渦旋式空調壓縮機的軸承-曲柄軸智能壓裝方法及系統的製作方法

2023-06-01 09:57:51 1

專利名稱：渦旋式空調壓縮機的軸承-曲柄軸智能壓裝方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種渦旋式空調壓縮機的軸承-曲柄軸智能壓裝系統及壓裝方法。
背景技術：
渦旋式空調壓縮機由於功耗小、高速性能好，正在逐步取代斜盤式壓縮機成為車 用空調製冷過程中的一個重要設備。而在渦旋式空調壓縮機中，軸承和曲柄軸是關鍵的兩 個部件。這兩個部件配合的緊密程度，直接影響到渦旋式壓縮機壓縮空氣的性能，影響製冷 效果，並影響壓縮機的使用壽命。已有的一種在曲柄軸上壓裝軸承的方法，例如，中國發明專利CN100999047A，包括 首先將曲軸固定在支架上；接著將安裝的軸承套設在曲軸的安裝部的上側並使得軸承的軸 心線和曲軸的軸心線重合，在曲軸的空缺處放置頂具，使頂具的兩端分別與曲軸的一、二主 軸相抵緊；最後對軸承施力直至軸承固定在安裝部上。該方法的不足之處為該方法需要 手工安置頂具，裝置比較複雜，且接觸應力大，可靠性差。壓力機對軸承施力不易控制，容易 造成零件損壞。已有的一種軸承承壓裝置，例如，中國實用新型專利CN200981152Y，包括壓臺以及 與壓臺配套的底座，壓臺頂部有連接杆，壓臺底部有凸緣，凸緣中間開有圓孔，圓孔內壁向 外延伸形成凸起。所述底座豎直方向設有U形截面的卡槽。該裝置的不足之處為該裝置 需要手工安置配合件蝸杆，自動化程度不高。壓機長期往復運動且和配合件互相作用，容易 造成壓機磨損及配合件安裝精度降低。已有的一類發動機軸承曲柄軸裝配方法，例如《車用發動機》1999年第五期中「談 EQ6100-1發動機曲軸軸承的裝配」一文，強調軸承鬆緊度配合的方法，如用外徑千分尺等儀 器測量或者經驗方法確定，對軸承鬆緊度進行調配，將軸承裝在連杆大頭，按規定擰緊。該 類方法的不足之處為該方法需要精密儀器以及經驗操作工人的參與，且安裝方法不靈活。總之，我國絕大部分的廠家仍沿用傳統的壓裝方式，手工將曲柄軸壓壓裝到軸承 中，不僅安裝周期長、生產效率低，而且產品的均一性得不到保障。為了解決這一問題，本發 明設計了包括視覺裝置、工業機器人和壓裝裝置三個部分的渦旋式空調壓縮機軸承-曲柄 軸智能壓裝系統，提出了基於視覺裝置自動識別軸承和曲柄軸，利用工業機器人靈活抓取 並放置軸承和曲柄軸到指定位置，並利用微處理器晶片自動控制壓裝裝置，實現軸承-曲 柄軸的智能壓裝流程。由於曲柄軸和軸承之間為緊配合，在裝配過程中，需要在曲柄軸上部施加一個比 較大的、向下的壓力才能保證曲柄軸完全壓入到軸承內。因而，如果僅僅採用工業機器人壓 裝，由於需要施加很大的下壓力，需要具有大負載能力的工業機器人才能滿足壓力要求，這 樣會增加壓裝設備的成本。因此，採用視覺裝置和工業機器人配合壓裝裝置對軸承-曲柄 軸進行壓裝，一方面能夠提高裝配的效率和靈活性，提高裝配的精度，保證軸承-曲柄軸之 間的緊密配合，另一方面也能降低對工業機器人負載能力的要求。

發明內容
為了解決空調渦旋式壓縮機的軸承和曲柄軸壓裝自動化程度不高，依靠人工裝配 精度不高，速度慢，影響產品的質量和裝配效率，導致壓縮機使用壽命降低的問題，本發明 的目的是提供一種應用於渦旋式空調壓縮機軸承和曲柄軸的智能壓裝方法及壓裝系統，它 可以智能判斷軸承和曲柄軸的狀態，並自動地將曲柄軸高精度地壓裝到軸承中。