CN109959658A - 一种新型的机器人自动涂胶检测系统 - Google Patents
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Abstract
一种新型的机器人自动涂胶检测系统，包括机器人系统、3D视觉检测系统、涂胶系统、通信模块和工作平台；机器人系统包括PLC模块、无线示教模块、运动模块，3D视觉检测系统包括激光器、图形获取模块和图形处理模块，涂胶系统包括涂胶头、涂胶头伺服电机，其主要工作流程为：员工将零件放至工作平台，各系统反馈信息给PLC系统，PLC系统启动涂胶系统涂胶，3D视觉检测系统同时检测涂胶质量，包括涂胶轨迹、出胶高度、断胶情况；涂胶及检测合格后给PLC反馈合格信号，机器人回原位，员工取工件安装。本发明可以降低质量风险；节约成本；提高设备柔性；应用范围广。
Description
技术领域
本发明属于发动机制造技术领域，尤其是一种新型的机器人自动涂胶检测系统。
背景技术
燃油发动机后油封、油底壳、前端盖等主油道零部件与缸体缸盖结合面对密封要求高，大多采用涂胶形式密封。产品设计中严格定义涂胶轨迹、不允许断胶、具体出胶量等要求。传统的涂胶为手动涂胶，涂胶轨迹、出胶量不可控，存在泄漏的风险。
制造技术革新后，采用机械手自动涂胶的形式，出胶轨迹和出胶量的控制得到良好的改善，但具体的涂胶质量还是只能人工目视检查。 工艺流程：员工取零件放至涂胶机工作台；涂胶系统自动在零部件上涂胶；员工取涂胶完成的工件进行目视检查，确认涂胶轨迹无问题后安装至发动机。
现有技术方案存在的缺陷：
（1）涂胶轨迹微小偏离无法目视检查，且涂胶轨迹调整工作量大；
（2）目视检查断胶的质量问题，故障时返修工作量大；
（3）传统机械手系统复杂，柔性差，维护成本高。
发明内容
本发明旨在提供一种新型的机器人自动涂胶检测系统，旨在解决以下技术问题：
（1）涂胶轨迹调整工作量大、效率低；
（2）涂胶质量无法及时有效监控，断胶、胶量不足、轨迹偏移无法检测；
（3）涂胶系统柔性差，结构复杂，新增机型设备改造量大，改造成本高。。
本发明的技术方案如下：
一种新型的机器人自动涂胶检测系统，包括机器人系统、3D视觉检测系统、涂胶系统、通信模块和工作平台；机器人系统包括PLC模块、无线示教模块、运动模块，3D视觉检测系统包括激光器、图形获取模块和图形处理模块，涂胶系统包括涂胶头、涂胶头伺服电机，其中，
PLC模块，对无线示教模块、运动模块、涂胶系统下达执行命令；接受3D视觉图形处理模块反馈的信息并处理，
无线示教模块，接收PLC模块的命令后对运动模块进行无线示教操作；
运动模块，执行PLC模块、无线示教模块的命令，包括精确运动从而带动涂胶头在零件表面绘制涂胶轨迹、控制涂胶头的出胶高度；
激光器，为3-8个，均匀分布在工作平台的四周，对放置在工作平台上的零件发射激光线束；
图形获取模块，接收各激光器发射至零件表面并且反射回来的图形信息；
图形处理模块，对图形获取模块接收到的图形信息进行分析处理，判断涂胶质量，涂胶质量包括涂胶轨迹、出胶高度、断胶情况；并将涂胶质量情况反馈给PLC模块；
涂胶头伺服电机，涂胶头伺服电机对涂胶头的涂胶量进行控制；
涂胶头，携带胶水，处于工作平台上方，对零件进行涂胶工作；
通信模块，使机器人系统、3D视觉检测系统、涂胶系统之间完成有线或者无线通讯连接。
作为本发明的进一步改进，PLC模块、无线示教模块安装在机器人系统的机身主体，运动模块安装在机器人系统的机身末端，涂胶头伺服电机搭载在运动模块的末端，涂胶头安装在涂胶头伺服电机的末端，涂胶头伺服电机的外周设置有圆盘，激光器、图形获取模块，图形处理模块搭载在圆盘上；工作平台靠近机器人的机身主体，并且当运动模块运动至极限位置时，涂胶头可触及工作平台上的零件表面。
作为本发明的进一步改进，还包括二维码信息贴条、双目摄像头；二维码信息贴附在零件上，包括零件规格、涂胶轨迹、出胶高度、出胶量信息；双目摄像头安装在圆盘上，对二维码信息贴条进行扫描后获取二维码信息，并将二维码信息反馈给PLC系统；PLC系统将二维码信息下达给运动模块和涂胶头伺服电机；双目摄像头与PLC系统通过通信模块有线连接。
作为本发明的进一步改进，工作平台为1-4个，以机器人系统的机身为中心呈现圆周分布。
