一種基于視覺定位和扭矩控制的自動(dòng)拆卸螺釘裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)拆卸螺釘裝置，具體涉及一種定位準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)便、拆卸效率高、可應(yīng)用于多種產(chǎn)品的螺釘自動(dòng)拆卸的基于視覺定位和扭矩控制的自動(dòng)拆卸螺釘裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著家電等行業(yè)的發(fā)展，數(shù)量巨大的電子廢棄物面臨著如何妥善處置的問題。在拆解家電類電子產(chǎn)品的過程中，固定螺釘?shù)牟鹦妒瞧渲械年P(guān)鍵問題，目前我國(guó)電子廢棄物元器件拆解業(yè)的目前主要靠人工拆解來實(shí)現(xiàn)。人工拆解存在的突出問題是效率低下，人工成本費(fèi)用逐年上升。且拆解過程中的粉塵、噪聲等因素會(huì)對(duì)環(huán)境和操作人員造成危害，意外的誤操作會(huì)造成操作人員的工傷事故。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種定位準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)便、拆卸效率高、可應(yīng)用于多種產(chǎn)品的螺釘自動(dòng)拆卸的基于視覺定位和扭矩控制的自動(dòng)拆卸螺釘裝置。
[0004]本實(shí)用新型是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的:一種基于視覺定位和扭矩控制的自動(dòng)拆卸螺釘裝置，所述裝置包括:中央控制器、運(yùn)動(dòng)控制卡、工業(yè)相機(jī)、伺服電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、直線模組、限位開關(guān)、螺絲刀、連軸器、連接片、兩個(gè)定位擋塊；
[0005]中央控制器與運(yùn)動(dòng)控制卡電連接；運(yùn)動(dòng)控制卡與限位開關(guān)電連接；
[0006]伺服電機(jī)包括四組:分別為X軸伺服電機(jī)、Y軸伺服電機(jī)、Z軸伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)與螺絲刀連接的伺服電機(jī)；
[0007]電機(jī)驅(qū)動(dòng)器包括四組:分別為X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、Z軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)與螺絲刀連接的伺服電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；
[0008]X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)X軸伺服電機(jī)；X軸伺服電機(jī)與X軸直線模組電連接；
[0009]Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)Y軸伺服電機(jī)；Y軸伺服電機(jī)與Υ軸直線模組電連接；
[0010]Ζ軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)Ζ軸伺服電機(jī)(L軸伺服電機(jī)與Ζ軸直線模組電連接。
[0011 ] X軸直線模組上連接有Υ軸直線模組，Υ軸直線模組上連接有Ζ軸直線模組，Ζ軸直線模組上連接有連接片，螺絲刀、連軸器、伺服電機(jī)、環(huán)形光源、工業(yè)相機(jī)均固定在連接片上;
[0012]兩個(gè)定位擋塊將待拆卸螺釘?shù)漠a(chǎn)品固定。
[0013]在本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例子中，所述螺絲刀驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)采用伺服電機(jī)扭矩控制方式，在驅(qū)動(dòng)螺絲刀旋轉(zhuǎn)同時(shí)根據(jù)扭矩值判斷螺釘擰開狀態(tài)。
[0014]在本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例子中，所述螺絲刀與帶動(dòng)的螺絲刀運(yùn)行的伺服電機(jī)之間裝有連軸器，連軸器內(nèi)置彈簧，通過彈簧壓力使螺絲刀頭在旋轉(zhuǎn)過程中自動(dòng)嵌入螺釘十字槽中。
[0015]在本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例子中，所述連接片固定于Z軸直線模組上。
[0016]本實(shí)用新型的積極進(jìn)步效果在于:本實(shí)用新型提供的基于視覺定位和扭矩控制的自動(dòng)拆卸螺釘裝置具有以下優(yōu)點(diǎn):本實(shí)用新型通過三軸電機(jī)攜帶工業(yè)相機(jī)移動(dòng)至目標(biāo)螺絲附近，光源打開、拍照、采用圖象識(shí)別方法識(shí)別螺釘中心位置，輸出中心位置二維坐標(biāo)，三軸電機(jī)控制螺絲刀裝置移動(dòng)至螺釘中心，通過扭矩控制方式的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺絲刀旋轉(zhuǎn)，同時(shí)Z軸電機(jī)同步配合后退，旋開螺釘。本實(shí)用新型定位準(zhǔn)確，操作簡(jiǎn)便，拆卸效率高，可應(yīng)用于多種產(chǎn)品的螺釘自動(dòng)拆卸工作。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]圖2為本實(shí)用新型的位置結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖給出本實(shí)用新型較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
