灯壳装配系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及灯具生产技术领域，具体涉及灯壳装配系统及其控制方法。


背景技术：

2.在led灯具生产加工过程中，需要对led灯具进行螺丝的锁付，使各部件之间的连接固定更为稳固。而现有对led灯具锁螺丝方式有人工锁螺丝以及自动螺丝机。人工锁螺丝存在以下缺点：第一，存在大量取螺丝的动作，效率低；第二，人工成本高，员工的劳动强度大；自动螺丝机无法对长条形的灯具外壳进行锁螺丝操作，需要人工将其放在特定的夹具上，然后通过自动螺丝机将灯具外壳锁好，属于半自动化机械，无法实现大批量的生产。
3.因此，亟待一种可显著提高生产效率和保证锁螺丝质量的自动化灯壳装配系统及其控制方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了灯壳装配系统。
5.为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：灯壳装配系统包括输送线以及设于输送线左右两端的装配机构；所述输送线包括用于输送灯壳的输送机构、用于输出加工完成灯壳的输出机构、设于输送机构和输出机构之间的定位夹具及设于定位夹具下方的抬升移动机构；每个所述装配机构包括视觉识别机械手、锁紧机械手、涂油装置及螺丝进料装置，通过所述视觉识别机械手识别灯壳的螺丝孔位，通过所述锁紧机械手对识别到的螺丝孔位进行锁螺丝操作，通过所述涂油装置对螺丝进行涂油操作，通过螺丝进料装置实现螺丝的供应。
6.工作原理及有益效果：1、与现有技术相比，本技术无需人工对灯壳进行上料，全程可通过设备自动运行进行锁螺丝操作，同时借助视觉识别机械手可识别各种孔位的灯壳，因此本系统可以同时加工同种型号的灯壳或者不同型号的灯壳，不仅加工效率高，而且实现了对长条形的灯具的全自动化生成，填补了现有技术的空白；
7.2、通过对螺丝涂油处理，可对螺丝进行防锈处理等，使其不易老化生锈，可提升灯壳的安装质量；
8.3、将锁螺丝和视觉识别分别设置在不同的机械手上，避免了同个机械手过于复杂的结构设计，大大简化了机械手上的结构，如果集成在同一机械手还需要考虑到锁螺丝的结构是否会挡住视觉识别的摄像头，设计成本过高，对于算法的要求也很高，不利于提升加工效率，容易出现故障。
9.进一步地，所述抬升移动机构包括抬升座、用于驱动抬升座上下运动的竖直驱动件、供竖直驱动件沿输送线长度方向来回滑动的导轨，所述抬升座上设有供灯壳放入的第一放置槽。
10.此设置，竖直驱动件在导轨上来回滑动，可通过其他的电机或气缸及电缸等驱动，而抬升座通过竖直驱动件驱动升降，因此能够通过抬升座的第一放置槽将灯壳拖住，从而
实现升降和水平移动操作，还利用了导轨精度高的优点，可实现精确地定位，极大地方便了锁螺丝操作。
11.进一步地，所述定位夹具分别设于输送线的左右两端，且所述抬升移动机构位于两个定位夹具之间的下方，每个所述定位夹具上均设有供灯壳放入的第二放置槽，通过所述抬升座抬升灯壳将灯壳从第二放置槽内移出。
12.此设置，无需将抬升移动机构设置在输送线的上方，只需要利用输送线内的空间即可，大大提高了空间利用率，也不会对装配机构产生干涉，也不影响定位夹具，也不影响输送线的运行，定位夹具不需要将灯壳夹住，因此定位夹具的结构不需要任何的驱动器，结构简单。
13.进一步地，所述定位夹具数量为四个，左右对称为一对，每一对定位夹具对应一个视觉识别机械手和锁紧机械手或对应两个视觉识别机械手或两个锁紧机械手。
