[实用新型]非接触式螺母、螺钉顺序拧紧监控装置

说明书

技术领域

本实用新型公开一种非接触式螺母、螺钉顺序拧紧监控装置，用于工业产品螺母（螺钉）的装配，属于机械装配装置技术领域。

背景技术

在产品的装配过程中，螺母或螺钉的顺序拧紧问题在现代工业过程中应用非常广泛，尤其在汽车、电子和计算机等行业，因为螺母（螺钉）的拧紧顺序不同，其受力状态也相差很大，如安全气囊的安装要求就非常严格，其螺钉受力分布对产品的质量有很大影响。一般为了保证产品质量，要求螺母（螺钉）的拧紧按照特定的顺序进行。目前，解决此问题的方法主要有：（1）利用刚性位移计算法制造的机械手，如atlas copco公司的Tracker等装置，但该装置有许多限制，诸如，它只适合Tensor D级的扳手，而对Tensor S级扳手则无能为力，而且该装置有三角架，严重制约了其使用场合。另外，此装置还受制于一定的几何空间限制（接近平面），并且占地面积大，设备的价格十分昂贵。（2）硬性规定工人按所要求的顺序进行拧紧操作，此方法完全依赖于工人的责任感和自觉性，如果工人不按规定操作，一旦出现质量问题很难追溯。

发明内容

本实用新型提供一种非接触式螺母、螺钉顺序拧紧监控装置，针对目前利用刚性位移计算法而制造的装置的局限性，以及依靠工人本身来控制拧紧的顺序难以保证产品的质量，并且一旦出现质量问题无法追溯责任的缺陷。

本实用新型的技术解决方案：

由CCD镜头、图像采集卡、工控机、I/O扩展卡、电动扳手控制器、电动扳手组成；CCD镜头的信号线连接至图像采集卡的VGA接口，图像采集卡通过PCI插槽与工控机连接，I/O扩展卡通过另外一个PCI扩展插槽与工控机连接，并通过I/O接口与电动扳手控制器相连，电动扳手控制器通过RS-232串口与工控机相连，电动扳手头部涂了特定颜色的涂料，并通过电缆（电缆中包括电源线和信号线）与电动扳手控制器相连。

为了判断电动扳手是否放入指定待拧紧的螺母或螺钉处，CCD镜头（1）进行扫描，将采集到的光信号经过分色滤色片的RGB原色分色技术还原成红、绿、蓝三种原色，再通过感光层将穿过滤色片的光信号转换成模拟电信号，这些模拟电信号通过信号线传送给图像采集卡，图像采集卡通过定位采集技术，将规定的待拧紧螺母或螺钉相应区域的模拟信号通过A/D转换处理转变成数字信号，然后通过PCI插槽将这些数字信号传给工控机。工控机中的软件将这些信号进行一个算法处理，然后判断采集到的颜色是否与电动扳手上的颜色一致，如果一致则认为电动扳手被放置在了指定的待拧紧螺母或螺钉处，然后工控机通过I/O扩展卡给电动扳手控制器发送I/O信号，电动扳手控制器将电动扳手激活；不一致则认为电动扳手没有放入指定的待拧紧的螺母或螺钉处，电动扳手控制器将电动扳手锁死。每次拧紧结束后电动扳手控制器通过RS-232串口将拧紧结果（包括日期、扭矩、角度、是否合格等信息）发送给工控机，并通过I/O接口反馈一个是否合格的信号，工控机将工件的条码信息与拧紧结果一一对应并存储在数据库中，可实现质量问题追溯。

本实用新型相对现有技术的优点：利用CCD光学系统监控电动扳手是否在规定的待拧紧螺钉位置处，CCD镜头与电动扳手是非接触的，没有空间上的约束，操作非常方便；可以随意调整和设定拧紧顺序，放错纠错能力高，成本低，柔性大，适用范围广；对于设定好的拧紧顺序，工人只能按照规定顺序才能进行拧紧，防止工人进行违规操作，能有效提高产品质量；将拧紧结果存入数据库中，必要时刻进行追溯，能广泛地用于工业生产中。

附图说明：

图1是本实用新型装置的结构原理图；

图中，1、CCD镜头，2、图像采集卡，3、工控机，4、I/O扩展卡，5、电动扳手控制器，6、电动扳手。

具体实施方案：

根据图1所示，本实用新型由CCD镜头1（型号为ZL0930）、图像采集卡2（型号为PCI-MPG24）、工控机3（型号为IPC-610）、I/O扩展卡4（型号为PCI-7130）、电动扳手控制器5（ingersollrand Insight IC-D）、电动扳手6(Ingersollrand QE)组成，CCD镜头1的信号线连接至图像采集卡2的VGA接口，图像采集卡2通过PCI插槽与工控机3连接，I/O扩展卡4通过另外一个PCI扩展插槽与工控机3连接，并通过I/O接口与电动扳手控制器5相连，电动扳手控制器5通过RS-232串口与工控机3相连，电动扳手6头部涂了特定颜色的涂料，并通过电缆（电缆中包括电源线和信号线）与电动扳手控制器5相连。

其中，电动扳手6头部涂有特定颜色的涂料，当螺钉拧紧顺序确定后，将工件固定在特定位置后，利用CCD镜头1和图像图像采集卡2来确定待拧紧螺母（螺钉）的位置坐标，并按规定顺序保存在工控机中，如果此后拧紧顺序不变则此过程不必重复进行。工作开始时进行初始化，工控机3中的程序通过I/O扩展卡4给电动扳手控制器5发送I/O信号,使其将电动扳手6锁死；CCD镜头1进行扫描，将扫描到的光信号经过分色滤色片的 RGB原色分色技术还原成红、绿、蓝三原色，再通过感光层将穿过滤色层的光源转换成模拟信号，最后将模拟信号通过信号线传送给图像采集卡2，图像采集卡2进行定位采集，将规定的待拧紧螺钉（螺母）相对应区域的模拟信号通过A/D转换处理转变成数字信号，并将这些数字信号通过PCI插槽传给工控机3，工控机3中的程序再将这些数码信号进行一个算法处理，然后判断在规定的待拧紧螺钉（螺母）处采集到的颜色是否与电动扳手的颜色一致，一致则认为电动扳手6在规定的待拧紧螺钉（螺母）处，然后工控机3通过I/O扩展卡4给电动扳手控制器5发送I/O信号，使其激活电动扳手6；不一致则认为电动扳手6不在规定的待拧紧螺钉（螺母）处，则发送I/O信号使其将电动扳手6锁死，防止工人不按规定顺序拧紧螺钉，直到工人将电动扳手放置在正确的螺钉位置处电动扳手才会被激活。每次拧紧结束后电动扳手控制器5通过RS-232串口将拧紧结果（包括日期、扭矩、角度、是否合格等信息）发送给工控机3，工控机3中的程序将这些数据与工件的唯一标识符（如条码）对应存储在数据库中，以便日后进行数据追溯。每次拧紧结束后电动扳手控制器5还通过I/O接口反馈给工控机3一个拧紧是否合格的信号，如果收到合格信号， CCD镜头1继续扫描，图像采集卡2对规定的下一个待拧紧螺母（螺钉）处进行定位采集，并重复以上过程；如果收到不合格信号，图像采集卡2仍对当前螺母（螺钉）进行定位采集重复进行以上过程，直到此螺钉被拧紧合格为止。