本發(fā)明涉及一種裝配工裝，尤其涉及一種用于吸能盒的旋轉(zhuǎn)裝配工裝及控制方法。

背景技術(shù)：

1、在新能源汽車(chē)、電動(dòng)物流車(chē)及汽車(chē)輕量化發(fā)展的趨勢(shì)下，吸能結(jié)構(gòu)件在電池包、電池艙、車(chē)體側(cè)梁等部位的應(yīng)用日益廣泛。作為主要的緩沖結(jié)構(gòu)之一，吸能盒因其具備良好的抗壓能力和可控變形性能，被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)碰撞安全結(jié)構(gòu)中。吸能盒通常通過(guò)機(jī)械連接方式與其他結(jié)構(gòu)部件固定連接，而為保證整體強(qiáng)度及批量制造效率，旋轉(zhuǎn)式裝配作業(yè)成為自動(dòng)化工裝發(fā)展的重要方向。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，旋轉(zhuǎn)裝配工裝主要包括用于固定吸能盒的定位平臺(tái)、用于驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，以及設(shè)置在工裝周?chē)难b配機(jī)構(gòu)。裝配過(guò)程中，吸能盒與標(biāo)準(zhǔn)連接件通過(guò)夾持裝置定位固定，裝配機(jī)構(gòu)沿裝配方向插入并完成裝配操作。為完成多點(diǎn)連接，裝配平臺(tái)在控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)下逐點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，每次旋轉(zhuǎn)一個(gè)預(yù)設(shè)角度，以實(shí)現(xiàn)吸能盒不同位置的裝配操作。這種工裝結(jié)構(gòu)能夠提升裝配效率，并使連接位置更加均勻，有助于提高整體連接強(qiáng)度與一致性。

3、然而，在實(shí)際裝配中，吸能盒與裝配平臺(tái)之間容易因定位精度誤差、組件變形或結(jié)構(gòu)公差積累而產(chǎn)生裝配偏差，導(dǎo)致裝配機(jī)構(gòu)按照預(yù)設(shè)路徑對(duì)孔時(shí)出現(xiàn)偏移或插入困難。而現(xiàn)有工裝多依賴預(yù)設(shè)程序控制裝配機(jī)構(gòu)運(yùn)行，難以對(duì)吸能盒側(cè)面空間分布復(fù)雜的裝配孔實(shí)現(xiàn)高精度對(duì)齊，從而影響鉚接效率和質(zhì)量。因此，亟需一種旋轉(zhuǎn)裝配工裝以解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于吸能盒的旋轉(zhuǎn)裝配工裝，以解決現(xiàn)有技術(shù)中裝配機(jī)構(gòu)在對(duì)吸能盒進(jìn)行自動(dòng)化裝配作業(yè)時(shí)，存在因吸能盒定位誤差或結(jié)構(gòu)變形而導(dǎo)致的裝配端軸線與裝配孔軸線偏移的問(wèn)題，進(jìn)而提升裝配精度、對(duì)孔成功率以及裝配過(guò)程的容錯(cuò)能力。

2、本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種用于吸能盒的旋轉(zhuǎn)裝配工裝，其中，吸能盒的側(cè)面開(kāi)設(shè)有裝配孔，且裝配孔的尺寸參數(shù)為已知量，包括：

3、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，包括第一驅(qū)動(dòng)端，所述第一驅(qū)動(dòng)端受控的繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)預(yù)設(shè)角度；

4、放置平臺(tái)，與所述第一驅(qū)動(dòng)端連接，以隨所述第一驅(qū)動(dòng)端同步移動(dòng)，所述放置平臺(tái)包括放置平面，以用于放置吸能盒，且吸能盒的側(cè)面與所述放置平面相垂直；

5、夾持機(jī)構(gòu)，設(shè)置在所述放置平面上，所述夾持機(jī)構(gòu)配置為在所述旋轉(zhuǎn)裝配工裝處于工作狀態(tài)時(shí)，將放置在所述放置平面上的吸能盒限制在預(yù)設(shè)區(qū)域處；

6、裝配機(jī)構(gòu)，包括裝配端，所述裝配端處安裝有裝配件；

7、位移機(jī)構(gòu)，包括受控運(yùn)動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)端，所述第二驅(qū)動(dòng)端與所述裝配機(jī)構(gòu)連接，以帶動(dòng)所述裝配機(jī)構(gòu)同步運(yùn)動(dòng)；