14.此设置，公开了两种方案，一种能够实现先对灯壳其中一端进行锁螺丝，另一端进行视觉识别，然后再换一个位置操作，这种适合对于灯壳两端的螺丝孔是一致的，一端视觉识别后，另一端的螺丝孔位置也就能够得到，第二种是先对灯壳左右两端进行视觉识别，然后再进行锁紧，这种适合对于灯壳两端的螺丝孔不一致的情况，两者各有优势。
15.进一步地，每一对所述定位夹具上方均设有一辅助定位架，所述辅助定位架上设有供灯壳插入的第三放置槽，每个所述辅助定位架能够上下运动以配合抬升座将灯壳顶出。
16.此设置，通过先让辅助定位架的第三放置槽与灯壳配合，如此可对灯壳进行辅助定位，然后再通过抬升座将灯壳抬起，辅助定位架复位，从而防止灯壳在抬升座抬升过程中产生位置偏移，导致后续的锁螺丝操作无法顺利进行。
17.进一步地，所述涂油装置包括油箱、与油箱连通的电动出油接口，通过所述电动出油接口对装载在所述锁紧机械手的螺丝进行涂油操作。
18.此设置，通过电动除油接口按照设定的出油量来对螺丝进行涂油操作，涂油过程中只需要锁紧机械手操作螺丝旋转几圈即可完成涂油操作，结构简单，操作方便。
19.进一步地，所述螺丝进料装置包括框架、设于框架上的多个螺丝板，每个所述螺丝板上设有多个螺丝。
20.此设置，通过锁紧机械手只需要从螺丝板上拿取螺丝即可，结构简单，操作方便。
21.进一步地，所述定位夹具上设有用于对灯壳有无感应的感应元件。此设置，通过感应元件来识别灯壳是否被放在了定位夹具上，从而方便后续操作的进行。
22.进一步地，还包括控制端，所述输送线、装配机构均与控制端通信连接。
23.通过控制端按照设定的程序来对灯壳进行锁螺丝操作。
24.灯壳装配系统控制方法，包括以下步骤：
25.s100、输送机构将组装好的灯壳输入到输送机构的输出端；
26.s200、通过抬升移动机构将灯壳从输送机构的输出端移动至第一工作位置；
27.s300、在第一工作位置通过视觉识别机械手对灯壳右端的螺纹孔进行识别得到第一螺纹孔数据；
28.s400、控制端将第一螺纹孔数据转换成第一镜像数据发送给视觉识别机械手对面的锁紧机械手；
29.s500、锁紧机械手依据第一镜像数据对灯壳左端进行锁螺丝操作；
30.s600、抬升移动机构将左端锁完螺丝的灯壳移动至第二工作位置；
31.s700、在第二工作位置通过视觉识别机械手对灯壳左端的螺纹孔进行识别得到第二螺纹孔数据；
32.s800、控制端将第二螺纹孔数据转换成第二镜像数据并与第一螺纹孔数据进行比对；
33.s900、第二镜像数据和第一螺纹孔数据相似度大于设定阈值，则选用第二镜像数据，若小于设定阈值，则选用第一螺纹孔数据；
34.s1000、锁紧机械手依据第二镜像数据或第一螺纹孔数据对灯壳右端进行锁螺丝操作；
35.s1100、抬升移动机构将右端锁完螺丝的灯壳移动至输出机构输出。
36.本技术的上述方法，能够对左右两端相同螺丝孔维的灯壳进行自动锁螺丝操作，极大地提高了生产效率，而且能够不断地学习，提高螺丝孔的识别精度。
附图说明
37.图1是本发明灯壳装配系统的立体图；
38.图2是本发明灯壳装配系统的俯视图；
39.图3是图1的另一视角示意图；
40.图4是图3中a的放大图；
41.图5是图3中b的放大图；
42.图6是本发明方法的流程图。
43.图中，1、输送线；2、装配机构；3、灯壳；4、控制端；5、感应元件；6、辅助定位架；11、输送机构；12、输出机构；13、定位夹具；14、抬升移动机构；21、视觉识别机械手；22、锁紧机械手；23、涂油装置；24、螺丝进料装置；61、第三放置槽；131、第二放置槽；141、抬升座；142、竖直驱动件；143、导轨；144、第一放置槽；231、油箱；232、电动出油接口；241、框架；242、螺丝板。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.本领域技术人员应理解的是，在本发明的披露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