[0020]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實(shí)用新型公開了一種基于視覺定位和扭矩控制的自動(dòng)拆卸螺釘裝置，中央控制器通過網(wǎng)卡控制工業(yè)相機(jī)、通過運(yùn)動(dòng)控制卡采集限位傳感器信號(hào)并控制四個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其中三個(gè)電機(jī)用于三軸位置移動(dòng)，第四個(gè)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)螺絲刀旋轉(zhuǎn)。
[0021]具體方法包括如下步驟:
[0022](1)系統(tǒng)復(fù)位，系統(tǒng)自檢；
[0023](2)X、Y軸伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)直線模組將工業(yè)相機(jī)移動(dòng)至目標(biāo)區(qū)域；
[0024](3)工業(yè)相機(jī)工作，圖像通過網(wǎng)口通信方式傳入中央控制器；
[0025](4)通過圖像識(shí)別算法識(shí)別螺釘中心位置，計(jì)算螺釘中心位置二維空間坐標(biāo)1 ;
[0026](5)根據(jù)坐標(biāo)1和螺絲刀與圖像中心的相對(duì)位置計(jì)算電機(jī)移動(dòng)距離和方向；
[0027](6)控制X、Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)螺絲刀到達(dá)螺釘中心位置；
[0028](7)控制Z軸電機(jī)向Z方向運(yùn)動(dòng)距離L到達(dá)螺釘中心位置；
[0029](8)根據(jù)設(shè)定的扭矩限制值控制螺絲刀旋轉(zhuǎn)，Z軸電機(jī)同步退出(退出速度VI=螺釘螺距S*螺絲刀旋轉(zhuǎn)電機(jī)速度V2)，同時(shí)根據(jù)伺服驅(qū)動(dòng)器輸出端檢測(cè)電機(jī)扭矩限制狀態(tài)，如檢測(cè)到電機(jī)扭矩限制中狀態(tài)，則轉(zhuǎn)步驟(9)，如在扭矩非限制狀態(tài)，則轉(zhuǎn)步驟(10);
[0030](9)系統(tǒng)報(bào)警，報(bào)警信息:“螺釘無法拆卸！請(qǐng)檢查螺釘！ ”
[0031](10)所有螺釘是否全部拆卸完成，是則轉(zhuǎn)步驟(11)，否則根據(jù)螺釘間距(固定參數(shù))，轉(zhuǎn)步驟⑵；
[0032](11)結(jié)束。
[0033]本實(shí)用新型的裝置包括:中央控制器、運(yùn)動(dòng)控制卡、工業(yè)相機(jī)、伺服電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、直線模組、限位開關(guān)、螺絲刀、連軸器、連接片、兩個(gè)定位擋塊；
[0034]中央控制器與運(yùn)動(dòng)控制卡電連接；運(yùn)動(dòng)控制卡與限位開關(guān)電連接；
[0035]伺服電機(jī)包括四組:分別為X軸伺服電機(jī)、Y軸伺服電機(jī)、Z軸伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)與螺絲刀連接的伺服電機(jī)；
[0036]電機(jī)驅(qū)動(dòng)器包括四組:分別為X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、Z軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)與螺絲刀連接的伺服電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；
[0037]X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)X軸伺服電機(jī)；X軸伺服電機(jī)與X軸直線模組電連接；
[0038]Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)Y軸伺服電機(jī)；Y軸伺服電機(jī)與Υ軸直線模組電連接；
[0039]Ζ軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)Ζ軸伺服電機(jī)(L軸伺服電機(jī)與Ζ軸直線模組電連接。
[0040]X軸直線模組上連接有Υ軸直線模組，Υ軸直線模組上連接有Ζ軸直線模組，Ζ軸直線模組上連接有連接片，螺絲刀、連軸器、伺服電機(jī)、環(huán)形光源、工業(yè)相機(jī)均固定在連接片上;
[0041 ] 兩個(gè)定位擋塊將待拆卸螺釘?shù)漠a(chǎn)品固定。
[0042]螺絲刀驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)采用伺服電機(jī)扭矩控制方式，在驅(qū)動(dòng)螺絲刀旋轉(zhuǎn)同時(shí)根據(jù)扭矩值判斷螺釘擰開狀態(tài)。
[0043]螺絲刀與帶動(dòng)的螺絲刀運(yùn)行的伺服電機(jī)之間裝有連軸器，連軸器內(nèi)置彈簧，通過彈簧壓力使螺絲刀頭在旋轉(zhuǎn)過程中自動(dòng)嵌入螺釘十字槽中。
[0044]圖2為本實(shí)用新型的位置結(jié)構(gòu)框圖。如圖2所示:在本實(shí)用新型中，螺釘1、定位擋塊2、螺絲刀3、連軸器4、伺服電機(jī)5、環(huán)形光源6、工業(yè)相機(jī)7、Ζ軸直線模組8、Υ軸直線模組9、X軸直線模組10、連接片11。X軸直線模組10上連接有Υ軸直線模組9，Υ軸直線模組9上連接有Ζ軸直線模組8，Ζ軸直線模組8上連接有連接片11，螺絲刀3、連軸器4、伺服電機(jī)5、環(huán)形光源6、工業(yè)相機(jī)7均固定在連接片11上，兩個(gè)定位擋塊2將待拆卸螺釘?shù)漠a(chǎn)品固定。連接片11固定于Ζ軸直線模組8上。
