螺旋桨检测及互动装配设备

摘要

一种螺旋桨检测及互动装配设备，属于一种工业机器人教学实训设备技术领域，包括物料传递输送线，上料平台、搬运机器人、第一视觉检测机构、剔除机构、互动装配平台沿物料传递输送线的运动方向依次设置，位置检测机构设置在上料平台的上方靠近搬运机器人的一端，搬运机器人根据位置检测机构的检测位置从上料平台搬运螺旋桨放置到物料传递输送线上，第一视觉检测机构对螺旋桨进行检测，剔除机构对有残次的螺旋桨进行剔除，互动装配平台上设有体感相机，体感相机正对人工装配台，体感相机用于检测人工动作，料仓分别位于人工装配台的前方、左侧和右侧，人工装配台的正上方设置第二视觉检测机构。该装置用于验证人机交互、机器视觉。

权利要求

1.一种螺旋桨检测及互动装配设备，其特征在于,包括物料传递输送线（2），上料平台（1）、搬运机器人（6）、第一视觉检测机构（3）、剔除机构（5）、互动装配平台（4）沿物料传递输送线（2）的运动方向依次设置，位置检测机构设置在上料平台（1）的上方靠近搬运机器人（6）的一端，搬运机器人（6）根据位置检测机构的检测位置从上料平台（1）搬运螺旋桨放置到物料传递输送线（2）上，第一视觉检测机构（3）对螺旋桨的表面划痕、商标印刷缺陷、螺旋桨类型检测，剔除机构（5）对有残次的螺旋桨进行剔除，人工装配台（408）设置在互动装配平台（4）远离剔除机构（5）的一侧，互动装配平台（4）上设有体感相机（401），体感相机（401）正对人工装配台（408），所述体感相机（401）用于检测人工动作，三个料仓设置在互动装配平台（4）的上端面且位于体感相机（401）和人工装配台（408）之间，料仓分别位于人工装配台（408）的前方、左侧和右侧，人工装配台（408）的正上方设置第二视觉检测机构。

2.根据权利要求1所述的螺旋桨检测及互动装配设备，其特征在于，所述位于人工装配台（408）的前方的料仓用于放置锁轴垫片，两侧料仓分别用于放置底座、上板。

3.根据权利要求1或者2任意之一所述的螺旋桨检测及互动装配设备，其特征在于，所述互动装配平台还包括螺钉供料位（406），螺钉供料位（406）设置在三个料仓远离物料传递输送线（2）的一侧。

4.根据权利要求1所述的螺旋桨检测及互动装配设备，其特征在于，还包括螺旋桨升力检测机构（7），螺旋桨升力检测机构（7）沿物料传递输送线（2）设置在互动装配平台（4）的下游，螺旋桨升力检测机构（7）的外部设置罩壳，人工装夹位设置在螺旋桨升力检测机构（7）远离互动装配平台（4）的一侧。

5.根据权利要求4所述的螺旋桨检测及互动装配设备，其特征在于，所述螺旋桨升力检测机构（7）包括基板（705），电机支撑板（713）滑动设置在基板（705）上，轴支座（707）固定在电机支撑板（713）的上端面，光轴（706）一端固定在轴支座（707）上，电机（702）安装板固定在光轴（706）的另一端，电机（702）设置在电机（702）安装板上，快换接座（709）安装在电机（702）的输出轴上，压力传感器（708）固定基板（705）上，压力传感器（708）位于电机（702）与电机支撑板（713）之间。

6. 根据权利要求5所述的螺旋桨检测及互动装配设备，其特征在于，还包括抱紧机构（701），立板（704）设置在基板（705）靠近电机（702）的一侧，抱紧机构（701）设置在立板（704）上，立板（704）中开有通孔，螺旋桨升力检测机构（7）贯穿所述通孔 。

7.根据权利要求6所述的螺旋桨检测及互动装配设备，其特征在于，还包括限位杆（703），所述限位杆（703）的一端固定在电机（702）安装板上，另一端位于所述快换接座（709）的一侧，所述限位杆（703）用于检测螺旋桨底座与快换底座的装配情况，所述快换接座（709）与抱紧机构（701）沿快换接座（709）的圆周方向布置且互不干涉。

8.根据权利要求1所述的螺旋桨检测及互动装配设备，其特征在于，所述上料平台（1）包括平行设置的两个螺旋桨供料位，所述供料位分别用于输送装有正螺旋桨和反螺旋桨的托盘，所述托盘包括底板（102）和外部矩形框（101），外部矩形框（101）固定在底板（102）的上端面,所述托盘底板（102）中部设置至少两组定位条（103），定位条（103）沿供料位的运动方向设置，定位条（103）沿供料位运动方向开有多个均布的卡槽，螺旋桨中部的两侧以及下侧面均与定位条（103）中的卡槽接触。

