適用於衛星裝配過程中緊固件的自動配套裝置的製作方法

2023-10-08 20:58:19 3

本發明屬於衛星裝配自動化技術領域，具體涉及一種利用機器視覺技術和機械臂技術實現緊固件自動配套的裝置。

背景技術：

在衛星總裝階段，涉及的物料達數萬件，其中，緊固件數量佔到全部物料的50％以上，因此緊固件在衛星總裝過程中的使用次數是非常頻繁的，也是最常使用的物料，在衛星裝配領域中應用最廣泛的緊固件包括螺釘、彈墊、平墊等三大類，主要用於各類儀器及相關元器件的安裝與固定。其中，尺寸規格在2mm～6mm的緊固件佔到全部緊固件的80％以上。緊固件在應用過程中，一般需配套使用，而在存儲模式上則採用分類獨立存儲，因此，在上星使用前需要完成緊固件的統一配套，即將相互配合的彈墊、平墊按順序分別穿設到螺釘的螺杆上，形成配套結構，具體參見圖1，根據圖1可以看出，存放治具4上開設有緊固件存放槽5，存放槽5下部設置通氣孔，螺釘1存放在存放槽5內，從下到上其中套設彈墊3和平墊2形成配套緊固件。根據不同的裝配工藝要求，螺釘上配套的彈墊和平墊的數量也存在一定差別。目前，緊固件配套主要由操作人員手動完成，受到緊固件尺寸小、不易抓取等因素的影響，配套效率非常低，並且存在誤操作的風險。因此，為了解決衛星總裝過程中的緊固件配套難題，設計和發明一種新的適用於衛星裝配過程的緊固件自動配套裝置有著重要的現實意義。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種適用於衛星裝配過程的緊固件的自動配套裝置，旨在實現總裝過程中緊固件的自動化配套，進而提升緊固件的配套效率和準確性。本發明試用的對象為尺寸規格在2mm～6mm的螺釘、彈墊、平墊三大類緊固件。

本發明的適用於衛星裝配過程的緊固件的自動配套裝置，主要包括外罩和設置在外罩內的機械臂模塊、電動夾爪模塊、載物託盤模塊、CCD視覺模塊、背景光源模塊、檢測模塊、配套存放模塊和中控模塊以及設置在外罩外的控制面板模塊，外罩內設置用於支撐各模塊的承載中板，電動夾爪模塊設置在機械臂模塊前端，機械臂模塊通過調整位姿配合其進行緊固件的抓取和存放，電動夾爪模塊通過伺服電機控制夾爪的開合實現緊固件抓取和存放，機械臂模塊周圍一側放置載物託盤模塊，用於按照緊固件類別存放待抓取的緊固件，緊固件包括螺釘、彈墊、平墊三大類緊固件，CCD視覺模塊對應設置在載物託盤模塊上方，對待抓取的緊固件進行位置檢測以引導抓取操作，背景光源模塊設置在載物託盤模塊下方，為CCD視覺模塊提供背景光源；機械臂模塊周圍的另一側設置配套存放模塊，用於存放已配套的緊固件，機械臂模塊與配套存放模塊之間設置載物託盤模塊檢測模塊，其利用紅外檢測對每一次的實際抓取狀態進行檢測，中控模塊分別與各模塊電連接以與各模塊進行信息傳遞和電控制。

其中，中控模塊還電連接有控制面板模塊，控制面板模塊用於配套任務的設置，設置內容包括緊固件的類型、數量和配套順序，還能對儀器復位、故障清除、任務實施狀態進行實時查看。

其中，載物託盤模塊和配套存放模塊附近的外罩部分分別設置緊固件放料口和配套取料口。

其中，配套存放模塊由存放治具和用於支撐存放治具的治具固定支架構成，兩者通過銷釘快拆連接。

其中，機械臂模塊具有六個方向的自由度。

其中，電動夾爪前端為可伸縮彈片結構，避免與載物託盤產生剛性擠壓。

其中，CCD視覺模塊具有存儲功能，用於存儲緊固件類型的模板圖像。

其中，載物託盤由透光材料製成，與緊固件的接觸面鋪設透光彈性膠墊。

其中，載物託盤模塊的託盤分為獨立的螺釘、平墊和彈墊的放置區。

其中，背景光源模塊採用白光光源。

本發明所提供的緊固件自動配套裝置，已經在太空飛行器總裝過程中得了 應用，結果表明：該裝置操作簡單，可以實現尺寸規格在2mm～6mm的螺釘、彈墊、平墊的自動配套，綜合提升操作效率超過50％。同時，因配套緊固件的存放規範，大幅提升了配套後的緊固件上星應用的便捷性。