[0045]兩個(gè)定位擋塊2將待拆卸螺釘?shù)漠a(chǎn)品固定，連軸器4 一般選為帶彈簧的連軸器。
[0046]系統(tǒng)工作時(shí)通過三軸電機(jī)攜帶工業(yè)相機(jī)移動(dòng)至目標(biāo)螺絲附近，光源打開、拍照、采用圖象識(shí)別方法識(shí)別螺釘中心位置，輸出中心位置二維坐標(biāo)，三軸電機(jī)控制螺絲刀裝置移動(dòng)至螺釘中心，通過扭矩控制方式的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺絲刀旋轉(zhuǎn)，同時(shí)Ζ軸電機(jī)同步配合后退，旋開螺釘。
[0047]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)，本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于視覺定位和扭矩控制的自動(dòng)拆卸螺釘裝置，其特征在于:所述裝置包括:中央控制器、運(yùn)動(dòng)控制卡、工業(yè)相機(jī)、伺服電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、直線模組、限位開關(guān)、螺絲刀、連軸器、連接片、兩個(gè)定位擋塊； 中央控制器與運(yùn)動(dòng)控制卡電連接；運(yùn)動(dòng)控制卡與限位開關(guān)電連接； 伺服電機(jī)包括四組:分別為X軸伺服電機(jī)、Y軸伺服電機(jī)、Z軸伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)與螺絲刀連接的伺服電機(jī)； 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器包括四組:分別為X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、Z軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)與螺絲刀連接的伺服電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器； X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)X軸伺服電機(jī)；x軸伺服電機(jī)與X軸直線模組電連接； Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)Y軸伺服電機(jī)；Y軸伺服電機(jī)與Υ軸直線模組電連接； Ζ軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)Ζ軸伺服電機(jī)；Ζ軸伺服電機(jī)與Ζ軸直線模組電連接， X軸直線模組上連接有Υ軸直線模組，Υ軸直線模組上連接有ζ軸直線模組，Ζ軸直線模組上連接有連接片，螺絲刀、連軸器、伺服電機(jī)、環(huán)形光源、工業(yè)相機(jī)均固定在連接片上；兩個(gè)定位擋塊將待拆卸螺釘?shù)漠a(chǎn)品固定。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于視覺定位和扭矩控制的自動(dòng)拆卸螺釘裝置，其特征在于:所述螺絲刀驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)采用伺服電機(jī)扭矩控制方式，在驅(qū)動(dòng)螺絲刀旋轉(zhuǎn)同時(shí)根據(jù)扭矩值判斷螺釘擰開狀態(tài)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于視覺定位和扭矩控制的自動(dòng)拆卸螺釘裝置，其特征在于:所述螺絲刀與帶動(dòng)的螺絲刀運(yùn)行的伺服電機(jī)之間裝有連軸器，連軸器內(nèi)置彈簧，通過彈簧壓力使螺絲刀頭在旋轉(zhuǎn)過程中自動(dòng)嵌入螺釘十字槽中。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于視覺定位和扭矩控制的自動(dòng)拆卸螺釘裝置，其特征在于:所述連接片固定于Ζ軸直線模組上。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于視覺定位和扭矩控制的自動(dòng)拆卸螺釘裝置，中央控制器通過網(wǎng)卡控制工業(yè)相機(jī)、通過運(yùn)動(dòng)控制卡采集限位傳感器信號(hào)并控制四個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其中三個(gè)電機(jī)用于三軸位置移動(dòng)，第四個(gè)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)螺絲刀旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型通過三軸電機(jī)攜帶工業(yè)相機(jī)移動(dòng)至目標(biāo)螺絲附近，光源打開、拍照、采用圖象識(shí)別方法識(shí)別螺釘中心位置，輸出中心位置二維坐標(biāo)，三軸電機(jī)控制螺絲刀裝置移動(dòng)至螺釘中心，通過扭矩控制方式的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺絲刀旋轉(zhuǎn)，同時(shí)Z軸電機(jī)同步配合后退，旋開螺釘。本實(shí)用新型定位準(zhǔn)確，操作簡(jiǎn)便，拆卸效率高，可應(yīng)用于多種產(chǎn)品的螺釘自動(dòng)拆卸工作。
【IPC分類】B23P19/06
【公開號(hào)】CN204997320
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520488751
【發(fā)明人】秦琴, 屠子美, 劉唯, 黃江巍
【申請(qǐng)人】上海第二工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2015年7月8日