46.本技术是针对于长条形的灯壳安装的。
47.实施例1
48.如图1
‑
3所示，本灯壳装配系统包括输送线1以及设于输送线1左右两端的装配机构2，装配机构2放置在输送线1的左右两端。
49.具体地，输送线1包括用于输送灯壳3的输送机构11、用于输出加工完成灯壳3的输出机构12、设于输送机构11和输出机构12之间的定位夹具13及设于定位夹具13下方的抬升移动机构14，其中输送机构11和输出机构12均为常见的输送带或者类似输送带的设备，主要作用是通过回转运动来水平运输灯壳3，因此附图中简单地进行了示意并对其详细的展示，也并未对其原理和结构进行赘述。
50.具体地，每个装配机构2包括视觉识别机械手21、锁紧机械手22、涂油装置23及螺丝进料装置24，通过视觉识别机械手21识别灯壳3的螺丝孔位，通过锁紧机械手22对识别到的螺丝孔位进行锁螺丝操作，通过涂油装置23对螺丝进行涂油操作，通过螺丝进料装置24实现螺丝的供应，其中机械手为市面上可购买到的设备产品，可向厂家直接定制，在机械手上安装现有的电动锁螺丝设备就是锁紧机械手22，安装现有的视觉识别摄像头就是视觉识别机械手21，视觉识别的算法为现有技术，这里不再对其进行赘述。
51.具体地，涂油装置23包括油箱231、与油箱231连通的电动出油接口232，通过电动出油接口232对装载在锁紧机械手22的螺丝进行涂油操作，通过电动除油接口按照设定的出油量来对螺丝进行涂油操作，涂油过程中只需要锁紧机械手22操作螺丝旋转几圈即可完成涂油操作，结构简单，操作方便。
52.具体地，螺丝进料装置24包括框架241、设于框架241上的多个螺丝板242，每个螺丝板242上设有多个螺丝，其中螺丝板242可以通过电机或者电动导轨143等不断地输送到方便锁紧机械手22拿取螺丝的位置，也可以是放置在框架241上供锁紧机械手22自取，螺丝进料装置24为现有技术，这里不再对其结构和原理进行赘述。
53.在本实施例中，每个装配机构2上还设有控制端4，控制端4可以是常见的电脑或者平板电脑等，通过控制端4进行编程或者输入参数，从而实现对本系统各个设备的控制。
54.请参阅图4，优选地，抬升移动机构14包括抬升座141、用于驱动抬升座141上下运动的竖直驱动件142、供竖直驱动件142沿输送线1长度方向来回滑动的导轨143，抬升座141上设有供灯壳3放入的第一放置槽131，定位夹具13上设有用于对灯壳3有无感应的感应元件5，感应元件5可以穿过定位夹具13对定位夹具13内的灯壳3进行检测，感应元件5是常见的光电传感器或者限位开关等。竖直驱动件142在导轨143上来回滑动，可通过其他的电机或气缸及电缸等驱动，而抬升座141通过竖直驱动件142驱动升降，因此能够通过抬升座141的第一放置槽131将灯壳3拖住，通过感应元件5来识别灯壳3是否被放在了定位夹具13上，从而实现升降和水平移动操作，还利用了导轨143精度高的优点，可实现精确地定位，极大地方便了锁螺丝操作。
55.在本实施例中，定位夹具13的数量至少是四个，分别设于输送线1的左右两端，左右对称为一对，每一对定位夹具13对应一个视觉识别机械手21和锁紧机械手22或对应两个视觉识别机械手21或两个锁紧机械手22，且抬升移动机构14位于两个定位夹具13之间的下方，请参阅图5，每个定位夹具13上均设有供灯壳3放入的第二放置槽131，通过抬升座141抬升灯壳3将灯壳3从第二放置槽131内移出。上述的感应元件5是通过第二放置槽131侧壁上的通孔来实现对第二放置槽131内的灯壳3进行检测的。