為了達成所述的目的，本發明提供渦旋式空調壓縮機的軸承和曲柄軸的智能壓裝 系統，解決技術問題的技術方案包括視覺裝置、工業機器人和壓裝裝置，視覺裝置的網絡通 信接口與工業機器人的網絡通信接口連接，工業機器人接收視覺裝置輸出的軸承和曲柄軸 的位置信號，並對輸出的軸承和曲柄軸的位置信號進行處理，生成了工業機器人的運動軌 跡；工業機器人在生成的運動軌跡的控制下，抓取軸承放置到壓裝裝置內，抓取曲柄軸放置 到軸承內；工業機器人的通信接口與壓裝裝置的串行通信接口連接，工業機器人的通信接 口輸出工業機器人的狀態信號，壓裝裝置接收此狀態信號，將其轉換為壓裝裝置的控制信 號，控制壓裝裝置將曲柄軸壓裝到軸承內；工業機器人的通信接口輸入壓裝裝置的狀態信 號，並將其轉換為工業機器人的控制信號，將壓裝好的軸承和曲柄軸從壓裝裝置內取出。其中，所述壓裝裝置由控制電路板、電機、傳動部件、軸承夾具、壓盤、距離傳感器、 支架、限位開關組成，其中控制電路板的電氣輸出接口連接電機的電氣輸入接口，控制電 路板輸出電機控制信號，電機控制信號控制電機正向轉動或逆向轉動；限位開關的電氣輸 入接口與電源連接，限位開關的電氣輸出接口與電機的電源輸入接口連接，當電機轉動的 位置超過限位開關設定的位置時，限位開關切斷電機的電源，電機停止轉動；電機的機械 輸出接口連接傳動部件的機械輸入接口，傳動部件的機械輸出接口連接壓盤的機械輸入接 口，電機的轉動，將通過傳動部件，帶動壓盤的直線運動；距離傳感器的電氣輸出接口連接 控制電路板的模擬量電氣輸入接口，控制電路板接收到距離傳感器的模擬量信號後，將其 轉換為數位訊號；軸承夾具放置在支架的底座上。其中，控制電路板包含微處理器晶片、模擬量採集電路、串行通信電路和電機的驅 動電路，其中微處理器晶片的模擬量電氣輸入接口連接模擬量採集電路的電氣輸出接口， 微處理器晶片的電氣輸入接口連接串行通信電路的電氣輸出接口，微處理器晶片的數字量 電氣輸出接口連接驅動電路的電氣輸入接口 ；串行通信電路的通信接口與工業機器人的通 信接口連接，驅動電路的電氣輸出接口和電機的電氣輸入接口連接；模擬量採集電路中，電 阻的電氣輸入端和電容的電氣輸入端連接；微處理器晶片中存儲有控制程序，能夠根據工 業機器人輸入的指令信號，控制電機的轉動；距離傳感器的模擬量信號輸入到模擬量採集 電路中，進行模擬信號濾波，輸出模擬濾波信號，模擬濾波信號輸入到微處理器晶片中，進 行數字濾波，並被轉換為電機控制信號並輸入到驅動電路中；驅動電路接收並將電機控制 信號，將其轉換為電機的轉動指令；串行通信電路輸入微處理器晶片的狀態信號，發送到工 業機器人，同時接收工業機器人的指令，轉換為微處理器晶片能夠識別的信號，並輸入到微 處理器晶片中。其中，所述軸承夾具的內部有兩個凹槽，外凹槽的深度約為軸承高度的1/2，內凹 槽的深度約為曲柄軸的長柄長度的1.1倍；外凹槽的外徑略大於軸承的外圈，內凹槽的直 徑大於曲柄軸的長柄的直徑；兩個凹槽之間有一個凸環，凸環的高度為外凹槽深度的1/3， 凸環的寬度等於軸承內圈的寬度。
其中，所述壓盤為一個中空的圓柱體，壓盤側邊有凹形缺口 ；壓盤的外圈略小於曲 柄軸上部圓盤的外徑，凹形缺口的寬度略大於曲柄軸的頂部凸頭的寬度。為了達成所述的目的，本發明提供利用渦旋式空調壓縮機的軸承和曲柄軸的智能 壓裝系統的壓裝方法，解決技術問題的技術方案包括步驟如下步驟al 視覺攝像頭提取軸承和曲柄軸的圖像，由圖像處理計算機預先存儲的圖 像分析算法處理輸入的軸承和曲柄軸的圖像，計算軸承和曲柄軸的位置，並圖像處理計算 機通過輸出接口將軸承和曲柄軸的位置輸出到工業機器人控制計算機中；步驟a2 工業機器人控制計算機將軸承和曲柄軸的位置為目標位置，生成運動軌 跡，根據預先存儲在工業機器人內存儲的抓取和放置控制算法自動抓取軸承放置到軸承夾 具內和自動抓取曲柄軸放置到軸承內；步驟a3 壓裝裝置接收工業機器人發送的壓裝指令，微處理器晶片中存儲的壓裝 控制算法控制壓盤運動，壓盤將曲柄軸壓裝到軸承的內孔中。