一種基于視覺定位和扭矩控制的自動拆卸螺釘裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種自動拆卸螺釘裝置，具體涉及一種定位準確、操作簡便、拆卸效率高、可應用于多種產品的螺釘自動拆卸的基于視覺定位和扭矩控制的自動拆卸螺釘裝置。
【背景技術】
[0002]隨著家電等行業的發展，數量巨大的電子廢棄物面臨著如何妥善處置的問題。在拆解家電類電子產品的過程中，固定螺釘的拆卸是其中的關鍵問題，目前我國電子廢棄物元器件拆解業的目前主要靠人工拆解來實現。人工拆解存在的突出問題是效率低下，人工成本費用逐年上升。且拆解過程中的粉塵、噪聲等因素會對環境和操作人員造成危害，意外的誤操作會造成操作人員的工傷事故。
【實用新型內容】
[0003]針對上述問題，本實用新型的主要目的在于提供一種定位準確、操作簡便、拆卸效率高、可應用于多種產品的螺釘自動拆卸的基于視覺定位和扭矩控制的自動拆卸螺釘裝置。
[0004]本實用新型是通過下述技術方案來解決上述技術問題的:一種基于視覺定位和扭矩控制的自動拆卸螺釘裝置，所述裝置包括:中央控制器、運動控制卡、工業相機、伺服電機、電機驅動器、直線模組、限位開關、螺絲刀、連軸器、連接片、兩個定位擋塊；
[0005]中央控制器與運動控制卡電連接；運動控制卡與限位開關電連接；
[0006]伺服電機包括四組:分別為X軸伺服電機、Y軸伺服電機、Z軸伺服電機和驅動與螺絲刀連接的伺服電機；
[0007]電機驅動器包括四組:分別為X軸電機驅動器、Y軸電機驅動器、Z軸電機驅動器和驅動與螺絲刀連接的伺服電機的電機驅動器；
[0008]X軸電機驅動器驅動X軸伺服電機；X軸伺服電機與X軸直線模組電連接；
[0009]Y軸電機驅動器驅動Y軸伺服電機；Y軸伺服電機與Υ軸直線模組電連接；
[0010]Ζ軸電機驅動器驅動Ζ軸伺服電機(L軸伺服電機與Ζ軸直線模組電連接。
[0011 ] X軸直線模組上連接有Υ軸直線模組，Υ軸直線模組上連接有Ζ軸直線模組，Ζ軸直線模組上連接有連接片，螺絲刀、連軸器、伺服電機、環形光源、工業相機均固定在連接片上;
[0012]兩個定位擋塊將待拆卸螺釘的產品固定。
[0013]在本實用新型的一個具體實施例子中，所述螺絲刀驅動旋轉采用伺服電機扭矩控制方式，在驅動螺絲刀旋轉同時根據扭矩值判斷螺釘擰開狀態。
[0014]在本實用新型的一個具體實施例子中，所述螺絲刀與帶動的螺絲刀運行的伺服電機之間裝有連軸器，連軸器內置彈簧，通過彈簧壓力使螺絲刀頭在旋轉過程中自動嵌入螺釘十字槽中。
[0015]在本實用新型的一個具體實施例子中，所述連接片固定于Z軸直線模組上。
[0016]本實用新型的積極進步效果在于:本實用新型提供的基于視覺定位和扭矩控制的自動拆卸螺釘裝置具有以下優點:本實用新型通過三軸電機攜帶工業相機移動至目標螺絲附近，光源打開、拍照、采用圖象識別方法識別螺釘中心位置，輸出中心位置二維坐標，三軸電機控制螺絲刀裝置移動至螺釘中心，通過扭矩控制方式的伺服電機驅動螺絲刀旋轉，同時Z軸電機同步配合后退，旋開螺釘。本實用新型定位準確，操作簡便，拆卸效率高，可應用于多種產品的螺釘自動拆卸工作。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的整體結構框圖。
[0018]圖2為本實用新型的位置結構框圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖給出本實用新型較佳實施例，以詳細說明本實用新型的技術方案。
