一種電機轉子視覺組裝生產線的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種電機轉子視覺組裝生產線，其特征在于所述組裝生產線包括軸套自動出料設備、端板自動出料設備、單臂液壓機、嵌磁鋼設備、轉子鐵芯托盤、轉軸托盤、壓裝成品托盤、機器人、PLC、工業(yè)相機、環(huán)形光源和工業(yè)平板電腦；其中機器人、PLC、單臂液壓機、軸套自動出料設備、轉子鐵芯托盤、轉軸托盤、壓裝成品托盤、端板自動出料設備和嵌磁鋼設備構成機器人執(zhí)行系統(tǒng)；工業(yè)相機、環(huán)形光源和工業(yè)平板電腦組成機器人視覺系統(tǒng)；所述環(huán)形光源固定在工業(yè)相機上，所述工業(yè)相機與環(huán)形光源同軸安裝在機器人的機械臂上，進行工件位置檢測時垂直于工件表面。
【專利說明】
一種電機轉子視覺組裝生產線
技術領域
[0001]本實用新型涉及實現(xiàn)電動車電機內部轉子組裝作業(yè)技術領域，具體是一種電機轉子視覺組裝生產線。
【背景技術】
[0002]電動機是把電能轉換成機械能的一種重要設備。在電機轉子組裝過程中，常見的方案是通過人工操作結合簡易裝置或簡單半自動化實現(xiàn)生產，但在實際生產中，電機轉子組裝工藝復雜繁瑣，由于工件的加工、安裝誤差，難以滿足高精度自動化的電機組裝程序，為解決這些問題迫切需要一種電機轉子視覺組裝生產線及組裝工藝。
[0003]目前，在
【申請人】檢索范圍內，雖然提出過解決現(xiàn)有問題方法，例如申請?zhí)枮?014103607675的中國專利公開了一種制作微型電機用壓轉子軸機，該發(fā)明利用機械組裝方式取代傳統(tǒng)的人工組裝方式，但該裝置需要人力抓取工件且未安裝機器人視覺系統(tǒng)，當工件組裝過程中出現(xiàn)位置偏差時，仍需要人力操作手動調整，是一種小型半自動化生產；申請?zhí)枮?015101393820的中國專利公開一種智能全自動電機轉子組裝線，該發(fā)明利用自動組裝機器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人力操作，但該組裝線未安裝機器人視覺系統(tǒng)，在轉子組裝工藝流程中不能實時調整工件位置，當工件在傳輸過程中位置出現(xiàn)偏差時仍然需要人工調整。
【實用新型內容】
[0004]針對現(xiàn)有技術的不足，本實用新型擬解決的技術問題是，提供一種電機轉子視覺組裝生產線及組裝工藝。該生產線通過機器人視覺系統(tǒng)，實時檢測工件位置信息，并計算工件位置偏差信息發(fā)送給機器人進行實時高精度位置糾偏，有效解決因組裝過程工件位置偏差帶來的產品質量差、效率低等問題，避免了由于機器人抓取放置工件位置偏差而需要額外人工監(jiān)測而造成的人力資源浪費的現(xiàn)象，顯著減少了勞動力，實現(xiàn)了電機轉子的智能自動化生產。
[0005]該組裝工藝相比較傳統(tǒng)機械自動化工藝，增加了機器人視覺系統(tǒng)，實現(xiàn)了生產線柔性、智能化生產。
[0006]本實用新型解決所述生產線技術問題采用的解決方案是，提供一種電機轉子視覺組裝生產線，其特征在于所述組裝生產線包括軸套自動出料設備、端板自動出料設備、單臂液壓機、嵌磁鋼設備、轉子鐵芯托盤、轉軸托盤、壓裝成品托盤、機器人、PLC、工業(yè)相機、環(huán)形光源和工業(yè)平板電腦;其中機器人、PLC、單臂液壓機、軸套自動出料設備、轉子鐵芯托盤、轉軸托盤、壓裝成品托盤、端板自動出料設備和嵌磁鋼設備構成機器人執(zhí)行系統(tǒng)；工業(yè)相機、環(huán)形光源和工業(yè)平板電腦組成機器人視覺系統(tǒng)；