其中，所述自動抓取軸承放置到軸承夾具內和自動抓取曲柄軸放置到軸承內的步 驟包括步驟gl 視覺攝像頭提取包含有軸承和曲柄軸的原始圖像，並將原始圖像輸入到 圖像處理計算機中，將軸承圖像和曲柄軸從原始圖像中提取出來，得到軸承分割圖像和曲 柄軸的圖像；步驟g2 圖像處理計算機中預先存儲有一個標準的軸承圖像，這個標準圖像代表 的軸承位置已知；將軸承分割圖像與標準的軸承圖像進行比較，計算出兩者之間的圖像偏 移，根據軸承分割圖像和標準圖像的偏移，由標準圖像對應的軸承位置，計算確定軸承分割 圖像對應的軸承的實際位置；步驟g3 圖像處理計算機中預先存儲有一個標準的曲柄軸圖像，這個標準圖像代 表的曲柄軸位置已知；將曲柄軸圖像與標準的曲柄軸圖像進行比較，計算出兩者之間的圖 像偏移，根據曲柄軸圖像與標準圖像的偏移，由標準圖像對應的曲柄軸位置，確定曲柄軸圖 像對應的曲柄軸的實際位置。其中，所述壓盤將曲柄軸壓裝到軸承的內孔中的步驟如下步驟si 壓裝裝置的微處理器晶片向電機驅動電路發送下壓信號，電機驅動電路 驅動電機順時針轉動，通過直線傳動部件，帶動壓盤向下運動；步驟s2 壓裝裝置中的模擬量採集電路採集壓盤與軸承夾具之間的距離傳感器 輸入的信號，並輸入到微處理器晶片中，微處理器晶片對接收到的距離傳感器信號進行數 字信號濾波；步驟S3 微處理器晶片根據數字濾波後的信號，確定壓盤是否繼續向下運動當 距離信號大於設定值2倍以上時，微處理器晶片繼續控制電機順時針高速轉動，當距離信 號小於設定值2倍時，微處理器晶片控制電機低速轉動，當距離信號等於設定值時，電機停 止轉動；步驟s4 微處理器晶片向電機驅動電路輸出上升信號，電機驅動電路驅動電機逆 時針轉動，通過傳動部件，帶動壓盤向上運動；步驟s5 微處理器晶片通過串行通信電路，向工業機器人控制計算機發送壓裝完 成指令，安裝在工業機器人本體末端的機械手將壓裝好的軸承-曲柄軸夾持放置到預先設定的位置。 本發明的有益效果本發明可以智能判斷軸承和曲柄軸的狀態，並自動地將曲柄 軸高精度地壓裝到軸承中。解決了空調渦旋式壓縮機的軸承和曲柄軸壓裝自動化程度不 高，依靠人工裝配精度不高，速度慢，影響產品的質量和裝配效率，導致壓縮機使用壽命降 低的問題。


圖1為本發明渦旋式空調壓縮機軸承和曲柄軸智能壓裝系統的構成圖；圖2為本發明壓裝裝置的結構圖；圖3為本發明軸承夾具和壓盤的結構示意圖；圖4為本發明壓裝裝置的控制電路板實施例的電路圖；圖5為本發明的壓裝步驟的流程圖；圖6為本發明視覺裝置獲得軸承和曲柄軸的位置的算法圖；圖7為本發明工業機器人控制計算機內存儲的控制算法圖；圖8為本發明智能壓裝裝置的微處理器晶片中存儲的控制程序的流程圖。圖中視覺裝置1、視覺攝像頭11、圖像處理計算機12、工業機器人2、工業機器人本體21、機械手22、工業機器人控制計算機23、通信接口 231、壓裝裝置3、控制電路板31、電機32、傳動部件33、軸承夾具；34、壓盤35、距離傳感器36、支架37、限位開關38、軸承4、曲柄軸5、外凹槽341、內凹槽342、凸環343、凹形缺口 351、壓盤外圈352、軸承外圈41、內圈42、曲柄軸凸型頭51、曲柄軸上部圓盤52、長柄53、微處理器晶片311、模擬量採集電路3121、電阻3122、電容3123、串行通信電路314、電機驅動電路4具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的具體實施進行詳細說明。
圖1示出為本發明的渦旋式空調壓縮機軸承-曲柄軸智能壓裝系統示意圖，包括 視覺裝置1、工業機器人2、壓裝裝置3，其中視覺裝置1的網絡通信接口與工業機器人2的網絡通信接口連接，工業機器人2 接收視覺裝置1輸出的軸承和曲柄軸的位置信號，並對輸出的軸承和曲柄軸的位置信號進 行處理，生成了工業機器人2的運動軌跡；工業機器人2在生成的運動軌跡的控制下，抓取 軸承放置到壓裝裝置內，抓取曲柄軸放置到軸承內；工業機器人2的通信接口與壓裝裝置3的串行通信接口連接，工業機器人2的通 信接口輸出工業機器人2的狀態信號，壓裝裝置3接收此狀態信號，將其轉換為壓裝裝置3 的控制信號，控制壓裝裝置將曲柄軸壓裝到軸承內；工業機器人2的通信接口輸入壓裝裝 置3的狀態信號，並將其轉換為工業機器人2的控制信號，控制機器人將壓裝好的軸承和曲 柄軸從壓裝裝置內取出。