8、監(jiān)測(cè)組件，設(shè)置在所述裝配機(jī)構(gòu)上的預(yù)設(shè)位置處，使所述監(jiān)測(cè)組件與所述裝配機(jī)構(gòu)的所述裝配端軸線的空間位置關(guān)系被限定為已知量，所述監(jiān)測(cè)組件配置為在所述旋轉(zhuǎn)裝配工裝處于工作狀態(tài)時(shí)，測(cè)得吸能盒側(cè)面的裝配孔的邊緣位置參數(shù)；

9、控制器，所述控制器與所述裝配機(jī)構(gòu)、所述位移機(jī)構(gòu)及所述監(jiān)測(cè)組件電性連接，所述控制器配置為根據(jù)測(cè)得的吸能盒側(cè)面的裝配孔的所述邊緣位置參數(shù)及裝配孔的尺寸參數(shù)控制所述位移機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)端移動(dòng)，使與所述第二驅(qū)動(dòng)端連接的所述裝配機(jī)構(gòu)的所述裝配端的軸線與吸能盒側(cè)面的裝配孔的軸線共線。

10、優(yōu)選地，所述位移機(jī)構(gòu)包括：

11、第一移動(dòng)組件，包括受控移動(dòng)的第一移動(dòng)端，所述第一移動(dòng)端的移動(dòng)方向與所述放置平面平行；

12、第二移動(dòng)組件，與所述第一移動(dòng)端連接，以隨所述第一移動(dòng)端移動(dòng)，所述第二移動(dòng)組件包括受控移動(dòng)的第二移動(dòng)端，所述第二移動(dòng)端的移動(dòng)方向與所述放置平面平行，并與所述第一移動(dòng)端的移動(dòng)方向平行；

13、第三移動(dòng)組件，與所述第二移動(dòng)端連接，以隨所述第二移動(dòng)端移動(dòng)，所述第三移動(dòng)組件包括受控移動(dòng)的第三移動(dòng)端，所述第三移動(dòng)端的移動(dòng)方向與所述放置平面垂直；

14、回轉(zhuǎn)組件，與所述第三移動(dòng)端連接，以隨所述第三移動(dòng)端移動(dòng)，所述回轉(zhuǎn)組件包括受控轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)端，所述回轉(zhuǎn)端的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與所述放置平面平行，且所述回轉(zhuǎn)端被定義為所述第二驅(qū)動(dòng)端。

15、優(yōu)選地，所述監(jiān)測(cè)組件包括紅外測(cè)距傳感器，所述紅外測(cè)距傳感器包括一用于發(fā)射紅外光束的發(fā)射端，所述紅外測(cè)距傳感器射出的光束與所述裝配機(jī)構(gòu)的所述裝配端的軸線平行，且所述發(fā)射端的紅外光束射出方向與所述裝配端的朝向相同。

16、優(yōu)選地，所述紅外測(cè)距傳感器的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)所述紅外測(cè)距傳感器平行設(shè)置，且兩個(gè)所述紅外測(cè)距傳感器的中心點(diǎn)均處于第一平面內(nèi)，所述第一平面與所述發(fā)射端的軸線垂直。

17、優(yōu)選地，所述紅外測(cè)距傳感器的數(shù)量至少為三個(gè)，各所述紅外測(cè)距傳感器以一一對(duì)應(yīng)的方式設(shè)置在正多邊形的各端點(diǎn)處，且所述正多邊形的端點(diǎn)數(shù)量與所述紅外測(cè)距傳感器的個(gè)數(shù)相等，各所述紅外測(cè)距傳感器均平行設(shè)置，且各所述紅外測(cè)距傳感器的中心點(diǎn)均處于第二平面內(nèi)，所述第二平面與所述發(fā)射端的軸線垂直。

