一种侧窗玻璃安装装置及安装方法

摘要

本发明涉及一种侧窗玻璃安装装置及安装方法，包括用于抓取和安装侧窗玻璃的机械手、玻璃堆放装置、用于所述机械手和玻璃堆放装置移动的移动装置及控制器，在所述机械手中设置有用于自动识别和定位的图像识别装置，所述机械手和图像识别装置与所述控制器连接。本发明利用机械手臂抓取侧窗玻璃，完成玻璃的抓取及搬运工作，减少工人数量及手工搬运的劳动强度，节省安装时间及节约安装成本。通过视觉定位系统对玻璃装配进行定位操作，以达到减少工装使用的目的，解决企业的工装设备投入。

权利要求

1.一种侧窗玻璃安装装置，其特征在于：包括用于抓取和安装侧窗玻璃的机械手、玻璃堆放装置、用于所述机械手和玻璃堆放装置移动的移动装置及控制器，在所述机械手中设置有用于自动识别和定位的图像识别装置，所述机械手和图像识别装置与所述控制器连接；

所述图像识别装置包括摄像机、存储单元、图像处理单元及信号输出单元，在所述存储单元中预先存储有所有待安装的侧窗玻璃的形状、尺寸的图像数据，所述摄像机与存储单元和图像处理单元连接，所述摄像机用于捕捉待抓取的侧窗玻璃的图像及侧窗玻璃安装位置的图像并将捕捉到的图像传送至图像处理单元和存储单元，所述图像处理单元和存储单元用于将由所述摄像机捕捉到的图像与预先存储的图像数据进行比较并按两个图像的重合度来判断是否精确定位。

2.根据权利要求1所述的侧窗玻璃安装装置，其特征在于：所述移动装置包括设置在侧窗旁边的轴向导轨，所述导轨安装在安装平台上，所述机械手和所述玻璃堆放装置在所述导轨上移动。

3.根据权利要求2所述的侧窗玻璃安装装置，其特征在于：所述机械手和所述玻璃堆放装置通过移动机构与所述导轨连接，所述移动机构与所述控制器连接。

4.根据权利要求1所述的侧窗玻璃安装装置，其特征在于：所述机械手和所述玻璃堆放装置联动运动。

5.根据权利要求1所述的侧窗玻璃安装装置，其特征在于：所述机械手具有一用于吸附侧窗玻璃的吸盘。

6.使用如权利要求1-5任一项所述的侧窗玻璃安装装置的安装方法，其特征在于，包括如下步骤：利用图像识别装置识别侧窗玻璃安装的基本安装位置，并测量机械手与侧窗安装位置之间的相对距离，调整机械手至合适安装位置；

利用图像识别装置对玻璃堆放装置中的玻璃进行定位操作，调整机械手的抓取位置，直至精确定位；

机械手从玻璃堆放装置中抓取侧窗玻璃，并运送至侧窗玻璃的安装位置，将侧窗玻璃按前期图像识别结果放入预定的安装位置内；

对安装后的侧窗玻璃进行固定操作；

在上述利用图像识别装置进行抓取位置和安装位置的定位操作中，定位精度通过待抓取的侧窗玻璃图像和安装位置的图像与存储于所述图像识别装置中的图像重合程度来判断。

7.根据权利要求6所述的安装方法，其特征在于：重合精度小于或等于1mm时确定为精确定位。

8.根据权利要求6所述的安装方法，其特征在于：在所述机械手将侧窗玻璃放入预定的安装位置后，利用图像识别装置对侧窗玻璃的安装位置进行再次识别定位，调整所述侧窗玻璃至精确的安装位置。

9.根据权利要求6所述的安装方法，其特征在于：所述机械手和玻璃堆放装置联动运动。

说明书

一种侧窗玻璃安装装置及安装方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种利用机械手进行安装的安装装置和安装方法，特别涉及一种针对设备或车辆上的侧窗玻璃进行安装的安装装置和安装方法。

背景技术

[0002] 目前，我国的大型设备或车辆的侧窗玻璃安装工艺多为人工安装。因玻璃重量问题，常需两至三人将玻璃抬至安装部进行安装，其安装时间较长、安装强度较大。在安装过程中，常需对玻璃进行定位等调整操作，以防止安装不当引起玻璃损坏。另有相关安装技术使用定位销技术，将玻璃安装工装定位至侧窗安装位置以安装玻璃，此类方法中工装的安装及转运、玻璃的安装及转运需两人以上完成，因其增加了工装重量，故加大了安装难度，降低了安装可靠性。

发明内容

[0003] 本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种通用性强，操作安全方便，大幅降低劳动强度和操作难度的侧窗玻璃安装装置。