附圖說明

圖1為自動配套後的緊固件結構示意圖。圖中：1為螺釘；2為平墊；3為彈墊；4為存放治具；5為存放治具上的開設有通氣孔的單組配套緊固件存放槽。

圖2是本發明的配套裝置結構布局示意圖。其中，21為裝置外罩；22為中控模塊；23為背景光源模塊；24為控制面板模塊；25為載物託盤模塊；26為緊固件放料口；27為電動夾爪模塊；28為CCD視覺模塊；29為機械臂模塊；30為檢測模塊；31為存放治具；32為治具固定支架；33為配套取料口；34為承載中板。

具體實施方式

以下介紹的是作為本發明所述內容的具體實施方式，下面通過具體實施方式對本發明的所述內容作進一步的闡明。當然，描述下列具體實施方式只為示例本發明的不同方面的內容，而不應理解為限制本發明範圍。

圖2是本發明的配套裝置結構布局示意圖。如圖2所示，本發明的適用於衛星裝配過程的緊固件自動配套裝置，包括外罩21和設置在外罩21內的機械臂模塊29、電動夾爪模塊27、載物託盤模塊25、CCD視覺模塊28、背景光源模塊23、檢測模塊30、配套存放模塊和中控模塊22以及設置在外罩21外的控制面板模塊24，配套存放模塊由存放治具31和用於支撐存放治具的治具固定支架32構成，兩者通過銷釘快拆連接。外罩21內設置用於支撐各模塊的承載中板34，承載中板34是各功能模塊的主要安裝載體，背景光源模塊23、控制面板模塊24、載物託盤模塊25、機械臂模塊29、檢測模塊30、和治具固定支架32，均通過螺紋連接固定在承載中板34上。CCD視覺模塊28)、中控模塊22，通過螺紋連接固定在裝置外罩21上，外罩21上還開設有供放入緊固件的緊固件放料口26和取出已配套的緊固件的配套取料口33，二者均設有安全光柵。電動夾爪模塊27 通過螺紋連接固定在機械臂模塊29的前端，存放治具31通過銷孔聯接固定在治具固定支架32的頂端。機械臂模塊29具有六個方向的自由度，通過位姿調整可以保證電動夾爪模塊27實現各緊固件的夾取、存放等功能。電動夾爪模塊27為由伺服電機控制的可實現一定開合的二指夾爪結構，夾爪前端為可伸縮彈片結構，避免抓取時與載物託盤產生剛性擠壓。載物託盤模塊25採用透光材料，託盤與緊固件的接觸面鋪設透光彈性膠墊。背景光源模塊採用白光背景光。

其中，緊固件的配套任務通過控制面板模塊24進行設定，設置信息包括配套緊固件類型、規格、數量、配套順序。設定完成後，任務信息經中控模塊22分解後向各個模塊分發操作指令。載物託盤模塊25分為獨立的螺釘、平墊和彈墊放置區，用於存放待配套的緊固件。託盤下方安裝有背景光源模塊23，上方安裝有CCD視覺模塊28，視覺模塊內存儲有尺寸規格在2mm～6mm的螺釘、彈墊、平墊三大類緊固件的模板尺寸信息，視覺模塊通過任務指令中設定的緊固件參數調用本次操作的緊固件模板，並利用模板匹配的方式從當前採集到的視覺圖像中自動識別待抓取的對象，隨後將該抓取對象的位置信息傳遞給機械臂模塊29和電動夾爪模塊27。機械臂通過調整位姿使電動夾爪獲得最佳的垂直抓取位置。電動夾爪模塊27依據模板尺寸調整伺服電機的開合尺寸並完成抓取操作。抓取完成後，通過調整機械臂位姿使電動夾爪模塊27的夾取點到達檢測模塊30的檢測點，檢測模塊30確認抓取狀態後記錄已抓取數量。之後，通過調整機械臂位姿使電動夾爪模塊27到達存放治具31的上存放點並完成放置。各類緊固件的抓取和存放操作均遵循以上操作方式，不同類型的緊固件以及其所處的配套順序決定了具體的操作執行的參數細節。

儘管上文對本發明的具體實施方式給予了詳細描述和說明，但是應該指明的是，本領域的技術人員可以依據本發明的精神對上述實施方式進行各種等效改變和修改，其所產生的功能作用在未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時，均應在本發明保護範圍之內。