視覺裝置1包括視覺攝像頭11、圖像處理計算機12，視覺攝像頭11可以是C⑶攝 像頭，也可以為其它型號的攝像頭，圖像處理計算機12可以是普通的計算機。工業機器人2包括工業機器人本體21、機械手22和工業機器人控制計算機23，其 中機械手22為SMC-MHL2-40D氣動平行夾，也可以為其它類型的機械手，工業機器人本體 21為關節型機器人FanucM-eiB，也可以為其它類型的本體，工業機器人控制計算機23為 FanucRJ-3iB或其它類型的控制計算機。視覺裝置1的網絡通信接口與工業機器人控制計算機23的網絡通信接口連接；工 業機器人控制計算機23接收視覺裝置1輸出的軸承和曲柄軸的位置信號，生成工業機器人 本體21的運動軌跡；工業機器人控制計算機23的通信接口連接壓裝裝置3的串行通信接口 工業機器 人控制計算機23的通信接口發送工業機器人本體21的狀態信號，壓裝裝置3接收工業機 器人控制計算機23輸出的狀態信號，將其轉換為壓裝裝置3的啟動信號；工業機器人控制 計算機23的通信接口接收壓裝裝置3發送的壓裝狀態信號，並將其轉換為工業機器人本體 21的運動控制信號。圖2為本發明壓裝裝置的結構圖，壓裝裝置包括控制電路板31、電機32、傳動部件 33、壓盤34、軸承夾具35、距離傳感器36、支架37、限位開關38，其中控制電路板31的電 氣輸出接口連接電機32的電氣輸入接口 ；控制電路板31輸出電機32的電機控制信號電 機32接收電機控制信號，控制電機32正向轉動或逆向轉動。限位開關38的電氣輸入接口 與電源連接，限位開關38的電氣輸出接口與電機32的電源輸入接口連接當電機32轉動 的位置超過限位開關38設定的位置時，限位開關38切斷電源，電機32停止轉動。電機32 的機械輸出接口連接傳動部件33的機械輸入接口，傳動部件33的機械輸出接口連接壓盤 35的機械輸入接口 電機32的轉動，通過傳動部件33，帶動壓盤35的直線運動。距離傳感 器36的電氣輸出接口連接控制電路板31的模擬量電氣輸入接口，控制電路板31輸入到距 離傳感器36的模擬量信號後，將其轉換為數字量信號。軸承夾具34固定在支架37的底座 上。電機32為直流電機，也可以是其它型號的電機，用於使傳動部件33做直線往返運動， 帶動壓盤35下壓或上升。距離傳感器36是紅外傳感器，也可以是其它類型的傳感器，用於 採集壓盤和軸承之間的距離，並通過控制電路板31的模擬量電氣輸入接口輸入到控制電 路板31中。限位開關38用於防止電機32堵轉，即當電機32逆時針轉動到限位位置時，壓盤35接觸限位開關38的按鈕，限位開關38斷開電機32的驅動信號。圖3為本發明的軸承夾具34和壓盤35的結構示意圖。軸承夾具34固定在支架37的底座上，壓盤35固定在傳動部件33的末端。軸承夾具34的內部為兩個凹槽，外凹槽341的深度約為軸承4高度的二分之一， 內凹槽342的深度約為曲柄軸5的長柄53長度的1. 1倍；外凹槽341的的外徑略大於軸承 的外圈41，內凹槽342的直徑大於曲柄軸的長柄53的直徑；兩個凹槽之間有一個凸環343， 凸環343的高度為外凹槽341深度的1/3，凸環343的寬度等於軸承的內圈42的寬度。壓 盤35為一個中空的圓柱體，側邊有凹形缺口 351 ；壓盤的外圈352略小於曲柄軸上部圓盤 52的外徑，凹形缺口 351的寬度略大於曲柄軸凸型頭51的寬度。圖4為本發明的壓裝裝置的控制電路板示意圖，控制電路板31包含微處理器芯 片311、模擬量採集電路3121、串行通信電路314和電機32的驅動電路41，其中微處理器 晶片311是ATMEL公司的8位微處理器晶片Atemega16，也可以為其它型號的微處理器芯 片。