作为本发明的进一步改进，还包括机器人系统底座、工作平台底座；机器人系统底座用于搭载机器人系统的机身，通过至少4个螺栓与地面固定；工作平台底座用于搭载工作平台，通过至少3个螺栓与地面固定。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）降低质量风险：涂胶的同时3D视觉检测系统检测涂胶质量，对涂胶轨迹、涂胶量，是否断胶进行有效监控并反馈，提高涂胶质量探测能力，从PFMEA分析，探测能力由目视检查7提高为100%本工位自动检测3，RPN值由168降低为72，有效地降低由于涂胶导致的泄漏风险。
（2）节约成本：该系统的各个关键系统部件能能够相对独立又高度集成，结构简洁，新增零件的规格或出现重大设备问题时改造工作量小，节约成本。
（3）提高设备柔性：该系统结构简单、功能完善，通过机器人系统搭载涂胶系统，能够根据不同机型的设计，差异较大的零件可快速示教，兼容不同机型的共线生产；
（4）应用范围广：该机器人集成了3D视觉检测和二维码信息扫描功能更，可推广至其他对工件特征需要进行检测的工位或者加工工位应用。
附图说明
图1是一种新型的机器人自动涂胶检测系统的结构示意图。
图2是一种新型的机器人自动涂胶检测系统的流程示意图。
附图标记说明：100-机器人系统，200-3D视觉检测系统，300-涂胶系统，400-工作平台，500-机器人系统底座，600-工作平台底座。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面结合附图及具体实施例对本发明进一步说明。
实施例1
如图1、2所示的一种新型的机器人自动涂胶检测系统，包括机器人系统100、3D视觉检测系统200、涂胶系统300、通信模块、工作平台400、二维码信息贴条、双目摄像头（图中未示出）、机器人系统底座500和工作平台底座600。
（1）机器人系统100包括PLC模块、无线示教模块、运动模块。PLC模块、无线示教模块安装在机器人系统的机身主体，运动模块安装在机器人系统100的机身末端。
PLC模块，对无线示教模块、运动模块、涂胶系统下达执行命令；接受3D视觉图形处理模块反馈的信息并处理。
无线示教模块，接收PLC模块的命令后对运动模块进行无线示教操作。
运动模块，执行PLC模块、无线示教模块的命令，包括精确运动从而带动涂胶头在零件表面绘制涂胶轨迹、控制涂胶头的出胶高度。
（2）3D视觉检测系统200包括激光器、图形获取模块和图形处理模块。
激光器，为3-8个，均匀分布在工作平台的四周，对放置在工作平台上的零件发射激光线束。
图形获取模块，接收各激光器发射至零件表面并且反射回来的图形信息。
图形处理模块，对图形获取模块接收到的图形信息进行分析处理，判断涂胶质量，涂胶质量包括涂胶轨迹、出胶高度、断胶情况；并将涂胶质量情况反馈给PLC模块。
（3）涂胶系统300包括涂胶头、涂胶头伺服电机。涂胶头伺服电机搭载在运动模块的末端，涂胶头安装在涂胶头伺服电机的末端，涂胶头伺服电机的外周设置有圆盘，激光器、图形获取模块，图形处理模块搭载在圆盘上。
涂胶头伺服电机，涂胶头伺服电机对涂胶头的涂胶量进行控制。
涂胶头，携带胶水，处于工作平台上方，对零件进行涂胶工作。
（4）通信模块，使机器人系统、3D视觉检测系统、涂胶系统之间完成有线或者无线通讯连接。
（5）二维码信息贴条和双目摄像头，二维码信息贴附在零件上，包括零件规格、涂胶轨迹、出胶高度、出胶量信息；双目摄像头安装在圆盘上，对二维码信息贴条进行扫描后获取二维码信息，并将二维码信息反馈给PLC系统；PLC系统将二维码信息下达给运动模块和涂胶头伺服电机；双目摄像头与PLC系统通过通信模块有线连接。
（6）工作平台400，用以放置零件。工作平台为1-4个，以机器人系统的机身为中心呈现圆周分布。工作平台靠近机器人的机身主体，并且当运动模块运动至极限位置时，涂胶头可触及工作平台上的零件表面。
（7）机器人系统底座500和工作平台底座600，机器人系统底座500用于搭载机器人系统100的机身，通过至少4个螺栓与地面固定；工作平台底座600用于搭载工作平台400，通过至少3个螺栓与地面固定。
采用如上的技术方案，本实施例具有以下特点：
（1）涂胶系统承载方式改进：现有的机械手式涂胶系统，控制系统相对复杂。X/Y/Z三个方向由伺服电机控制，新增机型或者问题解决时，调整路径变动量大，柔性差，不利于改造。新系统由机器人系统搭载涂胶系统，无线示教方便简洁，可兼容不同的零件规格，乃至差异很大的复杂路径，提升零件新规格添加或者现场问题响应的效率。