[0020]圖1為本實用新型的整體結構示意圖。如圖1所示，本實用新型公開了一種基于視覺定位和扭矩控制的自動拆卸螺釘裝置，中央控制器通過網卡控制工業相機、通過運動控制卡采集限位傳感器信號并控制四個伺服電機驅動器，其中三個電機用于三軸位置移動，第四個電機用于驅動螺絲刀旋轉。
[0021]具體方法包括如下步驟:
[0022](1)系統復位，系統自檢；
[0023](2)X、Y軸伺服電機驅動直線模組將工業相機移動至目標區域；
[0024](3)工業相機工作，圖像通過網口通信方式傳入中央控制器；
[0025](4)通過圖像識別算法識別螺釘中心位置，計算螺釘中心位置二維空間坐標1 ;
[0026](5)根據坐標1和螺絲刀與圖像中心的相對位置計算電機移動距離和方向；
[0027](6)控制X、Y軸電機驅動器驅動電機運動螺絲刀到達螺釘中心位置；
[0028](7)控制Z軸電機向Z方向運動距離L到達螺釘中心位置；
[0029](8)根據設定的扭矩限制值控制螺絲刀旋轉，Z軸電機同步退出(退出速度VI=螺釘螺距S*螺絲刀旋轉電機速度V2)，同時根據伺服驅動器輸出端檢測電機扭矩限制狀態，如檢測到電機扭矩限制中狀態，則轉步驟(9)，如在扭矩非限制狀態，則轉步驟(10);
[0030](9)系統報警，報警信息:“螺釘無法拆卸！請檢查螺釘！ ”
[0031](10)所有螺釘是否全部拆卸完成，是則轉步驟(11)，否則根據螺釘間距(固定參數)，轉步驟⑵；
[0032](11)結束。
[0033]本實用新型的裝置包括:中央控制器、運動控制卡、工業相機、伺服電機、電機驅動器、直線模組、限位開關、螺絲刀、連軸器、連接片、兩個定位擋塊；
[0034]中央控制器與運動控制卡電連接；運動控制卡與限位開關電連接；
[0035]伺服電機包括四組:分別為X軸伺服電機、Y軸伺服電機、Z軸伺服電機和驅動與螺絲刀連接的伺服電機；
[0036]電機驅動器包括四組:分別為X軸電機驅動器、Y軸電機驅動器、Z軸電機驅動器和驅動與螺絲刀連接的伺服電機的電機驅動器；
[0037]X軸電機驅動器驅動X軸伺服電機；X軸伺服電機與X軸直線模組電連接；
[0038]Y軸電機驅動器驅動Y軸伺服電機；Y軸伺服電機與Υ軸直線模組電連接；
[0039]Ζ軸電機驅動器驅動Ζ軸伺服電機(L軸伺服電機與Ζ軸直線模組電連接。
[0040]X軸直線模組上連接有Υ軸直線模組，Υ軸直線模組上連接有Ζ軸直線模組，Ζ軸直線模組上連接有連接片，螺絲刀、連軸器、伺服電機、環形光源、工業相機均固定在連接片上;
[0041 ] 兩個定位擋塊將待拆卸螺釘的產品固定。
[0042]螺絲刀驅動旋轉采用伺服電機扭矩控制方式，在驅動螺絲刀旋轉同時根據扭矩值判斷螺釘擰開狀態。
[0043]螺絲刀與帶動的螺絲刀運行的伺服電機之間裝有連軸器，連軸器內置彈簧，通過彈簧壓力使螺絲刀頭在旋轉過程中自動嵌入螺釘十字槽中。
[0044]圖2為本實用新型的位置結構框圖。如圖2所示:在本實用新型中，螺釘1、定位擋塊2、螺絲刀3、連軸器4、伺服電機5、環形光源6、工業相機7、Ζ軸直線模組8、Υ軸直線模組9、X軸直線模組10、連接片11。X軸直線模組10上連接有Υ軸直線模組9，Υ軸直線模組9上連接有Ζ軸直線模組8，Ζ軸直線模組8上連接有連接片11，螺絲刀3、連軸器4、伺服電機5、環形光源6、工業相機7均固定在連接片11上，兩個定位擋塊2將待拆卸螺釘的產品固定。連接片11固定于Ζ軸直線模組8上。