[0007]所述環(huán)形光源固定在工業(yè)相機上，所述工業(yè)相機與環(huán)形光源同軸安裝在機器人的機械臂上，進行工件位置檢測時垂直于工件表面，工業(yè)相機通過USB接口與工業(yè)平板電腦連接，工業(yè)平板電腦通過工業(yè)總線與PLC相連;PLC控制機器人執(zhí)行相應的動作，PLC同時與單臂液壓機、軸套自動出料設備、端板自動出料設備和嵌磁鋼設備相連。
[0008]本實用新型解決所述組裝工藝技術問題采用的解決方案是，提供一種電機轉子視覺組裝工藝，該組裝工藝使用上述的組裝生產線，主要應用于工業(yè)現(xiàn)場電機轉子的轉子鐵芯、端板、轉軸、軸套的組裝，其特征在于該組裝工藝包括以下步驟:
[0009]I)配置機器人視覺系統(tǒng)的機器人帶動工業(yè)相機移動至工件的正上方，工業(yè)相機采集工件的圖像信息，通過工業(yè)平板電腦中的工件位置識別視覺軟件對工件的位置進行圖像處理和特征提取，得到工件位置信息；
[0010]2)工業(yè)平板電腦將處理得到的工件位置偏差信息發(fā)送給PLC，PLC得到位置偏差信息后發(fā)送相應的控制指令至機器人，控制機器人對工件的位置進行實時糾偏；
[0011]3)經(jīng)過步驟2)實現(xiàn)工件位置的準確控制后，通過機器人依次抓取相應的工件至單臂液壓機和嵌磁鋼設備，完成電機轉子的組裝；
[0012]4)將組裝后的電機轉子通過機器人抓至壓裝成品托盤，然后進行下一個電機轉子的組裝。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型采用機器人視覺系統(tǒng)獲取工件位置信息的算法，避免了工件位置誤差帶來工作效率低等問題，大大節(jié)約了時間，顯著提高了系統(tǒng)的實時性，識別精度高，通過機器人執(zhí)行系統(tǒng)可代替人工勞動實現(xiàn)自動化組裝電機轉子，能夠實現(xiàn)完全自動化組裝電機轉子。該實用新型充分適應現(xiàn)場情況，可實現(xiàn)機器人實時糾偏。
[0014]本實用新型總體設計為，機器人實現(xiàn)工件的抓取、上下料，單臂液壓機實現(xiàn)轉子鐵芯、轉軸、軸套和端板的壓裝，轉子鐵芯嵌磁鋼由另外一套專用設備實現(xiàn)，機器人視覺系統(tǒng)進行工件位置檢測，整個過程需要復雜的邏輯運算、處理，加入PLC系統(tǒng)進行控制。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型電機轉子視覺組裝生產線一種實施例的位置分布示意圖；
[0016]圖2為本實用新型電機轉子視覺組裝生產線機器人視覺系統(tǒng)與工件位置示意圖；
[0017]圖3為本實用新型電機轉子視覺組裝生產線的機器人夾具的俯視結構示意圖；
[0018]圖中，1.軸套自動出料設備，2.端板自動出料設備，3.單臂液壓機，4.嵌磁鋼設備，
5.轉子鐵芯托盤，6.轉軸托盤，7.壓裝成品托盤，8.機器人，9.工業(yè)相機，10.環(huán)形光源，11.工件。
【具體實施方式】