9.根据权利要求1所述的螺旋桨检测及互动装配设备，其特征在于，所述搬运机器人（6）包括四轴码垛机械手本体和末端抓手，所述末端抓手包括吸取抓手和夹取抓手，吸取抓手包括支柱（601）和吸盘（603），支柱（601）安装在四轴码垛机械手本体的末端法兰上，吸盘（603）安装在支柱（601）的下端，绕线托盘（602）设置在支柱（601）外侧，绕线托盘（602）沿圆周方向开有缺口槽且沿竖直方向开有通孔，夹取抓手包括连接板（604）和竖直气缸（605），连接板（604）的一端与支柱（601）固连，连接板（604）的中部穿过所述绕线托盘（602）的缺口槽，竖直气缸（605）安装在连接板（604）的另一端，手指气缸（606）设置在竖直气缸（605）的缸杆上，夹爪（607）对称设置在手指气缸（606）的活动端。

10.根据权利要求1所述的螺旋桨检测及互动装配设备，其特征在于，还包括装配指导屏（402），装配指导屏（402）与控制系统通讯，装配指导屏（402）根据第二视觉检测机构的检测结果显示下一步的装配指导。

说明书

螺旋桨检测及互动装配设备

技术领域

[0001] 本发明属于一种工业机器人教学实训设备技术领域，具体涉及一种螺旋桨检测及互动装配设备。

背景技术

[0002] 现有的机器视觉与工业互动平台一般都是采用多自由度机械手和多种不同功能的模块相结合，功能模块一般包括码垛搬运模块，视觉识别与拾取模块，焊接模拟模块，或
者人机对弈模块，以上功能模块均是采用传感器、编码器结合来计算拾取位置、采用定位机
构来实现预设的拾取位置或者采用机器视觉拍照物料图像来计算出拾取位置，没有涉及到
人机交互，对于一些小型零件的装配，因为工件不规则，对工件的定位困难，很难实现全自
动的装配，此时采用全自动工序和半自动工序相结合能够实现对零件的快速装备，降低成
本。

发明内容

[0003] 针对上述技术问题，本发明装置提供一种螺旋桨检测及互动装配设备，用于验证人机交互、同时提供一种螺旋桨升力检测装置。

[0004] 本发明采用的技术方案如下：一种螺旋桨检测及互动装配设备，包括物料传递输送线，上料平台、搬运机器人、第一视觉检测机构、剔除机构、互动装配平台沿物料传递输送
线的运动方向依次设置，位置检测机构设置在上料平台的上方靠近搬运机器人的一端，搬
运机器人根据位置检测机构的检测位置从上料平台搬运螺旋桨放置到物料传递输送线上，
第一视觉检测机构对螺旋桨的表面划痕、商标印刷缺陷、螺旋桨类型检测，剔除机构对有残
次的螺旋桨进行剔除，人工装配台设置在互动装配平台远离剔除机构的一侧，互动装配平
台上设有体感相机，体感相机正对人工装配台，体感相机用于检测人工动作，三个料仓设置
在互动装配平台的上端面且位于体感相机和人工装配台之间，料仓分别位于人工装配台的
前方、左侧和右侧，人工装配台的正上方设置第二视觉检测机构。

[0005] 进一步的，位于人工装配台的前方的料仓用于放置锁轴垫片，两侧料仓分别用于放置底座、上板。

[0006] 进一步的，互动装配平台还包括螺钉供料位，螺钉供料位设置在三个料仓远离物料传递输送线的一侧。

[0007] 进一步的，还包括螺旋桨升力检测机构，螺旋桨升力检测机构沿物料传递输送线设置在互动装配平台的下游，螺旋桨升力检测机构的外部设置罩壳，人工装夹位设置在螺
旋桨升力检测机构远离互动装配平台的一侧。

[0008] 进一步的，螺旋桨升力检测机构包括基板，电机支撑板滑动设置在基板上，轴支座固定在电机支撑板的上端面，光轴一端固定在轴支座上，电机安装板固定在光轴的另一端，
电机设置在电机安装板上，快换接座安装在电机的输出轴上，压力传感器固定基板上，压力
传感器位于电机与电机支撑板之间。

[0009] 进一步的，还包括抱紧机构，立板设置在基板靠近电机的一侧，抱紧机构设置在立板上，立板中开有通孔，螺旋桨升力检测机构贯穿通孔。

[0010] 进一步的，还包括限位杆，限位杆的一端固定在电机安装板上，另一端位于快换接座的一侧，限位杆用于检测螺旋桨底座与快换底座的装配情况，快换接座与抱紧机构沿快
换接座的圆周方向布置且互不干涉。