模擬量採集電路3121由MAXIM公司的模擬/數字變換晶片構成，型號可以是MAX186， 也可以是其它公司的模擬/數字轉換晶片；模擬量採集電路3121的前端有用作濾波的電阻 3122，電容3123。串行通信電路314採用串行通信晶片MAX232，也可以採用其它通信方式 和相應的通信晶片進行信息交換。微處理器晶片311的模擬量電氣輸入接口連接模擬量採集電路3121的電氣輸出 接口 ；微處理器晶片311的通信輸入接口連接串行通信電路314的電氣輸出接口 ；電氣微 處理器晶片311的數字量輸出接口連接驅動電路41的電氣輸入接口 ；串行通信電路314的 通信接口與工業機器人2的通信接口連接，驅動電路41的電氣輸出接口和電機32的電氣 輸入接口連接；模擬量採集電路3121中，電阻3122的電氣輸入端和電容3123的電氣輸入 端連接。距離傳感器的模擬量信號輸入到模擬量採集電路3121中，進行模擬信號濾波，輸 出模擬濾波信號；模擬濾波信號輸入到微處理器晶片311中，進行數字濾波，並將其轉換為 電機控制信號，輸入到驅動電路41中；驅動電路41接收電機控制信號，將其轉換為電機32 的轉動指令；串行通信電路314輸入微處理器晶片311的狀態信號，發送給工業機器人2， 同時輸入工業機器人2的指令，轉換為微處理器晶片311能夠識別的信號，輸入到微處理器 晶片311中。圖5所示為渦旋式空調壓縮機軸承和曲柄軸的智能壓裝系統的壓裝壓裝步驟，其 中，視覺攝像頭11的視頻輸出接口與圖像處理計算機12的視頻輸入接口連接，步驟al 視覺攝像頭11提取軸承和曲柄軸的圖像，圖像處理計算機12存儲的圖 像分析算法處理輸入的軸承和曲柄軸的圖像，計算軸承和曲柄軸的位置，並圖像處理計算 機12通過輸出接口將軸承和曲柄軸的位置輸出到工業機器人2中；步驟a2 工業機器人2接收圖像處理計算機12輸出的軸承和曲柄軸的位置信號， 生成運動軌跡，工業機器人2內存儲的抓取和放置控制算法62自動抓取軸承放置到軸承夾 具內和自動抓取曲柄軸放置到軸承內；步驟a3 壓裝裝置3接收工業機器人2發送的壓裝指令，微處理器晶片311中存 儲的壓裝控制算法控制運動，壓盤35將曲柄軸壓裝到軸承的內孔中。圖6為本發明視覺裝置獲得軸承和曲柄軸的位置的算法圖；其中，視覺攝像頭11的視頻輸出接口與圖像處理計算機12的視頻輸入接口連接，視覺攝像頭11提取包含有軸 承4和曲柄軸5的原始圖像，並將原始圖像輸入到圖像處理計算機12中，圖像處理計算機 12對原始圖像進行處理，獲得軸承和曲柄軸的位置；具體的步驟為步驟gl 視覺攝像頭11提取包含有軸承4和曲柄軸5的原始圖像，並將原始圖像 輸入到圖像處理計算機12中；將軸承圖像和曲柄軸從原始圖像中提取出來，得到軸承分割 圖像和曲柄軸的圖像；步驟g2 圖像處理計算機12中預先存儲有一個標準的軸承圖像，這個標準圖像代 表的軸承位置已知；將軸承分割圖像與標準的軸承圖像進行比較，計算出兩者之間的圖像 偏移，根據軸承分割圖像和標準圖像的偏移，由標準圖像對應的軸承位置，可計算確定軸承 分割圖像對應的軸承的實際位置；步驟g3 圖像處理計算機12中預先存儲有一個標準的曲柄軸圖像，這個標準圖像 代表的曲柄軸位置已知；將曲柄軸圖像與標準的曲柄軸圖像進行比較，計算出兩者之間的 圖像偏移，根據曲柄軸圖像與標準圖像的偏移，由標準圖像對應的曲柄軸位置，可確定曲柄 軸圖像對應的曲柄軸的實際位置。圖7為本發明的工業機器人控制計算機23內存儲的抓取和放置控制算法的流程 圖，其中，工業機器人2的網絡通信接口與視覺裝置1的網絡通信接口連接，工業機器人2 接收視軸承和曲柄軸的位置信號，生成工業機器人2的運動軌跡；工業機器人2的通信接 口連接壓裝裝置3，工業機器人2的通信接口發送工業機器人2的狀態信號信號，壓裝裝置 3接收工業機器人輸出的工業機器人的狀態信號，將其轉換為壓裝裝置3的啟動信號；工業 機器人2的通信接口接收壓裝裝置3的狀態信號，並將其轉換為工業機器人2的控制信號。 