[0004] 本发明的另一个主要目的在于，提供一种通用性强，操作安全方便，大幅降低劳动强度和操作难度的侧窗玻璃安装方法。

[0005] 为实现上述目的，本发明的技术方案是：

[0006] 一种侧窗玻璃安装装置，包括用于抓取和安装侧窗玻璃的机械手、玻璃堆放装置、用于所述机械手和玻璃堆放装置移动的移动装置及控制器，在所述机械手中设置有用于自动识别和定位的图像识别装置，所述机械手和图像识别装置与所述控制器连接；所述图像识别装置包括摄像机、存储单元、图像处理单元及信号输出单元，在所述存储单元中预先存储有所有待安装的侧窗玻璃的形状、尺寸的图像数据，所述摄像机与存储单元和图像处理单元连接，所述摄像机用于捕捉待抓取的侧窗玻璃的图像及侧窗玻璃安装位置的图像并将捕捉到的图像传送至图像处理单元和存储单元，所述图像处理单元和存储单元用于将由所述摄像机捕捉到的图像与预先存储的图像数据进行比较并按两个图像的重合度来判断是否精确定位。

[0007] 进一步，所述移动装置包括设置在侧窗旁边的轴向导轨，所述导轨安装在安装平台上，所述机械手和所述玻璃堆放装置在所述导轨上移动。

[0008] 进一步，所述机械手和所述玻璃堆放装置通过移动机构与所述导轨连接，所述移动机构与所述控制器连接。

[0009] 进一步，所述机械手和所述玻璃堆放装置联动运动。

[0010] 进一步，所述机械手具有一用于吸附侧窗玻璃的吸盘。

[0011] 本发明提供的另一个技术方案是：

[0012] 一种使用上述侧窗玻璃安装装置的安装方法，包括如下步骤：

[0013] 利用图像识别装置识别侧窗玻璃安装的基本安装位置，并测量机械手与侧窗安装位置之间的相对距离，调整机械手至合适安装位置；

[0014] 利用图像识别装置对玻璃堆放装置中的玻璃进行定位操作，调整机械手的抓取位置，直至精确定位；

[0015] 机械手从玻璃堆放装置中抓取侧窗玻璃，并运送至侧窗玻璃的安装位置，将侧窗玻璃按前期图像识别结果放入预定的安装位置内；

[0016] 对安装后的侧窗玻璃进行固定操作；

[0017] 在上述利用图像识别装置进行抓取位置和安装位置的定位操作中，定位精度通过待抓取的侧窗玻璃图像和安装位置的图像与存储于所述图像识别装置中的图像重合程度来判断。

[0018] 进一步，重合精度小于或等于1mm时确定为精确定位。

[0019] 进一步，在所述机械手将侧窗玻璃放入预定的安装位置后，利用图像识别装置对侧窗玻璃的安装位置进行再次识别定位，调整所述侧窗玻璃至精确的安装位置。

[0020] 进一步，所述机械手和玻璃堆放装置联动运动。

[0021] 综上内容，本发明所述的一种侧窗玻璃安装装置及安装方法，利用机械手臂抓取侧窗玻璃，完成玻璃的抓取及搬运工作，减少工人数量及手工搬运的劳动强度，节省安装时间及节约安装成本。通过视觉定位系统对玻璃装配进行定位操作，以达到减少工装使用的目的，解决企业的工装设备投入。

附图说明

[0022] 图1是本发明结构示意图；

[0023] 图2是本发明安装流程图。

[0024] 如图1和图2所示，侧墙1，侧窗玻璃2，机械手3，玻璃堆放装置4，导轨5，安装平台6。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

[0026] 如图1所示，一种侧窗玻璃安装装置，用于在设备上安装侧窗玻璃，对于轨道车辆而言，可用于安装侧墙1上的侧窗玻璃2。安装装置包括机械手3、玻璃堆放装置4、移动装置及控制器，其中，机械手3用于抓取和安装侧窗玻璃2，机械手3的端部具有一用于吸附侧窗玻璃2的吸盘，吸盘可以保证侧窗玻璃2在抓取和安装不易被损坏，吸盘可优先选用真空吸盘，真空吸盘所需的真空设备与控制器连接，由控制器控制侧窗玻璃2的吸附和松开，玻璃堆放装置4为箱体形结构，在其内堆放待安装的侧窗玻璃2。

[0027] 移动装置包括设置在侧墙1旁边的沿轴向延伸的导轨5，导轨5安装在安装平台6上，机械手3和玻璃堆放装置4的底部具有与导轨5合的滑槽(图中未能示出)，滑槽在导轨5上滑动，进而使机械手3和玻璃堆放装置4在导轨5上移动。

[0028] 机械手3和玻璃堆放装置4的移动可以采用最简单的手动推动方式，也可以采用如电机传动、皮带传动等移动机构，移动机构与控制器连接，由控制器控制移动机构的运转，进而自动控制机械手3和玻璃于堆放装置4在导轨5上的位移量，不但可以降低劳动强度，还可以精确控制位移量，简化操作程序。