[0019]下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步說明，但并不以此作為對本申請權利要求保護范圍的限定。
[0020]本實用新型電機轉子視覺組裝生產線(簡稱組裝生產線，參見圖1-2)包括軸套自動出料設備1、端板自動出料設備2、單臂液壓機3、嵌磁鋼設備4、轉子鐵芯托盤5、轉軸托盤
6、壓裝成品托盤7、機器人8、PLC(圖中未標出)、工業(yè)相機9、環(huán)形光源10和工業(yè)平板電腦(圖中未標出)；其中機器人8、PLC、單臂液壓機3、軸套自動出料設備1、轉子鐵芯托盤5、轉軸托盤6、壓裝成品托盤7、端板自動出料設備2和嵌磁鋼設備4構成機器人執(zhí)行系統(tǒng);工業(yè)相機9、環(huán)形光源10和工業(yè)平板電腦組成機器人視覺系統(tǒng)；
[0021]工業(yè)相機9和環(huán)形光源10用來獲取圖像，工業(yè)平板電腦用來處理圖像，工業(yè)平板電腦上安裝有工件位置識別視覺軟件;環(huán)形光源10固定在工業(yè)相機9上，所述工業(yè)相機9與環(huán)形光源10同軸安裝在機器人8的機械臂上，進行工件位置檢測時垂直于工件表面，工業(yè)相機9通過USB接口與工業(yè)平板電腦連接，工業(yè)平板電腦通過工業(yè)總線與PLC相連;PLC控制機器人8執(zhí)行相應的動作，PLC同時與單臂液壓機3、軸套自動出料設備1、端板自動出料設備2和嵌磁鋼設備4相連，進行各組裝工件位置信息通信。
[0022]所述機器人視覺系統(tǒng)根據(jù)對單幀圖像提取的電機轉子組裝工件進行位置檢測，得到工件的位置信息后，計算出工件位置的偏差量，并將偏差信息發(fā)送給PLC，PLC再對機器人發(fā)出控制指令調整抓取位置，實現(xiàn)位置的糾偏，計算量較小，實時性較好，可實現(xiàn)電機組裝工件的準確定位。
[0023]所述機器人執(zhí)行系統(tǒng)用來完成轉子鐵芯、轉軸、端板、軸套工件自動組裝，工業(yè)相機9通過固定裝置與機器人8剛性連接，與機器人8—起運動，可以代替人工工件的組裝過程，顯著提高了生產效率。
[0024]本實用新型組裝生產線的進一步特征在于所述機器人8末端上安裝有夾具，所述夾具(參見圖3)包括對稱的兩部分，夾具中心形成一個大圓孔和一個小圓孔，大圓孔用來夾取轉子鐵芯和端板，小圓孔用來夾取轉軸和軸套。夾具固定在機器人的氣缸上，為防止與轉子鐵芯相吸，材質為非磁性材料，能適應對轉子鐵芯和轉軸的夾取。
[0025]本實用新型組裝生產線的進一步特征在于所述工件位置識別視覺軟件的軟件流程是:工業(yè)相機9結合環(huán)形光源10采集工件圖像，利用中值濾波的圖像濾波算法實現(xiàn)圖像增強，采用圖像二值化處理和圖像感興趣區(qū)域提取實現(xiàn)圖像分割，最后通過霍夫變換擬合工件輪廓并進一步提取工件輪廓位置信息實現(xiàn)工件位置檢測。
[0026]本實用新型電機轉子視覺組裝工藝，使用上述的電機轉子視覺組裝生產線，主要應用于工業(yè)現(xiàn)場電機轉子的轉子鐵芯、端板、轉軸、軸套的組裝，其特征在于該組裝工藝包括以下步驟:
[0027]I)配置機器人視覺系統(tǒng)的機器人8帶動工業(yè)相機9移動至工件11的正上方，工業(yè)相機9采集工件的圖像信息，通過工業(yè)平板電腦中的工件位置識別視覺軟件對工件的位置進行圖像處理和特征提取，得到工件位置信息；