56.为了防止灯壳3在抬升过程中发生位置水平偏移，每一对定位夹具13上方均设有
一辅助定位架6，辅助定位架6上设有供灯壳3插入的第三放置槽61，每个辅助定位架6能够上下运动以配合抬升座141将灯壳3顶出，通过先让辅助定位架6的第三放置槽61与灯壳3配合，如此可对灯壳3进行辅助定位，然后再通过抬升座141将灯壳3抬起，辅助定位架6复位，从而防止灯壳3在抬升座141抬升过程中产生位置偏移，导致后续的锁螺丝操作无法顺利进行。在本实施例中，辅助定位架6通过常见的气缸或电缸等驱动上下移动，气缸或电缸在附图中省略。
57.因此，本技术的装配结构有两种技术方案，第一种能够实现先对灯壳3其中一端进行锁螺丝，另一端进行视觉识别，然后再换一个位置操作，这种适合对于灯壳3两端的螺丝孔是一致的，一端视觉识别后，另一端的螺丝孔位置也就能够得到，对于加工同一批次的灯壳3，可显著提高加工效率。
58.第二种是先对灯壳3左右两端进行视觉识别，然后再进行锁紧，这种适合对于灯壳3两端的螺丝孔不一致的情况，两者各有优势，这种是可以对左右两端不同螺丝孔位的灯壳3进行自动锁螺丝操作，也能够对左右两端相同螺丝孔维的灯壳3进行自动锁螺丝操作，适用范围广，极大地提高了生产效率，而且能够不断地学习，提高螺丝孔的识别精度。
59.与现有技术相比，本技术无需人工对灯壳3进行上料，全程可通过设备自动运行进行锁螺丝操作，同时借助视觉识别机械手21可识别各种孔位的灯壳3，因此本系统可以同时加工同种型号的灯壳3或者不同型号的灯壳3，不仅加工效率高，而且实现了对长条形的灯具的全自动化生成，填补了现有技术的空白。
60.实施例2
61.灯壳3装配系统控制方法，包括以下步骤：
62.s100、输送机构11将组装好的灯壳3输入到输送机构11的输出端；
63.此步骤，灯壳3在流水线的其他设备上进行组装操作，而本系统在最后的锁螺丝操作，在输送机构11的输出端。
64.s200、通过抬升移动机构14将灯壳3从输送机构11的输出端移动至第一工作位置；
65.此步骤，抬升移动机构14的抬升座141先在输送机构11的输出端将灯壳3抬升，移动到第一工作位置并将灯壳3放置在定位夹具13的第二安装槽内，也就是第一次锁螺丝的位置。
66.s300、在第一工作位置通过视觉识别机械手21对灯壳3右端的螺纹孔进行识别得到第一螺纹孔数据；
67.此步骤，在灯壳3右端的视觉识别机械手21先对灯壳3右端的螺丝孔进行识别定位，得到了第一螺纹孔数据，把这个图像数据传输给控制端4，或者直接在视觉识别机械手21上处理，然后发给控制端4，控制端4经过处理后，将其转换层灯壳3左端的螺丝孔数据，也就是对于灯壳3左右两端的螺丝孔都相同的情况。
68.s400、控制端4将第一螺纹孔数据转换成第一镜像数据发送给视觉识别机械手21对面的锁紧机械手22；
69.将图像数据经过镜像处理的算法是现有图像处理的常规算法，因此不对齐原理进行赘述，因此只需要通过获取到灯壳3其中一端的螺纹孔数据，也就能够知道另一端的螺纹孔数据，也就无需在同一个机械手上同时进行视觉识别。
70.s500、锁紧机械手22依据第一镜像数据对灯壳3左端进行锁螺丝操作；
71.此步骤的好处在于，此时灯壳3是经过视觉识别后直接进行锁螺丝操作的，而不是先视觉识别，再移动到其他位置进行锁螺丝操作的，因此避免在灯壳3移动后产生位移导致实际位置发生变化的情况发生，从而大大提高了锁螺丝的精确度。
72.s600、抬升移动机构14将左端锁完螺丝的灯壳3移动至第二工作位置；