[0029] 为了进一步精确控制机械手3和玻璃于堆放装置4的位移量，简化定位操作程序，机械手3和玻璃于堆放装置4通过连杆等联动结构连接在一起，机械手3和玻璃于堆放装置4联动运动。

[0030] 在机械手3中设置有用于自动识别和定位的图像识别装置(图中未标示)，机械手3和图像识别装置与控制器连接，图像识别装置将信号传输给控制器，由控制器控制机械手
3的运动和调整，完成准确抓取和准确安装。

[0031] 图像识别装置主要包括摄像机、存储单元、图像处理单元及信号输出单元，在存储单元中预先存储有所有待安装的侧窗玻璃2的形状、尺寸等图像数据，摄像机设置在机械手3的正前方，用于捕捉待抓取的侧窗玻璃2的图像及侧窗玻璃2安装位置(即侧墙1上已加工成型的窗框)的图像，摄像机与存储单元和图像处理单元连接，摄像机将捕捉到的图像传送至图像处理单元和存储单元，图像处理单元和存储单元将由摄像机捕捉到的图像与预先存储的图像数据进行比较，按两个图像的重合度来判断是否精确定位。本实施例中，为了达到精确定位，设定两个图像的重合精度小于或等于1mm，若精度符合要求，图像识别装置通过信号输出单元将该信号传输至控制器，控制器控制机械手3抓取和安装侧窗玻璃2；若精度不符合要求，图像识别装置同样通过信号输出单元将该信号传输至控制器，控制器根据图像的重合度自动调整机械手3的抓取和安装位置，机械手3具有多自由度调整功能，直至机械手3达到合适的位置。

[0032] 图像识别装置还具有自动测量机械手3与安装位置(即窗框)之间距离的功能，并通过测出的距离，计算出机械手3的位移量，将数据传输至控制器，控制器控制机械3自动调整至合适的安装位置。

[0033] 如图2所示，下面详细描述该装置的安装过程：

[0034] 1)当待安装的侧窗玻璃2堆放至玻璃堆放装置4内，启动机械手3、图像识别装置及移动机构，通过控制移动机构或者通过人推动的方式将机械手3和玻璃堆放装置4移动至需要安装侧窗玻璃2的位置。

[0035] 2)通过机械手3的图像识别装置，自动识别侧窗玻璃2安装的基本位置，即侧墙1上的窗框的位置，在判断安装位置后，图像识别装置自动测量机械手3与窗框之间的相对距离，计算出机械手3的位移量，将数据传输至控制器，控制器控制机械3自动调整至合适的安装位置。

[0036] 3)机械手3前去抓取玻璃堆放装置4中的侧窗玻璃2，在抓取侧窗玻璃2的过程中，利用图像识别装置完成待抓取的侧窗玻璃2的定位操作。

[0037] 图像识别装置中的摄像机捕捉待抓取的侧窗玻璃2的图像，并将捕捉到的图像传送至图像识别装置中的图像处理单元和存储单元，图像处理单元和存储单元将由摄像机捕捉到的图像与预先存储的图像数据进行比较，当两个图像的重合精度小于或等于1mm，判定已精确定位，图像识别装置通过信号输出单元将该信号传输至控制器，控制器控制机械手3在抓取点抓取侧窗玻璃2。

[0038] 若两个图像的重合精度不符合要求，机械手3将不能抓取，机械手3将进入校准阶段，此时，图像识别装置同样通过信号输出单元将该信号传输至控制器，控制器根据图像的重合度自动调整机械手3的抓取位置，直至机械手3达到合适的抓取位置，完成自我校准，控制器控制机械手3在抓取点抓取侧窗玻璃2。

[0039] 4)根据上述步骤2中的图像识别结果，定位侧窗玻璃2与侧窗安装位置(即窗框)的相对距离，机械手3将已抓取的侧窗玻璃2运送至侧窗的安装位置(即窗框)，并将侧窗玻璃2放入预定的窗框内。

[0040] 5)在将侧窗玻璃2安放入预定的窗框内后，机械手3的图像识别装置将再次对安装位置进行图像识别与定位，并对识别中的侧窗玻璃2进行微调，调整侧窗玻璃2至精确的安装位置，在满足安装精度要求后，机械手3停止运动。图像识别、定位及微调的过程与步骤3中的一致。

[0041] 6)在机械手3完成安装工作并停止运动后，工人对侧窗玻璃2开始定位及涂胶操作，完成侧窗玻璃2的定位与安装。

[0042] 7)机械手3在识别涂胶完成后放开抓取，恢复至初始状态，再继续安装下一个侧窗玻璃2。

[0043] 如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。