[0028]2)工業(yè)平板電腦將處理得到的工件位置偏差信息發(fā)送給PLC，PLC得到位置偏差信息后發(fā)送相應的控制指令至機器人8，控制機器人8對工件的位置進行實時糾偏；
[0029]3)經(jīng)過步驟2)實現(xiàn)工件位置的準確控制后，通過機器人依次抓取相應的工件至單臂液壓機3和嵌磁鋼設備4，完成電機轉子的組裝；
[0030]4)將組裝后的電機轉子通過機器人8抓至壓裝成品托盤7，然后進行下一個電機轉子的組裝。
[0031]這里所述的工件包括轉子鐵芯、端板(包括一側端板和另一側端板)、轉軸和軸套。視覺檢測順序為:轉子鐵芯、一側端板、轉軸、另一側端板、軸套，由于工件大小厚度不一致，為達到可靠的識別效果，采用遠心鏡頭可以糾正傳統(tǒng)工業(yè)相機鏡頭的視差。
[0032]所述步驟3)的具體工藝流程是:
[0033]機器人執(zhí)行系統(tǒng)在自動運行前需要做前期的準備工作，具體描述如下:
[0034]轉子鐵芯放置在轉子鐵芯托盤5上，轉子鐵芯托盤5是專門為放置轉子鐵芯設計的，各個轉子鐵芯相對固定在相應的轉子鐵芯托盤5上，并通過專門的置具進行固定;為了保證轉子鐵芯托盤5與地面或者機器人8相對位置的固定，轉子鐵芯托盤5四角必須有限位柱(地面有限位柱與其對接)，所做前述的目的是為了保證轉子鐵芯托盤5上的相應的轉子鐵芯相對于機器人8的位置固定，以確保機器人8能夠準確抓取轉子鐵芯。
[0035]轉軸放置在轉軸托盤6上，與轉子鐵芯的放置相關要求類似，在此不做贅述。
[0036]端板放置在端板自動出料設備2上，端板自動出料設備2上有兩個氣缸，其中一個氣缸作用是將最下層端板推出至舉高位置，另外一個氣缸的作用是將端板舉高一定的高度，以方便機器人8抓取端板。通過PLC的I/O點控制兩個氣缸的運動，機器人8運動到一定的位置輸出信號給PLC，PLC再控制兩個氣缸動作，為保護機器人8主板電路，不宜用機器人8的I/O點直接控制氣缸動作。
[0037]軸套放置在軸套自動出料設備I上，其放置要求及相關控制與端板的類似，在此不做贅述。
[0038]機器人8供電電壓正常，供氣氣壓正常，本體固定牢固，上電無報警信息，連接電纜、氣管完整，潤滑良好即準備完畢。
[0039]單臂液壓機3上電后，在手動模式下啟動液壓栗無異響，上下限位有效，壓力正常即準備完畢。
[0040]將待安裝轉子放置在嵌磁鋼設備4設上，在手動模式下，按啟動后能夠全自動完成嵌磁鋼工序，嵌磁鋼設備4即有效，準備完畢。
[0041]壓裝成品托盤7放置也要相對機器人8固定，壓裝成品托盤7四角有限位柱，地面有限位柱與之對接，壓裝成品托盤7上設計專門的置具放置組裝好的電機轉子。
[0042]參考圖1，由軸套自動出料設備1、端板自動出料設備2、轉子鐵芯托盤5、轉軸托盤6做提供工件工作，機器人8將端板、轉子鐵芯、轉軸工件抓取至單臂液壓機3上壓裝，然后機器人8將壓裝后產品抓取至嵌磁鋼設備4上嵌磁鋼，之后機器人8將嵌完磁鋼的產品重新放置在單臂液壓機3上，機器人8再抓取物料端板、軸套至單臂液壓機3進行壓裝，壓裝完成后機器人8將成品送至壓裝成品托盤7上，完畢。
