一种液压支架连杆的柔性化自动拼点方法与流程

1.本发明涉及大型结构件装配加工领域，具体的说，涉及了一种液压支架连杆的柔性化自动拼点方法。


背景技术：

2.液压支架是煤矿综采中的关键支护设备之一，目前逐渐朝向大采高、高寿命、轻量化方向发展，这对液压支架主体结构件的制造质量提出了更高要求。连杆作为液压支架关键零部件之一，主要作用是保持支架受力时的稳定性，因而其生产质量将直接影响煤矿井下工作面的安全生产。
3.连杆是由中厚板拼焊而成的箱型结构，结构相对简单，其外形标准化程度较高，但尺寸跨度较大（孔心距范围500mm～3500mm），目前连杆已初步实现了自动化拼装。但现有的自动拼装方法通常采用现场示教或离线编程的方式进行程序编制，换产时需要对首件重新示教、重新编程或借用原有程序进行修改，此过程耗时长、耗费人力及物力巨大，已经无法满足连杆自动拼焊生产线多品种、小批量、换产频繁、易于换产的建设需求。
4.为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、生产效率高、易于换产、适用于多品种小批量连杆拼点的液压支架连杆的柔性化自动拼点方法。
6.为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种液压支架连杆的柔性化自动拼点方法，应用于连杆自动拼焊系统，所述连杆自动拼焊系统包括主控plc、搬运机器人、点焊机器人和拼装平台，所述拼装平台包括中间平台以及位于所述中间平台两侧的左侧平台和右侧平台，其特征在于，所述液压支架连杆的柔性化自动拼点方法包括以下步骤：（1）、将连杆划分为底板、主筋板、筋板、加强板和盖板五种零件，并选取各零件部分关键尺寸，进行参数化处理：针对底板和盖板，将缺口长度尺寸设置有l1、将中间段宽度尺寸设置为w1、将端部宽度尺寸设置为w2、将板厚尺寸设置为h1；针对筋板，将长度尺寸设置为l3、将宽度尺寸设置为w3、将板厚尺寸设置为h2、将筋板与主筋板同侧孔心距尺寸设置为l2；针对主筋板，将两孔的孔心距尺寸设置为l4、将中间段宽度尺寸设置为w4、将板厚尺寸设置为h3、将外圆弧半径尺寸设置为r1；针对加强板，将直线段宽度尺寸设置为w5、将板厚尺寸设置为h4、将外圆弧半径尺寸设置为r2；（2）、对拼装、点焊程序进行参数化处理：针对底板，拼装时将底板x向中心线、y向中心线与中间平台的x向中心线、y向中心线进行关联，高度方向以中间平台的上平面为基准，搬运机器人放置点位置坐标为（0、0、
h1），点焊时底板点固8点，其位置坐标分别为（
‑
l4/2、w2/2、h1）、（
‑
l1/4、w1/2、h1）、（l1/4、w1/2、h1）、（l4/2、w2/2、h1）、（l4/2、
‑
w2/2、h1）、（l1/4、
‑
w1/2、h1）、（
‑
l1/4、
‑
w1/2、h1）、（
‑
l4/2、
‑
w2/2、h1）；针对主筋板，拼装时分别将两个主筋板的x向中心线与左侧平台或者右侧平台的x向中心线进行关联，两个主筋板一端内侧直边分别与对应左侧平台或者右侧平台的两个定位块进行关联，高度方向以左侧平台和右侧平台上平面为基准，搬运机器人放置点位置坐标为左侧平台（0、
‑
500
‑
w4/2、h3）、右侧平台（0、500 w4/2、h3）；针对加强板，拼装时将加强板外圆弧圆心分别与主筋板外圆弧圆心进行关联，高度方向以主筋板上表面为基准，搬运机器人放置点位置坐标为左侧平台（
‑
l4/2、
‑
500
‑
w4/2、h3 h4）、（l4/2、
‑
500
‑
w4/2、h3 h4），右侧平台（
‑
l4/2、500 w4/2、h3 h4）、（l4/2、500 w4/2、h3 h4），点焊时单个加强板点固3点，焊点坐标分别为（
‑
l4/2、500 w4/2
‑
r2、h3）、（
‑
l4/2、500 w4/2 r2、h3）、（
‑