[0045]兩個定位擋塊2將待拆卸螺釘的產品固定，連軸器4 一般選為帶彈簧的連軸器。
[0046]系統工作時通過三軸電機攜帶工業相機移動至目標螺絲附近，光源打開、拍照、采用圖象識別方法識別螺釘中心位置，輸出中心位置二維坐標，三軸電機控制螺絲刀裝置移動至螺釘中心，通過扭矩控制方式的伺服電機驅動螺絲刀旋轉，同時Ζ軸電機同步配合后退，旋開螺釘。
[0047]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內，本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.一種基于視覺定位和扭矩控制的自動拆卸螺釘裝置，其特征在于:所述裝置包括:中央控制器、運動控制卡、工業相機、伺服電機、電機驅動器、直線模組、限位開關、螺絲刀、連軸器、連接片、兩個定位擋塊； 中央控制器與運動控制卡電連接；運動控制卡與限位開關電連接； 伺服電機包括四組:分別為X軸伺服電機、Y軸伺服電機、Z軸伺服電機和驅動與螺絲刀連接的伺服電機； 電機驅動器包括四組:分別為X軸電機驅動器、Y軸電機驅動器、Z軸電機驅動器和驅動與螺絲刀連接的伺服電機的電機驅動器； X軸電機驅動器驅動X軸伺服電機；x軸伺服電機與X軸直線模組電連接； Y軸電機驅動器驅動Y軸伺服電機；Y軸伺服電機與Υ軸直線模組電連接； Ζ軸電機驅動器驅動Ζ軸伺服電機；Ζ軸伺服電機與Ζ軸直線模組電連接， X軸直線模組上連接有Υ軸直線模組，Υ軸直線模組上連接有ζ軸直線模組，Ζ軸直線模組上連接有連接片，螺絲刀、連軸器、伺服電機、環形光源、工業相機均固定在連接片上；兩個定位擋塊將待拆卸螺釘的產品固定。2.根據權利要求1所述的基于視覺定位和扭矩控制的自動拆卸螺釘裝置，其特征在于:所述螺絲刀驅動旋轉采用伺服電機扭矩控制方式，在驅動螺絲刀旋轉同時根據扭矩值判斷螺釘擰開狀態。3.根據權利要求1所述的基于視覺定位和扭矩控制的自動拆卸螺釘裝置，其特征在于:所述螺絲刀與帶動的螺絲刀運行的伺服電機之間裝有連軸器，連軸器內置彈簧，通過彈簧壓力使螺絲刀頭在旋轉過程中自動嵌入螺釘十字槽中。4.根據權利要求1所述的基于視覺定位和扭矩控制的自動拆卸螺釘裝置，其特征在于:所述連接片固定于Ζ軸直線模組上。
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于視覺定位和扭矩控制的自動拆卸螺釘裝置，中央控制器通過網卡控制工業相機、通過運動控制卡采集限位傳感器信號并控制四個伺服電機驅動器，其中三個電機用于三軸位置移動，第四個電機用于驅動螺絲刀旋轉。本實用新型通過三軸電機攜帶工業相機移動至目標螺絲附近，光源打開、拍照、采用圖象識別方法識別螺釘中心位置，輸出中心位置二維坐標，三軸電機控制螺絲刀裝置移動至螺釘中心，通過扭矩控制方式的伺服電機驅動螺絲刀旋轉，同時Z軸電機同步配合后退，旋開螺釘。本實用新型定位準確，操作簡便，拆卸效率高，可應用于多種產品的螺釘自動拆卸工作。
【IPC分類】B23P19/06
【公開號】CN204997320
【申請號】CN201520488751
【發明人】秦琴, 屠子美, 劉唯, 黃江巍
【申請人】上海第二工業大學
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年7月8日