[0043]本實用新型電機轉子視覺組裝生產線的具體工作過程是:工業(yè)相機9通過連接架剛性連接在機器人8上，環(huán)形光源10安裝工業(yè)相機上9，視覺檢測時工件11置于工業(yè)相機9正下方位置。工業(yè)相機9將采集的圖像發(fā)送給工業(yè)平板電腦進行處理，工業(yè)平板電腦將處理后的信息發(fā)送給PLC，PLC發(fā)出控制指令至機器人8進行動作。PLC發(fā)出控制指令負責整個生產線的進行，首先機器人8從轉子鐵芯托盤5中抓取轉子鐵芯至單臂液壓機3，其次機器人8從端板自動出料設備2中抓取端板至單臂液壓機3上，然后機器人8從轉軸托盤6中抓取轉軸至單臂液壓機3上，單臂液壓機3對轉子鐵芯、端板、轉軸進行壓裝、落實，機器人8將這一步壓裝好的產品抓取至嵌磁鋼設備4上嵌入磁鋼，機器人8將嵌完磁鋼的產品重新放回單臂液壓機3上，機器人8從端板出料設備2抓取另一側端板至單臂液壓機3上進行壓裝，機器人8最后從軸套自動出料設備I中抓取軸套至單臂液壓機3進行壓裝，此時便完成了電機轉子的組裝過程，機器人8將壓裝完成的轉子抓取至壓裝成品托盤7上，即完成一個電機轉子的視覺組裝生產，然后進入下一循環(huán)。
[0044]實施例1
[0045]本實施例電機轉子視覺組裝生產線包括軸套自動出料設備1、端板自動出料設備
2、單臂液壓機3、嵌磁鋼設備4、轉子鐵芯托盤5、轉軸托盤6、壓裝成品托盤7、機器人8、PLC(圖中未標出)、工業(yè)相機9、環(huán)形光源10和工業(yè)平板電腦;其中機器人8、PLC、單臂液壓機3、軸套自動出料設備1、轉子鐵芯托盤5、轉軸托盤6、壓裝成品托盤7、端板自動出料設備2和嵌磁鋼設備4構成機器人執(zhí)行系統(tǒng)；工業(yè)相機9、環(huán)形光源10和工業(yè)平板電腦組成機器人視覺系統(tǒng)；
[0046]工業(yè)相機9和環(huán)形光源10用來獲取圖像，工業(yè)平板電腦用來處理圖像，工業(yè)平板電腦上安裝有工件位置識別視覺軟件;環(huán)形光源10固定在工業(yè)相機9上，所述工業(yè)相機9與環(huán)形光源10同軸安裝在機器人8的機械臂上，且垂直于工件表面，工業(yè)相機9通過USB接口與工業(yè)平板電腦連接，工業(yè)平板電腦通過工業(yè)總線與PLC相連;PLC控制機器人8執(zhí)行相應的動作，PLC同時與單臂液壓機3、軸套自動出料設備1、端板自動出料設備2和嵌磁鋼設備4相連。
[0047]本實施例按要求連接好，將轉子鐵芯、轉軸、端板、軸套各24套(N= 24)放在指定位置，將相關設備上電。
[0048]首先系統(tǒng)復位:將機器人8返回HOME點；打開工業(yè)相機9電源；單臂液壓機3上升至原點;軸套自動出料設備I和端板自動出料設備2氣缸復位(N= I)。
[0049]按下啟動按鈕，抓取轉子鐵芯至單臂液壓機3:機器人8從HOME點運動至轉子鐵芯托盤5第N放置位正上方，機器人視覺系統(tǒng)識別轉子鐵芯工件位置信息，機器人8抓取轉子鐵芯并運動到單臂液壓機3上方，松開手爪并運動到單臂液壓機3外，等待端板自動出料設備2出料完畢信號。
[0050]抓取端板至單臂液壓機3:端板自動出料設備2出料完畢后，機器人8從上步運動最后位置運動至端板放置位正上方，視覺系統(tǒng)檢測端板位置，機器人8抓取端板并運動至單臂液壓機3工裝上方，松開手爪并運動至單臂液壓機3外。
[0051]抓取轉軸至單臂液壓機3:機器人8從上步運動最后位置運動至轉軸第N放置位置正上方，視覺系統(tǒng)識別轉軸，機器人8抓取轉軸并運動至單臂液壓機3工裝上方，視覺系統(tǒng)識別轉子鐵芯內孔位置，機器人8對準轉子鐵芯內孔松開手爪，運動至單臂液壓機3外，等待單臂液壓機3壓裝完成。
