述涂胶针头移动到吐胶排空气容器上方，打开供胶系统，保持所述涂胶针头出胶设定时间；
33.将所述涂胶针头移动到毛刷处的设定位置，往复运动所述涂胶针头，使所述涂胶针头上的残胶被毛刷刮下来；
34.将所述涂胶针头移动到涂胶起点。
35.对涂胶针头进行吐胶和刮胶预处理，排除供胶管路中的空气，同时也清理掉涂胶针头表面的残胶和杂物，保证涂胶针头较高的工作状态。
36.为了解决上述技术问题，本发明提供一种新能源电驱动端盖涂胶设备，包括：
37.上料机构，将待涂胶的新能源电驱动端盖输送并定位到涂胶工位上；
38.供胶装置，保证涂胶针头按照设定的出胶速度出胶；
39.行走机构，在所述涂胶工位上的三维空间内，以设定的移动速度自由移动所述涂胶针头；
40.视觉识别系统，用于获取所述新能源电驱动端盖上的胶条信息；
41.控制系统，用于控制所述入料机构、所述供胶装置、所述行走机构和所述视觉识别系统的工作，实现上述涂胶方法，对所述新能源电驱动端盖进行涂胶作业。
42.作为本发明新能源电驱动端盖涂胶设备的一种改进，所述视觉识别系统包括：光源、镜头、工业相机和图像采集与处理模块，所述工业相机设置在涂胶工位的顶部，所述光源和所述镜头均固定于所述工业相机上。
43.照明是影响机器视觉系统输入的重要因素，它直接影响输入数据的质量和应用效果，因此光源安装在顶部安装支架上，随镜头移动而移动，保持所述产品的涂胶区域具有稳定的设定光照强度，镜头也随工业相机安装固定在工件上方。镜头和工业相机获取待涂胶
产品指定位置的胶条照片；图像采集与处理模块对所述胶条照片进行处理，获取胶条的质量信息，并判断所述质量信息是否合格。其中质量参数胶宽或整个胶条轨迹轮廓与标准数模轨迹轮廓的相似度，最终判断出胶宽或胶条轨迹轮廓是否合格。
44.进一步的，所述视觉识别系统还包括镜头移动机构，在涂胶设备坐标系中，所述镜头移动机构用于将所述工业相机在x轴或y轴方向上自由移动。
45.由于整个新能源电驱动端盖产品体积较大，因此在涂胶设备坐标系中，分别采用了x轴和y轴方向的气缸控制拍照位置，利用工业相机成像装置完成不同位置胶条的拍摄(可以均分为四块)，先将图片组合，再通过图像处理软件处理分析。
46.综上所述，采用上述涂胶方法和新能源电驱动端盖涂胶设备，极大的提升了胶线的质量控制要求，能实时监控涂胶胶线并完成自动补胶，有效保证了涂胶的可靠性。
附图说明
47.在附图中：
48.图1为本发明的涂胶方法流程图。
49.图2为本发明新能源电驱动端盖涂胶设备的整体结构示意图。
50.图3为本发明定位举升机构的结构图。
51.图4为本发明伺服涂胶机构的结构图。
52.图5为本发明视觉识别机构的结构图。
53.图中，1、定位举升机构；2、自动供胶机；3、伺服涂胶机；4、视觉识别机构；5、举升气缸；6、举升板；7、导向轴；8、定位销孔；9、位置检测传感器；10、x轴伺服电缸；11、y轴伺服电缸；12、z轴伺服电缸；13、x轴气缸；14、y轴气缸；15、视觉固定板；16、工业相机。
具体实施方式
54.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
55.实施例1
56.图1示出了本发明一种涂胶方法。如图1所示，该涂胶方法包括如下的步骤。
57.步骤s10：对涂胶设备进行工艺参数初始化配置。根据要带涂胶的产品进行涂胶准备工作：设定涂胶轨迹、涂胶起点、涂胶终点，以及涂胶针头的移动速度、出胶速度和高度等涂胶工艺参数。
58.步骤20：将待涂胶的产品输送并定位到涂胶工位上，移动涂胶针头开始涂胶，涂抹设定长度的一段胶条后，停止涂胶。
59.在初始设定设备工艺参数后，直接涂抹第一段胶条，为后续分析胶宽做准备，跳过人工校准胶宽步骤，节省时间。
60.在涂抹前还需要对涂胶针头进行排气、清理的准备工作，具体包括：
61.将所述涂胶针头移动到吐胶排空气容器上方，打开供胶系统，保持所述涂胶针头出胶设定时间；
62.将所述涂胶针头移动到毛刷处的设定位置，往复运动所述涂胶针头，使所述涂胶针头上的残胶被毛刷刮下来；
63.将所述涂胶针头移动到涂胶起点。
64.对涂胶针头进行吐胶和刮胶预处理，排除供胶管路中的空气，同时也清理掉涂胶针头表面的残胶和杂物，保证涂胶针头较高的工作状态。
65.另外，将待涂胶的产品输送并定位到涂胶工位上。具体包括：