[0011] 进一步的，上料平台包括平行设置的两个螺旋桨供料位，供料位分别用于输送装有正螺旋桨和反螺旋桨的托盘，托盘包括底板和外部矩形框，外部矩形框固定在底板的上
端面,托盘底板中部设置至少两组定位条，定位条沿供料位的运动方向设置，定位条沿供料
位运动方向开有多个均布的卡槽，螺旋桨中部的两侧以及下侧面均与定位条中的卡槽接
触。

[0012] 进一步的，搬运机器人包括四轴码垛机械手本体和末端抓手，末端抓手包括吸取抓手和夹取抓手，吸取抓手包括支柱和吸盘，支柱安装在四轴码垛机械手本体的末端法兰
上，吸盘安装在支柱的下端，绕线托盘设置在支柱外侧，绕线托盘沿圆周方向开有缺口槽且
沿竖直方向开有通孔，夹取抓手包括连接板和竖直气缸，连接板的一端与支柱固连，连接板
的中部穿过绕线托盘的缺口槽，直行气缸安装在连接板的另一端，手指气缸设置在直行气
缸的缸杆上，夹爪对称设置在手指气缸的活动端。

[0013] 进一步的，还包括装配指导屏，装配指导屏与控制系统通讯，装配指导屏根据第二视觉检测机构的检测结果显示下一步的装配指导。

[0014] 有效效果：（1）该装置包括第一视觉检测机构，第一视觉检测机构用于检测螺旋桨的表面划痕、商标印刷缺陷、螺旋桨类型检测，第二视觉检测机构用于检测螺旋桨装配的中
间结果，体感相机用于检测螺旋桨装配的中间动作，该装置包含了三种不同用途的视觉检
测，覆盖了工业应用中机器视觉应用的多种工况，适应于学校进行机器人教学实训；（2）配
备螺旋桨升力检测机构，可以对螺旋桨的关键属性进行检测，对螺旋桨的装配质量进行及
时检测，配备限位杆防止螺旋桨没有安装到位时的误启动；（3）搬运机器人配备吸取抓手和
夹取抓手，吸取抓手柔性高，夹取抓手放置位置精确，能够及时替补。

附图说明

[0015] 图1 为本发明装置的俯视结构示意图。

[0016] 图2 为本发明装置中互动装配平台4的局部结构示意图。

[0017] 图3 为本发明装置中螺旋桨检测机构的结构示意图。

[0018] 图4 为本发明装置中螺旋桨检测机构另一视角的结构示意图。

[0019] 图5 为本发明装置中快换底座的结构示意图。

[0020] 图6 为本发明装置中上料平台的局部结构示意图一。

[0021] 图7 为本发明装置中上料平台1的局部结构示意图二。

[0022] 图8 为本发明装置中搬运机器人6的末端抓手的结构示意图。

[0023] 图中：1.上料平台；101.矩形框；102.底板；103.定位条；104.挡板；105.定位气缸；106.定位板；107.连接轴；2.物料传递输送线；3.第一视觉检测机构；4.互动装配平台；401.
体感相机；402.装配指导屏；403.锁轴垫片料仓；404.底座料仓；405.上板料仓；406.螺钉供
料位；407.第三视觉检测机构；408.人工装配台；5.剔除机构；6.搬运机器人；601.支柱；
602.绕线托盘；603.吸盘；604.连接板；605.竖直气缸；606.手指气缸；607.夹爪；7.螺旋桨
升力检测机构；701.抱紧机构；702.电机；703.限位杆；704.立板；705.基板；706.光轴；707.
轴支座；708.压力传感器；709.快换接座；791.固定底座；792.活动座；793.压盖；710.直行
气缸；711.抱紧爪；712.噪声检测器；713.电机支撑板。

具体实施方式

[0024] 如图1‑图8所示，螺旋桨检测及互动装配设备，包括物料传递输送线2，上料平台1、搬运机器人6、第一视觉检测机构3、剔除机构5、互动装配平台4沿物料传递输送线2的运动
方向依次设置在物料传递输送线2的一侧，位置检测机构设置在上料平台1的上方靠近搬运
机器人6的一端，搬运机器人6根据位置检测机构的检测位置从上料平台1搬运螺旋桨放置
到物料传递输送线2上，第一视觉检测机构3对螺旋桨的表面划痕、商标印刷缺陷、螺旋桨类
型检测，剔除机构5对有残次的螺旋桨进行剔除，人工装配台408设置在互动装配平台4远离
剔除机构5的一侧，互动装配平台4上设有体感相机401，体感相机401正对人工装配台408，
所述体感相机401用于检测人工动作，三个料仓设置在互动装配平台4的上端面且位于体感
相机401和人工装配台408置之间，料仓分别位于人工装配台408的前方、左侧和右侧，人工
装配台408的正上方设置第二视觉检测机构。