[0052]抓取壓裝完成的工件至嵌磁鋼設備4:單臂液壓機3壓裝完成并返回原點后，機器人8從上步運動最后位置運動至單臂液壓機3，識別壓裝完成的工件并抓取，運動至嵌磁鋼設備4上方，松開手爪并等待嵌磁鋼設備4完成嵌磁鋼工序信號。
[0053]抓取嵌完磁鋼的轉子至單臂液壓機3:嵌磁鋼設備4完成嵌磁鋼之后，機器人8從上步等待位置運動至工件位置上方，識別工件并抓取至單臂液壓機3上方，松開手爪并運動到單臂液壓機3外，等待端板自動出料設備2完畢信號。
[0054]抓取端板至單臂液壓機3:端板自動出料設備2出料完畢后，機器人8從上步運動至端板放置位置正上方，識別端板位置并抓取，運動到單臂液壓機3工裝上方，識別工裝位置，對準松開手爪，然后機器人8運動到單臂液壓機3外，等待單臂液壓機3壓裝完成和軸套自動出料設備I出料完成信號。
[0055]抓取壓裝成品至轉子成品物料盤7:單臂液壓機3壓裝完成后，機器人8從上步等待位置運動至單臂液壓機3正上方，識別壓裝成品并抓取至成品物料托盤7第N放置位正上，識別放置位置并松開手爪，機器人8返回HOME點，N=N+1。
[0056]循環(huán)操作至N=25。
[0057]上述實施例中所涉及的設備均可由商購獲得。
[0058]本實用新型主要應用于工業(yè)現(xiàn)場機器人電機壓轉子作業(yè)，充分適應現(xiàn)場情況，本實用新型機器人視覺系統(tǒng)可以根據(jù)檢測過程中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象給出相應的報警信息，也可以通過工業(yè)平板電腦的顯示器觀察組裝過程中的相關信息，只需工業(yè)相機、環(huán)形光源與工業(yè)平板電腦就可以完成工件位置信息的提取與定位。
[0059]本實用新型未述及之處均適用于現(xiàn)有技術。
【主權項】
1.一種電機轉子視覺組裝生產線，其特征在于所述組裝生產線包括軸套自動出料設備、端板自動出料設備、單臂液壓機、嵌磁鋼設備、轉子鐵芯托盤、轉軸托盤、壓裝成品托盤、機器人、PLC、工業(yè)相機、環(huán)形光源和工業(yè)平板電腦;其中機器人、PLC、單臂液壓機、軸套自動出料設備、轉子鐵芯托盤、轉軸托盤、壓裝成品托盤、端板自動出料設備和嵌磁鋼設備構成機器人執(zhí)行系統(tǒng);工業(yè)相機、環(huán)形光源和工業(yè)平板電腦組成機器人視覺系統(tǒng)； 所述環(huán)形光源固定在工業(yè)相機上，所述工業(yè)相機與環(huán)形光源同軸安裝在機器人的機械臂上，進行工件位置檢測時垂直于工件表面，工業(yè)相機通過USB接口與工業(yè)平板電腦連接，工業(yè)平板電腦通過工業(yè)總線與PLC相連;PLC控制機器人執(zhí)行相應的動作，PLC同時與單臂液壓機、軸套自動出料設備、端板自動出料設備和嵌磁鋼設備相連。2.根據(jù)權利要求1所述的電機轉子視覺組裝生產線，其特征在于所述機器人末端上安裝有夾具，所述夾具包括對稱的兩部分，夾具中心形成一個大圓孔和一個小圓孔，大圓孔用來夾取轉子鐵芯和端板，小圓孔用來夾取轉軸和軸套。
【文檔編號】H02K15/02GK205490033SQ201620307971
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月12日
【發(fā)明人】陳海永, 王亞男, 張?zhí)旖? 李澤楠, 曹軍旗, 歐洋, 徐森
【申請人】河北工業(yè)大學, 天津易而速機器人科技開發(fā)有限公司