l4/2 l5、500 w4/2、h3）、（l4/2、500 w4/2
‑
r2、h3）、（l4/2、500 w4/2 r2、h3）、（l4/2
‑
l5、500 w4/2、h3）、（
‑
l4/2、
‑
500
‑
w4/2 r2、h3）、（
‑
l4/2、
‑
500
‑
w4/2
‑
r2、h3）、（
‑
l4/2 l5、
‑
500
‑
w4/2、h3）、（l4/2、
‑
500
‑
w4/2 r2、h3）、（l4/2、
‑
500
‑
w4/2
‑
r2、h3）、（l4/2
‑
l5、
‑
500
‑
w4/2、h3）；针对筋板，拼装时将筋板较长一侧边与加强板上表面进行关联、将筋板宽度方向中心线与主筋板的x向中心线进行关联，搬运机器人放置点位置坐标分别为（
‑
l4/2 l2 h2、500 w4/2、h3 h4）、（l4/2
‑
l2
‑
h2、500 w4/2、h3 h4），点焊时单个筋板点固1点，焊点的位置坐标分别为（
‑
l4/2 l2 h2、500 w4/2、h3 h4）、（l4/2
‑
l2
‑
h2、500 w4/2、h3 h4）；针对盖板，拼装时将盖板x向中心线、y向中心线与中间平台的x向中心线、y向中心线进行关联，高度方向与筋板上边进行关联，搬运机器人放置点位置坐标为（0、0、h1 w3 h1），点焊时盖板点固8点，位置坐标分别为（
‑
l4/2、w2/2、h1 w3 h1）、（
‑
l1/4、w1/2、h1 w3 h1）、（l1/4、w1/2、h1 w3 h1）、（l4/2、w2/2、h1 w3 h1）、（l4/2、
‑
w2/2、h1 w3 h1）、（l1/4、
‑
w1/2、h1 w3 h1）、（
‑
l1/4、
‑
w1/2、h1 w3 h1）、（
‑
l4/2、
‑
w2/2、h1 w3 h1）；（3）、采用视觉识别装置对各零件进行识别，计算得到底板的中心点、主筋板的中心点、筋板的中心点、盖板的中心点和加强板外圆弧段的圆心，并将这些点作为搬运机器人的抓取点；（4）、新产品上线前，向主控plc输入上述各参数的值，启动连杆自动拼焊系统，对连杆进行自动化拼点。
7.基于上述，步骤（3）中，视觉识别装置对各零件的识别基准和算法如下：针对底板和盖板，分别以四个缺口处的两直边交叉线为视觉识别基准，拍照识别底板或者盖板的四个缺口，由四个缺口处交叉线分别确定4个交点，用x向相邻两点连线中点连线确定y向中心线，用y向相邻两点连线中点连线确定x向中心线，x向中心线和y向中心线的交点即为底板或者盖板零件的搬运机器人抓取点；针对筋板，以筋板周边为视觉识别基准，拍照识别筋板周边轮廓，分别由两条平行边拟合出x向中心线和y向中心线，x向中心线、y两方向中心线的交点即为筋板零件的搬运机器人抓取点；针对主筋板，分别以主筋板两端半圆弧为视觉识别基准，拍照识别主筋板的两端圆弧，由两端圆弧分别确定零件两个外圆弧中心，两点连线中点即为主筋板零件实际搬运
机器人抓取点；针对加强板，分别以加强板的外圆弧和任一直线段为视觉识别基准，拍照识别加强板的外圆弧和直线段，由外圆弧拟合出零件外圆弧的圆心，此圆心即为加强板零件的搬运机器人抓取点，直线段用于校准搬运机器人抓手的方向。
8.本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明将上述参数化程序设计方案应用于连杆自动拼焊系统中，可以实现一套程序兼容所有同类型连杆的生产加工，换产时只需重新输入新连杆各零件的图纸尺寸参数，不需要再重新人工示教或者再对程序（包括搬运程序、点焊程序、plc逻辑及运动控制程序等）进行人工修改，从而大大减少了换产所耽搁的时间，并有效避免了人工修改所造成的程序或数据错误，同时通过参数化的程序设计可以实现视觉检测、主控plc、搬运机器人、焊接机器人之间的数据传输与数据的实时补偿，保证连杆生产线的柔性、稳定性和可靠性，其具有设计科学、生产效率高、易于换产、适用于多品种小批量连杆拼点的优点。