[0025] 如图5、图6所示，上料平台1包括平行设置的两个螺旋桨供料位，供料位分别用于输送装有正螺旋桨和反螺旋桨的托盘，供料位包括两侧输送线框架，两组传动带分别设置
在两侧输送线框架的内侧，两组传动带之间通过连接轴107传动连接，承载螺旋桨的托盘放
置到两侧的传动带上，挡板104设置在输送线框架的上端面，挡板104对托盘的两侧进行限
位和导向，定位机构设置在供料位靠近搬运机器人6的一端，定位机构包括定位气缸105和
定位板106，定位气缸105安装在输送线框架的外侧，定位板106固定在定位气缸105的缸杆
上，定位气缸105推动定位板106与托盘接触从而对其定位，位置检测机构采用工业相机对
托盘上螺旋桨的位置进行检测，从而确定搬运机器人6的拾取位置；托盘包括底板102和外
部矩形框101，外部矩形框101固定在底板102的上端面,托盘底板102中部设置至少两组定
位条103，从而可以增加支点防止螺旋桨倾斜，本实施中，定位条103设置两组，定位条103沿
供料位的运动方向设置，定位条103沿供料位运动方向开有多个均布的卡槽，螺旋桨中部的
两侧以及下侧面均与定位条103中的卡槽接触。

[0026] 如图1和图7所示，搬运机器人6包括四轴码垛机械手本体和末端抓手，所述末端抓手包括吸取抓手和夹取抓手，吸取抓手包括支柱601和吸盘603，支柱601安装在四轴码垛机
械手本体的末端法兰上，吸盘603安装在支柱601的下端，绕线托盘602设置在支柱601外侧，
末端抓手的电气连接线通过扎带固定放置在绕线托盘602上，绕线托盘602沿圆周方向开有
缺口槽且沿竖直方向开有通孔，夹取抓手包括连接板604和竖直气缸605，连接板604的一端
与支柱601固连，连接板604的中部穿过所述绕线托盘602的缺口槽，竖直气缸605安装在连
接板604的另一端，手指气缸606设置在竖直气缸605的缸杆上，夹爪607对称设置在竖直气
缸605的活动端，末端抓手具有两组抓手，吸盘603抓手柔性高，可以适应多种规格的螺旋
桨，夹取抓手可以在吸盘603抓手吸取失败时备用。

[0027] 第一视觉检测机构3包括括工业相机、低畸变镜头、光源、光源控制器和相机支架，工业相机安装在相机支架，所述工业相机在相机支架的安装高度能够调节，工业相机、低畸
变镜头、光源从上到下依次同轴设置，低畸变镜头设置工业相机的下端，光源与光源控制器
相连。

[0028] 如图2所示，所述位于人工装配台408的前方的料仓用于放置锁轴垫片，两侧料仓分别用于放置底座、上板。人工装配台408包括支架杆，支架杆的底部固定在互动装配平台4
的基座上，定位座固定在支架杆的上端面，定位座由四个呈矩形布置的立柱组成，螺旋桨的
中部嵌入立柱组成的矩形框101中，人工装配的顺序如下：人工从底座料仓404中抓取底座
放置到托盘定位座的矩形框101中，从锁轴垫片料仓403中抓取锁轴垫片与底座进行装配，
从物料传递输送线2上抓取螺旋桨放置于底座上，使其孔位相对，并向下压紧使锁轴垫片嵌
入螺旋桨内固定，从上板料仓405中抓取上板放置与螺旋桨上，使其孔位相对，使用螺钉对
上板、螺旋桨、底座进行旋紧。

[0029] 互动装配平台4还包括螺钉供料位406，螺钉供料位406设置在三个料仓远离物料传递输送线2的一侧，如图2所示，安装从人工装配的过程中，从左到右的方向设置三个料仓
和螺钉供料位406的顺序，从而体感相机401能够更加清楚地检测工人的取料动作和装配动
作。所述互动装配工位还包括装配指导屏402，装配指导屏402与控制系统通讯，装配指导屏
402为与料仓与体感相机401之间，体感相机401通过支架安装在互动装配工位的基座上，体
感相机401正对人工装配位，体感相机401的高度高于装配指导屏402，装配指导屏402与体
感相机401对人体动作取相不干涉。人工完成每一步装配动作后，暂停动作，第二视觉检测
机构对中间装配结果进行检测，装配指导屏402根据第二视觉检测机构的检测结果显示下
一步的装配指导。