具體的實現流程為步驟hi 接收視覺裝置1發送的軸承和曲柄軸的位置信號，根據存儲的機械手22 當前的位置信息，採用三次曲線軌跡插值的方法，計算出工業機器人本體21的運動軌跡；步驟h2 接收壓裝裝置3發送的指令h2a)如果是抓取軸承指令，控制機械手22抓取軸承4的邊緣，然後輸出已抓取軸 承指令；h2b)如果是抓取曲柄軸指令，抓取曲柄軸5的凸型頭，然後輸出已抓取曲柄軸的 指令；步驟h3 接收壓裝裝置3發送的放下指令h3a)如果為放下軸承指令，控制機械手22放下軸承4，然後輸出已放下軸承的指 令；h3b)如果是放下曲柄軸指令，控制機械手22放下曲柄軸5，然後輸出已放下曲柄 軸的指令；步驟h4 接收壓裝裝置3發送的壓裝完成指令，機械手22將壓裝好的軸承_曲柄 軸夾持放置到預先設定的位置。圖8為本發明的壓裝裝置3的微處理器晶片311中存儲的壓裝控制算法的流程， 其中，微處理器晶片311的電氣輸入接口連接模擬量採集電路312的電氣輸出接口，微處理 器晶片311的電氣輸出接口連接電機驅動電路313的電氣輸入接口，電機驅動電路313的 電氣輸出接口連接電機32的電氣輸入接口 ；電機32的機械輸出接口連接傳動部件33的機
11械輸入接口，傳動部件33的機械輸出接口連接壓盤34的機械輸入接口。具體的算法流程 為步驟si 壓裝裝置3的微處理器晶片311向電機驅動電路41發送下壓信號，電機 驅動電路41驅動電機順時針轉動，通過直線傳動部件，帶動壓盤35向下運動；步驟s2 壓裝裝置3中的模擬量採集電路3121採集壓盤35與軸承夾具34之間 的距離傳感器36輸入的信號，並輸入到微處理器晶片311中，微處理器晶片311對接收到 的距離傳感器36信號進行數位訊號濾波；步驟s3 微處理器晶片311根據數字濾波後的信號，確定壓盤35是否繼續向下運 動當距離信號大於設定值2倍以上時，微處理器晶片311繼續控制電機32順時針高速轉 動，當距離信號小於設定值2倍時，微處理器晶片311控制電機32低速轉動，當距離信號等 於設定值時，電機32停止轉動；步驟s4 微處理器晶片311向電機驅動電路41輸出上升信號，電機驅動電路41驅 動電機逆時針轉動，通過傳動部件33，帶動壓盤35向上運動；步驟s5 微處理器晶片311通過串行通信電路314，向工業機器人控制計算機23 發送壓裝完成指令，安裝在工業機器人本體21末端的機械手22將壓裝好的軸承-曲柄軸 夾持放置到預先設定的位置。以上所述，僅為本發明中的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，任 何熟悉該技術的人在本發明所揭露的技術範圍內，可理解想到的變換或替換，都應涵蓋在 本發明的權利要求書的保護範圍之內。
權利要求
1.一種渦旋式空調壓縮機的軸承和曲柄軸的智能壓裝系統，其特徵在於包括視覺裝置 (1)、工業機器人(2)和壓裝裝置⑶，其中視覺裝置(1)的網絡通信接口與工業機器人( 的網絡通信接口連接，工業機器人(2) 接收視覺裝置(1)輸出的軸承和曲柄軸的位置信號，並對輸出的軸承和曲柄軸的位置信號 進行處理，生成了工業機器人O)的運動軌跡；工業機器人( 在生成的運動軌跡的控制 下，抓取軸承放置到壓裝裝置內，抓取曲柄軸放置到軸承內；工業機器人O)的通信接口與壓裝裝置(3)的串行通信接口連接，工業機器人O)的 通信接口輸出工業機器人( 的狀態信號，壓裝裝置C3)接收此狀態信號，將其轉換為壓裝 裝置C3)的控制信號，控制壓裝裝置將曲柄軸壓裝到軸承內；工業機器人( 的通信接口輸 入壓裝裝置( 的狀態信號，並將其轉換為工業機器人( 的控制信號，將壓裝好的軸承和 曲柄軸從壓裝裝置內取出。
