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专利号: 2020107885266
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.电连接器头座五自由度自动对中方法,其特征在于:该方法具体如下:

1)将电连接器插头夹具固定,电连接器插头固定夹紧在电连接器插头夹具上;将电连接器插座固定夹紧在电连接器插座夹具的电连接器插座安装孔内;

2)将XZ轴位置控制单元的Z轴底板与竖直支撑板固定,旋转角度控制单元的动力源底座固定在XZ轴位置控制单元的X轴游动板上;然后,将轴线角度控制单元中固定在角度调整底板上的安装轴与旋转角度控制单元的动力输出件通过转动联轴器连接;所述的轴线角度控制单元由角度调整底板、外壳罩、角度调整伺服电机、角度调整联轴器、圆柱导轨、三孔螺母块、角度调整杆、角度调整滚珠丝杠和挡板组成;四个角度调整伺服电机的底座沿周向均布固定在角度调整底板上;外壳罩罩在四个角度调整伺服电机外,并与角度调整底板固定;

每个角度调整伺服电机的输出轴穿过外壳罩对应的一个过孔,且每个角度调整伺服电机的输出轴与一根角度调整滚珠丝杠通过角度调整联轴器连接;挡板通过四根圆柱导轨与外壳罩固定;各角度调整滚珠丝杠靠近挡板的那端通过轴承支承在挡板上;每根角度调整滚珠丝杠与一个三孔螺母块构成螺旋副;每个三孔螺母块与一根圆柱导轨构成滑动副;四根角度调整杆一端与四个三孔螺母块分别固定,另一端分别穿过挡板对应的一个过孔与电连接器插座夹具通过铰链连接;周向间隔180°的其中两个铰链的铰接轴中心轴线共线,周向间隔180°的另外两个铰链的铰接轴中心轴线也共线;

3)在电连接器插座的外圆柱面上标上周向位置相差90°的一号标记和二号标记,一号标记位于电连接器插座的最顶部,且目视电连接器插座靠近电连接器插头的端面时,二号标记在一号标记的顺时针方向上;在电连接器插头的外圆柱面上也标上周向位置相差90°的一号标记和二号标记,电连接器插头上的一号标记位于电连接器插头的最顶部,且目视电连接器插头靠近电连接器插座的端面时,电连接器插头上的二号标记在一号标记的逆时针方向上;其中,一号标记和二号标记均为平行于角度调整滚珠丝杠的直线;电连接器插座上的一号标记与其中一根角度调整杆在电连接器插座周向位置上对齐,将该角度调整杆设为一号角度调整杆,将与电连接器插座上二号标记在电连接器插座周向位置上对齐的另一根角度调整杆设为二号角度调整杆,沿一号角度调整杆至二号角度调整杆的圆周方向,将另外两根角度调整杆依次设为三号角度调整杆和四号角度调整杆;然后,通过一号工业相机采集电连接器插头和电连接器插座上一号标记的图像,通过二号工业相机采集电连接器插头和电连接器插座上二号标记的图像,一号工业相机和二号工业相机采集的图像均经过信号采集卡传给PC机;其中,一号工业相机的拍摄范围呈矩形,将一号工业相机采集的图像中与电连接器插座上一号标记平行的两条拍摄边界分别设为一号边界和二号边界,一号边界比二号边界远离电连接器插座上的二号标记;一号工业相机、二号工业相机和PC机组成视觉图像处理单元;

4)PC机对一号工业相机和二号工业相机采集的图像进行处理,反馈控制轴线角度控制单元驱动电连接器插座夹具绕平行于X轴的轴线偏转、平行于Z轴的轴线偏转或平行于X轴的轴线和平行于Z轴的轴线同时偏转,控制旋转角度控制单元驱动轴线角度控制单元绕Y轴旋转,控制XZ轴位置控制单元驱动旋转角度控制单元沿X轴平移、Z轴平移或X轴和Z轴同时平移,具体过程如下:①PC机对一号工业相机和二号工业相机采集的图像分别采用Hough变换进行角度检测,求得电连接器插座上一号标记相对电连接器插头上一号标记的偏转角度α1和电连接器插座上二号标记相对电连接器插头上二号标记的偏转角度α2,并计算调整距离l1=L/2tanα1和l2=L/2tanα2,其中,L为周向位置相差180°的两根角度调整杆的中心距;规定沿一号工业相机的拍摄方向目视,顺时针方向的偏转角度α1为正,沿二号工业相机的拍摄方向目视,顺时针方向的偏转角度α2为正;然后,PC机控制各角度调整伺服电机补偿电连接器插座与电连接器插头轴线的角度误差,具体如下:当α1为正时,二号角度调整杆在对应的角度调整伺服电机驱动下后退l1,四号角度调整杆在对应的角度调整伺服电机驱动下前进l1;当α1为负时,二号角度调整杆在对应的角度调整伺服电机驱动下前进l1,四号角度调整杆在对应的角度调整伺服电机驱动下后退l1;当α2为正时,一号角度调整杆在对应的角度调整伺服电机驱动下前进l2,三号角度调整杆在对应的角度调整伺服电机驱动下后退l2;当α2为负时,一号角度调整杆在对应的角度调整伺服电机驱动下后退l2,三号角度调整杆在对应的角度调整伺服电机驱动下前进l2;