18、優(yōu)選地，所述夾持機(jī)構(gòu)包括：

19、第一定位組件，設(shè)置在所述放置平面上，所述第一定位組件包括受控的第一限位端；

20、第二定位組件，設(shè)置在所述放置平面上，所述第二定位組件包括受控的第二限位端；

21、第三定位組件，設(shè)置在所述放置平面上，所述第三定位組件包括受控的第三限位端；

22、其中，所述夾持機(jī)構(gòu)處于工作狀態(tài)時(shí)，所述第一限位端與放置在所述放置平面上的吸能盒的遠(yuǎn)離所述放置平臺(tái)的一側(cè)抵接，以限制吸能盒沿第一方向移動(dòng)，所述第二限位端與吸能盒垂直于所述放置平面的一側(cè)抵接，以限制吸能盒沿第二方向移動(dòng)，所述第二方向與所述第一方向垂直，所述第三限位端與吸能盒垂直于所述放置平面且與所述第二方向垂直的一側(cè)抵接，以限制吸能盒沿第三方向移動(dòng)，所述第三方向與所述第一方向和所述第二方向垂直設(shè)置。

23、特別的，所述放置平面上的所述預(yù)設(shè)區(qū)域的中點(diǎn)被定義為坐標(biāo)原點(diǎn)，一種上述用于吸能盒的旋轉(zhuǎn)裝配工裝的控制方法包括：

24、獲取吸能盒側(cè)面的裝配孔對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)位置參數(shù)；

25、根據(jù)所述坐標(biāo)原點(diǎn)、裝配孔對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)位置參數(shù)和所述第一驅(qū)動(dòng)端轉(zhuǎn)動(dòng)的所述預(yù)設(shè)角度確定所述位移機(jī)構(gòu)的所述第二驅(qū)動(dòng)端的運(yùn)動(dòng)軌跡，使所述裝配機(jī)構(gòu)的所述裝配端的軸線朝與吸能盒側(cè)面的鉚接孔軸線同軸的方向移動(dòng)；

26、將所述裝配端的軸線移動(dòng)至裝配孔軸線的預(yù)設(shè)附近區(qū)域后，通過(guò)設(shè)置在所述裝配機(jī)構(gòu)上的所述紅外測(cè)距傳感器發(fā)射紅外光束，獲取所述紅外光束照射在吸能盒表面所產(chǎn)生的測(cè)距數(shù)據(jù)；

27、當(dāng)紅外光束穿過(guò)裝配孔射入其內(nèi)腔時(shí)，紅外測(cè)距傳感器測(cè)得的距離值發(fā)生突變，根據(jù)突變點(diǎn)的空間位置確定所述裝配孔的邊緣位置參數(shù)；

28、控制器根據(jù)所述邊緣位置參數(shù)與裝配孔的尺寸參數(shù)，結(jié)合所述監(jiān)測(cè)組件與所述裝配端的已知空間坐標(biāo)關(guān)系，確定所述裝配機(jī)構(gòu)當(dāng)前裝配端軸線與所述裝配孔軸線之間的偏移量；

29、根據(jù)所述偏移量，控制所述第二驅(qū)動(dòng)端帶動(dòng)所述裝配機(jī)構(gòu)沿所述裝配端軸線垂直于吸能盒側(cè)面的方向和/或繞平行于所述裝配端軸線的方向進(jìn)行微調(diào)補(bǔ)償，以使所述裝配端軸線與所述裝配孔軸線重合。

30、優(yōu)選地，所述根據(jù)所述坐標(biāo)原點(diǎn)、裝配孔對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)位置參數(shù)和所述第一驅(qū)動(dòng)端轉(zhuǎn)動(dòng)的所述預(yù)設(shè)角度確定所述位移機(jī)構(gòu)的所述第二驅(qū)動(dòng)端的運(yùn)動(dòng)軌跡，使所述裝配機(jī)構(gòu)的所述裝配端的軸線朝與吸能盒側(cè)面的鉚接孔軸線同軸的方向移動(dòng)的步驟包括：

31、獲取吸能盒側(cè)面的裝配孔在所述旋轉(zhuǎn)裝配工裝坐標(biāo)系下的目標(biāo)空間位置；

32、根據(jù)所述第一驅(qū)動(dòng)端當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)的所述預(yù)設(shè)角度，對(duì)預(yù)設(shè)裝配孔坐標(biāo)進(jìn)行變換，得到實(shí)時(shí)目標(biāo)位置；

33、控制所述第二驅(qū)動(dòng)端移動(dòng)，以將所述裝配端的軸線移動(dòng)至目標(biāo)裝配孔軸線的預(yù)設(shè)附近區(qū)域。