附图说明
9.图1是本发明中连杆的侧视图。
10.图2是本发明中连杆的俯视图。
11.图3是本发明中底板或者盖板视觉识别基准及图纸尺寸参数化示意图。
12.图4是本发明中筋板视觉识别基准及图纸尺寸参数化示意图。
13.图5是本发明中主筋板视觉识别基准及图纸尺寸参数化示意图。
14.图6是本发明中加强板视觉识别基准及图纸尺寸参数化示意图。
15.图7是本发明中底板、主筋板、加强板、筋板拼点示意图。
16.图8是本发明中盖板拼点示意图。
17.图中：1.底板；2.盖板；3.筋板；4.主筋板；5.加强板。
具体实施方式
18.下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
19.如图1
‑
8所示，一种液压支架连杆的柔性化自动拼点方法，应用于连杆自动拼焊系统，所述连杆自动拼焊系统包括主控plc、搬运机器人、点焊机器人和拼装平台，所述拼装平台包括中间平台以及位于所述中间平台两侧的左侧平台和右侧平台，该设备是市场上的现有设备。
20.所述液压支架连杆的柔性化自动拼点方法包括以下步骤：（1）、将连杆划分为底板1、主筋板4、筋板3、加强板5和盖板2五种零件，并选取各零件部分关键尺寸，进行参数化处理：针对底板1和盖板2，将缺口长度尺寸设置有l1、将中间段宽度尺寸设置为w1、将端部宽度尺寸设置为w2、将板厚尺寸设置为h1针对筋板3，将长度尺寸设置为l3、将宽度尺寸设置为w3、将板厚尺寸设置为h2、将筋板3与主筋板4同侧孔心距尺寸设置为l2；针对主筋板4，将两孔的孔心距尺寸设置为l4、将中间段宽度尺寸设置为w4、将板厚尺寸设置为h3、将外圆弧半径尺寸设置为r1；
针对加强板5，将直线段宽度尺寸设置为w5、将板厚尺寸设置为h4、将外圆弧半径尺寸设置为r2。
21.（2）、对拼装、点焊程序进行参数化处理：针对不同规格连杆的底板1，拼装时采用中心定位，即将底板1的x向中心线、y向中心线与中间平台的x向中心线、y向中心线进行关联，高度方向以中间平台的上平面为基准，搬运机器人放置点位置坐标为（0、0、h1）；点焊时底板1点固8点（焊点1
‑
8），焊点的位置根据l1、l4、w1、w2、h1五个参数自动分配，其位置坐标分别为（
‑
l4/2、w2/2、h1）、（
‑
l1/4、w1/2、h1）、（l1/4、w1/2、h1）、（l4/2、w2/2、h1）、（l4/2、
‑
w2/2、h1）、（l1/4、
‑
w1/2、h1）、（
‑
l1/4、
‑
w1/2、h1）、（
‑
l4/2、
‑
w2/2、h1）；针对不同规格连杆的主筋板4，拼装时均采用x向中心线及一端内侧直边定位，即分别将两个主筋板4的x向中心线与左侧平台或者右侧平台的x向中心线进行关联，两个主筋板4一端内侧直边分别与对应左侧平台或者右侧平台的两个定位块进行关联，高度方向以左侧平台和右侧平台上平面为基准，搬运机器人放置点位置坐标为左侧平台（0、
‑
500
‑
w4/2、h3）、右侧平台（0、500 w4/2、h3）；针对不同规格连杆的加强板5，拼装时均采用外圆弧圆心定位，即加强板外圆弧圆心分别与主筋板4外圆弧圆心进行关联，高度方向以主筋板4上表面为基准，搬运机器人放置点位置坐标为左侧平台（
‑
l4/2、
‑
500
‑
w4/2、h3 h4）、（l4/2、
‑
500
‑
w4/2、h3 h4），右侧平台（
‑
l4/2、500 w4/2、h3 h4）、（l4/2、500 w4/2、h3 h4）；点焊时单个加强板5点固3点，点焊的位置根据l4、l5、r2、w4、h3五个参数自动分配，焊点9～焊点20的坐标分别为（
‑
l4/2、500 w4/2
‑
r2、h3）、（
‑
l4/2、500 w4/2 r2、h3）、（
‑
l4/2 l5、500 w4/2、h3）、（l4/2、500 w4/2