[0030] 如图3所示，为了对螺旋桨装配质量进行检测，设置螺旋桨升力检测机构7，螺旋桨升力检测机构7沿物料传递输送线2设置在互动装配平台4的下游，螺旋桨升力检测机构7的
外部设置罩壳，人工装夹位设置在螺旋桨升力检测机构7远离互动装配平台4的一侧。

[0031] 螺旋桨升力检测机构7包括基板705，滑轨设置在基板705上，滑块嵌套在滑轨上，为了减少电机支撑板713及其部件收到的悬臂力，增加滑块与滑轨的嵌套宽度，滑轨与电机
支撑板713的下端面固连，从而电机支撑板713滑动设置在基板705上，轴支座707固定在电
机支撑板713的上端面，光轴706一端通过抱紧箍固定在轴支座707上，电机702安装板固定
在光轴706的另一端，电机702设置在电机702安装板上，快换接座709安装在电机702的输出
轴上，压力传感器708固定基板705上，压力传感器708位于电机702与电机支撑板713之间，
导向轴一端通过连接块固定在在电机支撑板713上。

[0032] 检测弹簧的嵌套在导向轴的外侧，导向轴的另一端与压力传感器708接触，导向轴靠近压力传感器708的一端的外径大于检测弹簧的外径，从而可以防止检测弹簧脱落，导向
轴的轴线方向与滑轨的布置方向平行。

[0033] 螺旋桨升力检测机构7的检测过程如下：装配后螺旋桨的底座安装到快速接头上，电机702带动螺旋桨转动，螺旋桨产生升力，升力为水平推力，电机支撑板713沿基板705滑
动，导向轴朝向压力传感器708运动，检测弹簧被压缩，从而得出压力传感器708检测处螺旋
桨升力。

[0034] 如图3、图4所示，还包括抱紧机构701，立板704设置在基板705靠近电机702的一侧，优选的，抱紧机构701包括两个半抱紧单元，两个半抱紧单元分别相对设置在立板704的
上下部，立板704中开有通孔，螺旋桨升力检测机构7贯穿所述通孔，两个半抱紧单元中抱紧
气缸相对安装在立板704的上下部或者左右两端均可，优选的，两个抱紧单元设置在同一条
直线，抱紧爪711安装在抱紧气缸的输出端，抱紧爪711的自由端开有圆弧形凹槽，圆弧形凹
槽与快换基座靠近电机702的一端为方向设置，电机702停止运动后，两个抱紧气缸带动抱
紧爪711相互靠近，抱紧爪711与快换基座接触，两侧抱紧爪711与快换基座之间的作用力反
向同值，将快换基座与电机702转轴快速制动。

[0035] 所述快换基座包括固定底座、预紧弹簧、活动座和压盖，固定底座、活动座和压盖依次同轴设置，固定底座远离活动座的一端开有开有与电机702轴相连的轴孔，固定底座的
一端

[0036] 固定底座的另一端外侧开有与螺旋桨相连的卡槽，中部设有连接柱，预紧弹簧、活动座依次嵌套在连接柱上，压盖盖将活动座限制在连接柱上，活动座的最大外径大于固定
底座的外径，限位杆703由两根端部相连的杆件构成的L型限位杆703，限位杆703的一端固
定在电机702安装板，限位杆703位于活动座的一侧，活动座沿圆周方向开有缺口，优选的，
活动座为外侧带有圆弧的一字型底座，限位杆703自由端插入活动座的缺口。

[0037] 螺旋桨的底座与活动座相互挤压，活动座压缩预紧弹簧，活动座靠近固定底座，螺旋桨底座进入固定底座，转动螺旋桨底座，螺旋桨底座与固定底座卡合，如果没有螺旋桨底
座或者卡合不到位，活动座相对固定底座靠近的距离不足，限位杆703自由端插入活动座的
缺口，

[0038] 此时启动电机702，转动过程中，螺旋桨会飞出，限位杆703位于活动座的一侧，活动座与限位杆703接触，电机702停止转动；螺旋桨底座或者卡合无误时，限位杆703自由端
离开活动座的缺口，此时启动电机702，活动座与限位杆703不接触，电机702正常转动。

[0039] 在基板705上靠近电机702的一端设置噪声检测器712，噪声检测器712安装在基板705的下端面，噪声检测器712用于检测螺旋桨转动时的噪声。

[0040] 上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改
进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。