2.根據權利要求1所述的渦旋式空調壓縮機軸承和曲柄軸的智能壓裝系統，其特徵在 於，所述壓裝裝置由控制電路板(31)、電機(3 、傳動部件(3 、軸承夾具(34)、壓盤(35)、 距離傳感器(36)、支架(37)、限位開關(38)組成，其中控制電路板(31)的電氣輸出接口連接電機(32)的電氣輸入接口，控制電路板(31)輸 出電機控制信號，電機控制信號控制電機(3 正向轉動或逆向轉動；限位開關(38)的電氣輸入接口與電源連接，限位開關(38)的電氣輸出接口與電機 (32)的電源輸入接口連接，當電機(32)轉動的位置超過限位開關(38)設定的位置時，限位 開關(38)切斷電機(32)的電源，電機(32)停止轉動；電機(3 的機械輸出接口連接傳動部件(3 的機械輸入接口，傳動部件(3 的機械 輸出接口連接壓盤(3 的機械輸入接口，電機(3 的轉動，將通過傳動部件(33)，帶動壓 盤(35)的直線運動；距離傳感器(36)的電氣輸出接口連接控制電路板(31)的模擬量電氣輸入接口，控制 電路板(31)接收到距離傳感器(36)的模擬量信號後，將其轉換為數位訊號；軸承夾具(34)放置在支架(37)的底座上。
3.根據權利要求2所述的渦旋式空調壓縮機軸承和曲柄軸的智能壓裝系統，其特徵 在於，控制電路板(31)包含微處理器晶片(311)、模擬量採集電路(3121)、串行通信電路 (314)和電機(32)的驅動電路(41)，其中微處理器晶片(311)的模擬量電氣輸入接口連接模擬量採集電路(3121)的電氣輸出 接口，微處理器晶片(311)的電氣輸入接口連接串行通信電路(314)的電氣輸出接口，微處 理器晶片(311)的數字量電氣輸出接口連接驅動電路Gl)的電氣輸入接口 ；串行通信電路 (314)的通信接口與工業機器人(2)的通信接口連接，驅動電路Gl)的電氣輸出接口和電 機(32)的電氣輸入接口連接；模擬量採集電路(3121)中，電阻(3122)的電氣輸入端和電 容(3123)的電氣輸入端連接；微處理器晶片(311)中存儲有控制程序，能夠根據工業機器人( 輸入的指令信號，控 制電機(32)的轉動；距離傳感器的模擬量信號輸入到模擬量採集電路(3121)中，進行模擬信號濾波，輸出 模擬濾波信號，模擬濾波信號輸入到微處理器晶片(311)中，進行數字濾波，並被轉換為電 機控制信號並輸入到驅動電路Gl)中；驅動電路Gl)接收並將電機控制信號，將其轉換為電機(32)的轉動指令；串行通信電路(314)輸入微處理器晶片(311)的狀態信號，發送到 工業機器人O)，同時接收工業機器人O)的指令，轉換為微處理器晶片(311)能夠識別的 信號，並輸入到微處理器晶片(311)中。
4.根據權利要求2所述的渦旋式空調壓縮機軸承和曲柄軸的智能壓裝系統，其特徵在 於，所述軸承夾具(34)的內部有兩個凹槽，外凹槽的深度約為軸承高度的1/2，內凹槽的深 度約為曲柄軸(5)的長柄長度的1.1倍；外凹槽(341)的外徑略大於軸承的外圈(41)，內 凹槽(342)的直徑大於曲柄軸的長柄(5 的直徑；兩個凹槽之間有一個凸環(343)，凸環 (343)的高度為外凹槽(341)深度的1/3，凸環(343)的寬度等於軸承內圈02)的寬度。
5.根據權利要求2所述的渦旋式空調壓縮機軸承和曲柄軸的智能壓裝系統，其特徵 在於，所述壓盤(35)為一個中空的圓柱體，壓盤(35)側邊有凹形缺口(351)；壓盤的外圈 (352)略小於曲柄軸上部圓盤(52)的外徑，凹形缺口(351)的寬度略大於曲柄軸的頂部凸 頭(51)的寬度。