66.将待涂胶的产品固定在托盘上，移动至涂胶工位的底部；
67.读取所述托盘上的电子标签，若该电子标签信息合格则举升所述托盘，将所述产品定位在所述涂胶工位，若该电子标签信息不合格则报警。
68.射频识别，rfid(radio frequency identification)技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，俗称电子标签。可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。
69.步骤30：通过视觉识别获得当前段胶条的胶宽。机器视觉是通过计算机来模拟人类视觉功能，以让机器获得相关视觉信息和加以理解。视觉识别胶宽的方法包括：获取该段胶条的图像；对图像进行灰度化和二值化处理，使得胶条特征信息更明显，得到胶线增强图像；对胶线增强图像进行像素栅格化处理，利用图像算法计算胶宽，并将计算结果发送到控制系统。
70.可选的，除了胶宽校准外，通过在产品上涂抹的第一段胶条，也可以用来辅助判断产品的位置度误差大小，即流水线输送产品到达涂胶工位时由于托盘工装或多或少会存在未到位或过冲现象导致的。
71.具体的，所述步骤三还包括：若当前段胶条为整个涂胶过程的第一段胶条，则通过视觉识别获得所述第一段胶条的实际终点位置相对于其在所述产品上设计位置的偏移量δ1(x1，y1，z1)，其中，计算坐标系选用所述视觉识别的相机坐标系，且若所述偏移量δ1(x1，y1，z1)的长度不小于设定偏差值，则报警。若所述偏移量δ1(x1，y1，z1)的长度小于设定偏差值，则继续执行步骤四。
72.偏移量δ1(x1，y1，z1)的长度即偏移量的大小，为
73.通过视觉识别分析出对第一段胶条实际终点的位置，与第一段胶条终点本该在该产品上的设计位置进行对比，从而以二者的偏移量来代替该产品位置偏差的大小，如果偏差过大，设备就发出报警，人工进行处理，如果偏差在可接受范围则继续涂胶作业，进一步的增强涂胶过程的质量把控，提高涂胶质量。
74.上述通过视觉识别获得所述偏移量δ1(x1，y1，z1)的具体方法包括：
75.获取涂抹所述第一段胶条的产品照片；
76.对所述照片进行分析处理，获取所述第一段胶条的实际终点坐标(xa，ya，za)；
77.对所述照片进行分析处理，获取在涂抹所述第一段胶条的所述产品上，所述第一段胶条的终点设计坐标(xb，yb，zb)
78.根据所述实际终点坐标(xa，ya，za)和所述终点设计坐标(xb，yb，zb)计算所述偏移量δ1(x1，y1，z1)。
79.其中，所述第一段胶条的实际终点为对应位置的胶条截面的中心位置点，计算偏移量δ1(x1，y1，z1)的坐标为：
80.x1＝x
b-xa，y1＝y
b-ya，z1＝z
b-za。
0.7mpa的范围，所以它能为整个系统提供不少于400kg的推力，这能为200kg不到的电驱动总成提供充足的举升动力。
90.在举升板6的四个角底部分布有四个导向轴7，在举升气缸5的作用下，举升板6可沿着这些导向轴7上下运动。举升板6上设有定位销孔8，可以为为圆形销或者菱形销，用来定位载有电驱动总成的托盘。
91.在涂胶工位的前方设计了一个止动电缸，在工作状态时，其挡杆处于伸出状态，当载有带涂胶产品的托盘进入本工位时，挡杆挡住托盘前进，电缸内部安装有弹性缓冲机构，这样可以通过减少载料托盘的冲击和回弹，使得托盘到位检测系统不会因为托盘反弹而导致检测信号不正常，继而影响接下来举升位置不对。
92.载有电驱动总成的托盘上安装有一张rfid电子标签卡，在涂胶工位内设置有一台rfid读写头，当托盘经输送线运行到本涂胶工位的底部时，止动电缸机构将托盘挡住，此时位置检测传感器9感应到托盘，检测到有物料进入。控制系统按照预设的逻辑控制程序，驱动rfid读写头读取rfid电子标签卡信息，如果没有读到上一道工序已完成的合格信息，则设备停止动作并发出警报声，提醒操作人员人工干涉，以避免工序漏装问题，如扫描到上一工序已完成的合格信号，将进行接下来的动作，定位举升机构1将托盘顶起。
93.当顶升到位位置检测传感器9检测到托盘升起到位时，将信号发送到控制系统，控制系统经过逻辑处理后，驱动伺服涂胶机3和自动供胶机2按照上述涂胶方法进行接下来的涂胶作业。