34、優(yōu)選地，所述將所述裝配端的軸線移動(dòng)至裝配孔軸線的預(yù)設(shè)附近區(qū)域后，通過(guò)設(shè)置在所述裝配機(jī)構(gòu)上的所述紅外測(cè)距傳感器發(fā)射紅外光束，獲取所述紅外光束照射在吸能盒表面所產(chǎn)生的測(cè)距數(shù)據(jù)的步驟包括：

35、將所述裝配端的軸線移動(dòng)至裝配孔軸線的預(yù)設(shè)附近區(qū)域后，通過(guò)設(shè)置在所述裝配機(jī)構(gòu)上的至少兩個(gè)所述紅外測(cè)距傳感器分別獲取所述裝配端朝向吸能盒表面方向的距離值；

36、若所有所述紅外測(cè)距傳感器測(cè)得的所述距離值之間的差值均處于設(shè)備誤差范圍內(nèi)，則判斷所述裝配端的軸線與吸能盒開(kāi)設(shè)有裝配孔的側(cè)面垂直。

37、優(yōu)選地，所述當(dāng)紅外光束穿過(guò)裝配孔射入其內(nèi)腔時(shí)，紅外測(cè)距傳感器測(cè)得的距離值發(fā)生突變，根據(jù)突變點(diǎn)的空間位置確定所述裝配孔的邊緣位置參數(shù)的步驟包括：

38、判斷所述紅外測(cè)距傳感器數(shù)據(jù)中是否出現(xiàn)突變值，所述突變值為所述紅外測(cè)距傳感器的獲取的所述距離值瞬間變化超過(guò)允許范圍；

39、若檢測(cè)到所述突變值，則將突變點(diǎn)位置標(biāo)記為裝配孔邊緣。

40、本發(fā)明中實(shí)施例的有益效果：

41、1、由于采用了裝配機(jī)構(gòu)與監(jiān)測(cè)組件結(jié)合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中監(jiān)測(cè)組件設(shè)置在裝配機(jī)構(gòu)上，且與裝配端軸線的空間位置關(guān)系為已知量，能夠在旋轉(zhuǎn)裝配工裝工作過(guò)程中實(shí)時(shí)測(cè)得吸能盒側(cè)面裝配孔的邊緣位置參數(shù)，控制器基于所測(cè)得的邊緣位置參數(shù)與裝配孔的尺寸參數(shù)，控制位移機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝配端實(shí)現(xiàn)精確對(duì)準(zhǔn)，從而使裝配端軸線與裝配孔軸線保持共線關(guān)系；所以，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中因吸能盒裝配偏差或結(jié)構(gòu)變形導(dǎo)致裝配機(jī)構(gòu)無(wú)法與裝配孔準(zhǔn)確對(duì)齊的問(wèn)題，避免了裝配插入失敗、孔位損傷及產(chǎn)品一致性差的問(wèn)題；進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了在復(fù)雜裝配環(huán)境中提高裝配精度、增強(qiáng)裝配容錯(cuò)性與自動(dòng)化適應(yīng)能力的技術(shù)效果，保障了大批量吸能盒自動(dòng)化裝配過(guò)程中的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量。

42、2、由于采用了基于裝配孔預(yù)設(shè)位置參數(shù)與旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行坐標(biāo)變換以獲取目標(biāo)裝配位置的技術(shù)手段，并結(jié)合裝配機(jī)構(gòu)上的多個(gè)紅外測(cè)距傳感器獲取吸能盒表面距離數(shù)據(jù)，從而判斷裝配端軸線是否與裝配面垂直，同時(shí)在紅外光束穿透裝配孔內(nèi)腔時(shí)通過(guò)測(cè)距突變點(diǎn)識(shí)別裝配孔邊緣位置，并結(jié)合孔尺寸參數(shù)進(jìn)行偏移量計(jì)算與補(bǔ)償調(diào)節(jié)；所以，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中因吸能盒定位誤差、姿態(tài)不準(zhǔn)或結(jié)構(gòu)偏移等因素，導(dǎo)致裝配端軸線難以與裝配孔軸線精準(zhǔn)對(duì)齊、出現(xiàn)插入失敗或損傷孔邊的問(wèn)題；進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)識(shí)別、動(dòng)態(tài)修正和高精度對(duì)孔的智能裝配控制效果，顯著提高了吸能盒旋轉(zhuǎn)裝配工裝在復(fù)雜工況下的裝配成功率與自動(dòng)化穩(wěn)定性。