6.一種利用權利要求1所述的渦旋式空調壓縮機軸承和曲柄軸的智能壓裝系統的壓 裝方法，其特徵在於，壓裝步驟如下步驟al 視覺攝像頭(11)提取軸承和曲柄軸的圖像，由圖像處理計算機12預先存儲 的圖像分析算法處理輸入的軸承和曲柄軸的圖像，計算軸承和曲柄軸的位置，並圖像處理 計算機(1 通過輸出接口將軸承和曲柄軸的位置輸出到工業機器人控制計算機中； 步驟a2 工業機器人控制計算機將軸承和曲柄軸的位置為目標位置，生成運動軌 跡，根據預先存儲在工業機器人O)內存儲的抓取和放置控制算法自動抓取軸承放置到軸 承夾具內和自動抓取曲柄軸放置到軸承內；步驟a3 壓裝裝置C3)接收工業機器人( 發送的壓裝指令，微處理器晶片(311)中 存儲的壓裝控制算法控制壓盤(3 運動，壓盤(3 將曲柄軸壓裝到軸承的內孔中。
7.根據權利要求6所述的渦旋式空調壓縮機軸承和曲柄軸的智能壓裝方法，其特徵在 於，所述自動抓取軸承放置到軸承夾具內和自動抓取曲柄軸放置到軸承內的步驟包括步驟gl 視覺攝像頭11提取包含有軸承(4)和曲柄軸(5)的原始圖像，並將原始圖像 輸入到圖像處理計算機(1 中，將軸承圖像和曲柄軸從原始圖像中提取出來，得到軸承分 割圖像和曲柄軸的圖像；步驟g2 圖像處理計算機(1 中預先存儲有一個標準的軸承圖像，這個標準圖像代表 的軸承位置已知；將軸承分割圖像與標準的軸承圖像進行比較，計算出兩者之間的圖像偏 移，根據軸承分割圖像和標準圖像的偏移，由標準圖像對應的軸承位置，計算確定軸承分割 圖像對應的軸承的實際位置；步驟g3 圖像處理計算機(1 中預先存儲有一個標準的曲柄軸圖像，這個標準圖像代 表的曲柄軸位置已知；將曲柄軸圖像與標準的曲柄軸圖像進行比較，計算出兩者之間的圖 像偏移，根據曲柄軸圖像與標準圖像的偏移，由標準圖像對應的曲柄軸位置，確定曲柄軸圖 像對應的曲柄軸的實際位置。
8.根據權利要求6所述的渦旋式空調壓縮機軸承和曲柄軸的智能壓裝方法，其特徵在 於，所述壓盤將曲柄軸壓裝到軸承的內孔中的步驟如下步驟si 壓裝裝置(3)的微處理器晶片(311)向電機驅動電路Gl)發送下壓信號，電 機驅動電路Gl)驅動電機順時針轉動，通過直線傳動部件，帶動壓盤(3 向下運動；步驟s2 壓裝裝置(3)中的模擬量採集電路(3121)採集壓盤(35)與軸承夾具(34)之 間的距離傳感器(36)輸入的信號，並輸入到微處理器晶片(311)中，微處理器晶片(311) 對接收到的距離傳感器(36)信號進行數位訊號濾波；步驟s3 微處理器晶片(311)根據數字濾波後的信號，確定壓盤(35)是否繼續向下運 動當距離信號大於設定值2倍以上時，微處理器晶片(311)繼續控制電機(32)順時針高 速轉動，當距離信號小於設定值2倍時，微處理器晶片(311)控制電機(32)低速轉動，當距 離信號等於設定值時，電機(32)停止轉動；步驟s4 微處理器晶片(311)向電機驅動電路Gl)輸出上升信號，電機驅動電路Gl) 驅動電機逆時針轉動，通過傳動部件(33)，帶動壓盤(3 向上運動；步驟s5:微處理器晶片(311)通過串行通信電路(314)，向工業機器人控制計算機 (23)發送壓裝完成指令，安裝在工業機器人本體末端的機械手0 將壓裝好的軸 承-曲柄軸夾持放置到預先設定的位置。
全文摘要
本發明涉及一種渦旋式空調壓縮機的軸承-曲柄軸智能壓裝方法及系統，該系統包括壓裝裝置、工業機器人、視覺裝置三個部分，工業機器人接收視覺裝置輸出的軸承和曲柄軸的位置信號，並對軸承和曲柄軸的位置信號進行處理，生成了工業機器人的運動軌跡，然後抓取軸承放置到壓裝裝置內，抓取曲柄軸放置到軸承內；壓裝裝置接收工業機器人的狀態信號，將其轉換為控制信號，控制壓裝裝置將曲柄軸壓裝到軸承內；工業機器人接收壓裝裝置的狀態信號後，將壓裝好的軸承和曲柄軸從壓裝裝置內取出。
文檔編號G05B19/02GK102107352SQ20101059289
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月8日 優先權日2010年12月8日
發明者喬紅, 劉偉, 區志財, 蘇建華 申請人:中國科學院自動化研究所