（2）提升质量监控方式：产品设计中严格定义涂胶轨迹、不允许断胶、固定胶量等要求。传统的涂胶为手动涂胶，涂胶轨迹及胶量不可控，存在泄漏的风险。本发明创造性地将3D视觉检测系统集成到涂胶系统上，涂胶过程同步检测涂胶轨迹的质量，如存在断胶、轨迹偏移、胶量不足的情况，涂胶系统报警并停止工作，及时反馈缺陷，有效提升涂胶过程质量监控能力，减少返修工作量，提高生产效率，过程数据传输到专门的工控机，便于数据追溯。
（3）提高系统柔性：新型系统主要由机器人系统100、3D视觉检测系统200、涂胶系统300组成，各系统之间相对独立又高度集成，结构简单、功能完善，新增机型改动量小，改造成本低，兼容性高，满足装配区域多机型共线的柔性需求。
（4）完善工作流程：员工将零件放至工作平台，双目摄像头扫描二维码信息贴条，反馈给PLC系统，PLC系统启动涂胶系统涂胶，3D视觉检测系统同时检测涂胶质量，含涂胶轨迹、出胶高度、断胶情况；涂胶及检测合格后给PLC反馈合格信号，机器人回原位，员工取工件安装。
（5）响应时间更短：通过设置一机器人系统、多工作平台的方式，配合二维码信息，在人员往当前的工作平台取、放工件的空缺时间区间，转移至有零件的其他工作平台继续涂胶操作，各工序响应时间更短，衔接顺畅、效率极高。
该新型的机器人自动涂胶检测系统安装在上汽通用五菱汽车股份有限公司河西发动机工厂二三期装配线的前端盖、油底壳、凸轮轴承盖涂胶工位，已投入使用，运行半年，设备开动率100%，设备一次合格率大于99%，及时反馈不合格信息，减少返修工作量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种新型的机器人自动涂胶检测系统，其特征在于，包括机器人系统、3D视觉检测系统、涂胶系统、通信模块和工作平台；机器人系统包括PLC模块、无线示教模块、运动模块，3D视觉检测系统包括激光器、图形获取模块和图形处理模块，涂胶系统包括涂胶头、涂胶头伺服电机，其中，
PLC模块，对无线示教模块、运动模块、涂胶系统下达执行命令；接受3D视觉图形处理模块反馈的信息并处理，
无线示教模块，接收PLC模块的命令后对运动模块进行无线示教操作；
运动模块，执行PLC模块、无线示教模块的命令，包括精确运动从而带动涂胶头在零件表面绘制涂胶轨迹、控制涂胶头的出胶高度；
激光器，为3-8个，均匀分布在工作平台的四周，对放置在工作平台上的零件发射激光线束；
图形获取模块，接收各激光器发射至零件表面并且反射回来的图形信息；
图形处理模块，对图形获取模块接收到的图形信息进行分析处理，判断涂胶质量，涂胶质量包括涂胶轨迹、出胶高度、断胶情况；并将涂胶质量情况反馈给PLC模块；
涂胶头伺服电机，涂胶头伺服电机对涂胶头的涂胶量进行控制；
涂胶头，携带胶水，处于工作平台上方，对零件进行涂胶工作；
通信模块，使机器人系统、3D视觉检测系统、涂胶系统之间完成有线或者无线通讯连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型的机器人自动涂胶检测系统，其特征在于，PLC模块、无线示教模块安装在机器人系统的机身主体，运动模块安装在机器人系统的机身末端，涂胶头伺服电机搭载在运动模块的末端，涂胶头安装在涂胶头伺服电机的末端，涂胶头伺服电机的外周设置有圆盘，激光器、图形获取模块，图形处理模块搭载在圆盘上；工作平台靠近机器人的机身主体，并且当运动模块运动至极限位置时，涂胶头可触及工作平台上的零件表面。
3.根据权利要求2所述的一种新型的机器人自动涂胶检测系统，其特征在于，还包括二维码信息贴条、双目摄像头；二维码信息贴附在零件上，包括零件规格、涂胶轨迹、出胶高度、出胶量信息；双目摄像头安装在圆盘上，对二维码信息贴条进行扫描后获取二维码信息，并将二维码信息反馈给PLC系统；PLC系统将二维码信息下达给运动模块和涂胶头伺服电机；双目摄像头与PLC系统通过通信模块有线连接。
4.根据权利要求3所述的一种新型的机器人自动涂胶检测系统，其特征在于，工作平台为1-4个，以机器人系统的机身为中心呈现圆周分布。
5.根据权利要求3所述的一种新型的机器人自动涂胶检测系统，其特征在于，还包括机器人系统底座、工作平台底座；机器人系统底座用于搭载机器人系统的机身，通过至少4个螺栓与地面固定；工作平台底座用于搭载工作平台，通过至少3个螺栓与地面固定。
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