②PC机根据一号工业相机采集的图像计算出电连接器插座上一号标记与一号工业相机的矩形拍摄范围中一号边界和二号边界的距离差Δl,并计算旋转角度θ=arcsin(Δl/

2R),其中R为电连接器插座的外圆柱面半径;然后,当Δl为正时,PC机控制旋转角度控制单元的动力源驱动角度调整底板旋转,使得电连接器插座朝向一号边界旋转角度θ;当Δl为负时,PC机控制旋转角度控制单元的动力源驱动角度调整底板旋转,使得电连接器插座远离一号边界旋转角度θ;

③PC机根据一号工业相机采集的图像计算出电连接器插头上的一号标记和电连接器插座上的一号标记在水平面上的投影距离x,规定电连接器插座上的一号标记和一号工业相机的矩形拍摄范围中一号边界在水平面上的投影距离大于电连接器插头上的一号标记和一号工业相机的矩形拍摄范围中一号边界在水平面上的投影距离时,投影距离x为正;当投影距离x为正时,PC机控制XZ轴位置控制单元驱动旋转角度控制单元、轴线角度控制单元、电连接器插座夹具和电连接器插座同步沿X轴靠近一号工业相机的方向移动投影距离x;当投影距离x为负时,PC机控制XZ轴位置控制单元,使得电连接器插座沿X轴远离一号工业相机的方向移动投影距离x;

④PC机根据二号工业相机采集的图像计算出电连接器插头上的二号标记和电连接器插座上的二号标记在竖直面上的投影距离y,规定电连接器插座上的二号标记高于电连接器插头上的二号标记时,投影距离y为正;当投影距离y为正时,PC机控制XZ轴位置控制单元驱动旋转角度控制单元、轴线角度控制单元、电连接器插座夹具和电连接器插座同步沿Z轴下移投影距离y;当投影距离y为负时,PC机控制XZ轴位置控制单元,使得电连接器插座沿Z轴上移投影距离y。

2.根据权利要求1所述的电连接器头座五自由度自动对中方法,其特征在于:所述的XZ轴位置控制单元由Z轴底板、Z轴伺服电机、Z轴联轴器、Z轴滚珠丝杠、Z轴滑块、Z轴滑轨、Z轴游动板、X轴底板、X轴伺服电机、X轴联轴器、X轴滚珠丝杠、X轴滑轨、X轴滑块和X轴游动板组成;Z轴底板与竖直支撑板通过间距设置的两块支撑块固定连接;Z轴伺服电机的底座和Z轴滑轨均固定在Z轴底板上;Z轴伺服电机的输出轴与Z轴滚珠丝杠通过Z轴联轴器连接;Z轴螺母块与Z轴滚珠丝杠构成螺旋副,并与Z轴滑块固定;Z轴滑块与Z轴滑轨构成滑动副;Z轴游动板与Z轴滑块固定;X轴底板与Z轴游动板固定,X轴伺服电机的底座和X轴滑轨均固定在X轴底板上;X轴伺服电机的输出轴与X轴滚珠丝杠通过X轴联轴器连接,X轴螺母块与X轴滚珠丝杠构成螺旋副,并与X轴滑块固定;X轴滑块与X轴滑轨构成滑动副;X轴游动板固定在X轴滑块上。

3.根据权利要求1或2所述的电连接器头座五自由度自动对中方法,其特征在于:所述的旋转角度控制单元由转动伺服电机和转动联轴器组成;转动伺服电机的底座固定在X轴游动板上,转动伺服电机的输出轴与角度调整底板上的安装轴通过转动联轴器连接。