94.自动供胶机2通过活塞泵压缩空气控制活塞在缸体中做往复运动，造成活塞缸体中密封容积的变化而产生压力差使胶体进行流动，在供胶管路上设置有比例阀，通过调节控制比例阀的阀口开度，调整涂胶针头的出胶速度。
95.伺服涂胶机3主要由三轴伺服电缸、伺服控制器及其控制软件组成，伺服电缸机构由分部在涂胶设备坐标系中的x轴、y轴及z轴三个方向的丝杆电缸组合而成，如图4所示的，x轴伺服电缸10、y轴伺服电缸11和z轴伺服电缸12，三个伺服电缸均由一台伺服控制器进行驱动，控制软件可对运行参数进行设定，如速度、加减速时间、网络通讯接口等。
96.使用时，伺服涂胶机3移动涂胶针头运行到初始设置的涂胶起点，按照预设的涂胶轨迹运行，同时涂胶比例阀打开出胶，此时的运行速度为设定的初始涂胶速度。第一段胶条运行完毕后，视觉识别系统识别其胶宽并发送给控制系统，若胶宽在设定范围内，则系统继续运行；若测量值大于设定胶宽时，控制系统优先通过提升伺服运行速度参数，达到减小胶宽的目的；若测量值小于设定胶宽时，控制系统则优先调整比例阀的开度参数；第一次调整完后，伺服系统再进行第二段轨迹涂胶，直到胶宽达到设定范围值。
97.视觉识别机构4分为四大块：光源、镜头、工业相机16、图像采集与处理。光源采用led照明，由于环境光有可能影响图像的质量，所以采用加防护屏的方法来减少环境光的影响，使光能在一定的程度上保持稳定，照明是影响机器视觉系统输入的重要因素，它直接影响输入数据的质量和应用效果，安装在顶部安装支架上，随镜头移动而移动。镜头随工业相机16安装固定在工件上方轴线处。由于拍照范围较大，本装置分别采用了x轴和y轴方向(涂胶设备坐标系中)的气缸控制拍照位置，利用ccd成像装置完成不同位置(共四个位置)胶条的拍摄，再通过图像处理软件处理。如图5所示，具体结构为x轴气缸13和y轴气缸14，工业相机16固定在视觉固定板15上，镜头和固定在工业相机16上，底部还设置有一个光源保护屏
17。
98.另外，在涂胶前还需对涂胶针头除去残胶，具体过程为：当伺服涂胶机3收到控制系统发出的“开始吐胶”指令时，z轴伺服电缸12上升到浸泡硅油容器正上方一定高度，当上升高度达到设定值时，x轴伺服气缸11开始向吐胶容器运动，当运行到容器正上方设定值时，涂胶比例阀得电打开，涂胶针头开始吐胶。当吐胶完毕时，控制系统给伺服控制器发出“开始刮胶”指令，此时伺服控制器开始驱动三轴电缸运行到刮胶处，在毛刷两侧做往复运动一次，使涂胶针头上的残胶被毛刷刮下来。
99.当刮胶动作完成，控制系统向伺服控制系统发出“开始涂胶”指令，此时伺服控制器驱动三个伺服电缸协同运动到零件正上方涂胶起点处，供胶管路上的电磁阀得电开始工作。由于针头内存在一定的空气，在涂胶针头沿着轨迹运行前，需要排出空气才能出胶，而这个时候伺服电缸是不能运动的，因此在控制系统内部设置一个定时器来进行延时启动，这个时间可根据反复的调试试验结果进行设置，当设定时间到达时，三轴伺服电缸开始沿着预设的运行轨迹协同运动，电磁阀一直保持打开，这样涂胶胶条就按照预设轨迹形成了。当涂胶伺服电缸运行到涂胶终点位置时，控制系统发出指令，一是断开电磁阀；二是给伺服控制系统发出“原点返回”指令，伺服控制器此时驱动三个伺服电缸运行到原点处，伺服系统停止工作，涂胶完成。
100.综上，在整个涂胶过程中，当伺服电缸完成第一段涂胶时，ccd摄像机开始摄像，图像处理器对识别到的图像进行处理，识别出胶条的边界线，进行胶宽计算以及轨迹是否合格判断，并做相应的工艺参数调整；其次在涂胶完成后，对整个胶条进行拍照，计算断点区间段自动进行补胶，并将涂胶整体轨迹与标准数模轨迹进行比对，判断相似度是否高于设定值，然后将识别结果数据通过工业以太网网线传送到控制系统的中央数据处理单元，中央数据处理单元通过内部逻辑处理，根据识别结果控制执行元件放行或者报警。如果结果合格，rfid读卡器将本工位号写入到rfid电子标签卡内，举升气缸5下降，托盘向下一道工序流入，如果结果不合格，则发出声光报警，提醒操作人员人工进行干涉处理。将视觉识别充分的利用到整个涂胶中、后过程，大大提高涂胶质量。
101.最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本发明后依然可对发明的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在发明待批的权利要求保护范围之内。