‑
r2、h3）、（l4/2、500 w4/2 r2、h3）、（l4/2
‑
l5、500 w4/2、h3）、（
‑
l4/2、
‑
500
‑
w4/2 r2、h3）、（
‑
l4/2、
‑
500
‑
w4/2
‑
r2、h3）、（
‑
l4/2 l5、
‑
500
‑
w4/2、h3）、（l4/2、
‑
500
‑
w4/2 r2、h3）、（l4/2、
‑
500
‑
w4/2
‑
r2、h3）、（l4/2
‑
l5、
‑
500
‑
w4/2、h3）；针对不同规格连杆的筋板3，拼装时采用较长侧边（l3）和宽度方向中心线（图4中的y向中心线）定位，即将筋板3较长一侧边与加强板5上表面进行关联、将筋板3宽度方向中心线与主筋板4的x向中心线进行关联，搬运机器人放置点位置坐标分别为（
‑
l4/2 l2 h2、500 w4/2、h3 h4）、（l4/2
‑
l2
‑
h2、500 w4/2、h3 h4）；点焊时单个筋板3点固1点，焊点的位置根据l2、l4、w4、h2、h3、h4六个参数自动分配，焊点21～焊点22的位置坐标分别为（
‑
l4/2 l2 h2、500 w4/2、h3 h4）、（l4/2
‑
l2
‑
h2、500 w4/2、h3 h4）；针对不同规格连杆的盖板2，拼装时均采用中心定位，即将盖板2的x向中心线、y向中心线与中间平台的x向中心线、y向中心线进行关联，高度方向与筋板3上边（宽边上边）进行关联，搬运机器人放置点位置坐标为（0、0、h1 w3 h1）；点焊时盖板2点固8点，（焊点23～焊点30），焊点的位置根据l1、l4、w1、w2、w3、h1六个参数自动分配，其位置坐标分别为（
‑
l4/2、w2/2、h1 w3 h1）、（
‑
l1/4、w1/2、h1 w3 h1）、（l1/4、w1/2、h1 w3 h1）、（l4/2、w2/2、h1 w3 h1）、（l4/2、
‑
w2/2、h1 w3 h1）、（l1/4、
‑
w1/2、h1 w3 h1）、（
‑
l1/4、
‑
w1/2、h1 w3 h1）、（
‑
l4/2、
‑
w2/2、h1 w3 h1）。
22.（3）、采用视觉识别装置对各零件进行识别，视觉识别装置对各零件的识别基准和算法如下：针对底板1和盖板2，分别以四个缺口处的两直边交叉线为视觉识别基准，拍照识
别底板1或者盖板2的四个缺口，由四个缺口处交叉线分别确定4个交点，用x向相邻两点连线中点连线确定y向中心线，用y向相邻两点连线中点连线确定x向中心线，x向中心线和y向中心线的交点即为底板1或者盖板2零件的搬运机器人抓取点；针对筋板3，以筋板3周边为视觉识别基准，拍照识别筋板3周边轮廓，分别由两条平行边拟合出x向中心线和y向中心线，x向中心线、y两方向中心线的交点即为筋板3零件的搬运机器人抓取点；针对主筋板4，分别以主筋板4两端半圆弧为视觉识别基准，拍照识别主筋板4的两端圆弧，由两端圆弧分别确定零件两个外圆弧中心，两点连线中点即为主筋板4零件实际搬运机器人抓取点；针对加强板5，分别以加强板5的外圆弧和任一直线段为视觉识别基准，拍照识别加强板5的外圆弧和直线段，由外圆弧拟合出零件外圆弧的圆心，此圆心即为加强板5零件的搬运机器人抓取点，直线段用于校准搬运机器人抓手的方向。
23.（4）、新产品上线前，按照连杆各零件图纸，通过主控plc的参数录入界面将上述各参数录入系统，并确保录入的数据正确性，供系统调用和比对识别；启动连杆自动拼焊系统，视觉识别装置对各零件拍照、计算得到检测结果，并通过参数将检测结果发送给主控plc，同时主控plc系统把这些检测数据实时发送给搬运机器人和点焊机器人，搬运机器人和点焊机器人根据接收到的参数纠正放料位置和焊接位置，从而实现该产品的正常稳定生产。
24.最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。