73.此步骤，在第二工作位置进行灯壳3右端的锁螺丝操作。
74.s700、在第二工作位置通过视觉识别机械手21对灯壳3左端的螺纹孔进行识别得到第二螺纹孔数据；
75.此步骤，同样和步骤s300一样，此时能够获得在灯壳3右端的螺丝孔位置图像数据，也就能够和步骤s300中获取第一螺纹孔数据进行比对。
76.s800、控制端4将第二螺纹孔数据转换成第二镜像数据并与第一螺纹孔数据进行比对；
77.此步骤，主要是为了判断第二镜像数据是否存在较大偏差，或者是为了排除灯壳3被移动一次过后产生的位置偏差导致的误差。
78.s900、若第二镜像数据和第一螺纹孔数据相似度大于设定阈值，则选用第二镜像数据，若小于设定阈值，则选用第一螺纹孔数据；
79.此步骤，若两者数据相似度较高，则说明步骤s400和s800中的镜像算法是可靠的，因此选用第二镜像数据是最为靠谱的，因为第一螺纹孔位置经过位移到了第二工作位置，肯定是存在一定的位置偏差的，若两者数据相似度很低，则说明步骤s400和s800中的镜像算法是不可靠的，此时选用第一螺纹孔数据是最为靠谱的，因此因为第一螺纹孔位置经过位移到了第二工作位置虽然存在了一定的位置偏差，但是不会造成很大的偏差，否则就灯壳3就无法进入到第二放置槽131内，也就无法进入到第二工作位置，因此只要将这个位移导致的误差控制在一定范围内，不会影响正常的锁螺丝操作。这个设定阈值就是相似度值，比如相似度95％。
80.而在此步骤中，还能够将两者的相似度较低时的第一螺纹孔数据再代入到s400和s800中，不断地训练，从而可以不断地提升步骤s400和s800中的镜像算法的可靠性，使其精确度越来越高。
81.s1000、锁紧机械手22依据第二镜像数据或第一螺纹孔数据对灯壳3右端进行锁螺丝操作；
82.s1100、抬升移动机构14将右端锁完螺丝的灯壳3移动至输出机构12输出。
83.实施例3
84.本实施例的区别在于，将实施例2中的步骤s300
‑
s1000更改为：
85.s300、在第一工作位置通过视觉识别机械手21对灯壳3左右两端的螺纹孔进行识别得到第一螺纹孔数据；
86.s400、抬升移动机构14灯壳3移动至第二工作位置；
87.s500、锁紧机械手22依据第一螺纹孔数据对灯壳3左右两端进行锁螺丝操作；
88.上述步骤，提供了另一种实施方式，只要通过调试将灯壳3从第一工作位置移动到第二工作位置造成误差控制在一定范围内，即可利用第一螺纹孔数据非常精确地对灯壳3两端进行锁螺丝操作，此方法适用于两端具有不同位置螺纹孔的灯壳3，也适用于两端具有相同螺纹孔的灯壳3，适用更加广泛。
89.本发明未详述部分为现有技术，故本发明未对其进行详述。
90.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
91.尽管本文较多地使用了输送线1、装配机构2、灯壳3、控制端4、感应元件5、辅助定位架6、输送机构11、输出机构12、定位夹具13、抬升移动机构14、视觉识别机械手21、锁紧机械手22、涂油装置23、螺丝进料装置24、第三放置槽61、第二放置槽131、抬升座141、竖直驱动件142、导轨143、第一放置槽131、油箱231、电动出油接口232、框架241、螺丝板242等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
92.本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本技术相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。