一種機械手連接線自動測試裝置的制造方法
【專利摘要】一種機械手連接線自動測試裝置，包括分揀裝置、機械手裝置、壓力傳感器裝置和圖像采集與識別裝置；分揀裝置通過輸送帶對連接線進行分揀，并輸送到機械手所對應的位置；機械手裝置具有六個自由度，通過控制至少一個舵機的運動來完成轉(zhuǎn)動、擺動、移動或復合運動；機械手手爪上設置可更換卡槽；壓力傳感器裝置用于將壓力信號轉(zhuǎn)換為舵機的運轉(zhuǎn)控制信號，使機械手能夠準確的抓到連接線的端口部位并將其置于機械手的卡槽內(nèi)；圖像采集與識別裝置通過圖像傳感器對測試儀信號進行分析，檢測連接線的合格與否。本發(fā)明使連接線的檢測更加智能化、自動化，從而給檢測工作帶來幫助，減輕工作人員的勞動強度，進一步推動檢測技術的發(fā)展。
【專利說明】
一種機械手連接線自動測試裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種自動測試裝置，具體涉及一種機械手連接線自動測試裝置。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)在的大部分企業(yè)采用測線儀檢查連接線的通斷。現(xiàn)在市場上的測線器廠家眾多、品種多樣，但是存在不少弊端，若出現(xiàn)布線錯亂、標識丟失時測試更加繁瑣。現(xiàn)在大多數(shù)工廠數(shù)據(jù)線的檢測，需要人工一根一根地去反復插拔，既費時又費力，檢測儀的運行過程比較慢，并且同時一種檢測儀只能應對一種線纜的檢測，當檢測不同數(shù)據(jù)線型號時，則需要更換檢測線序或調(diào)整程序，費用消耗較大。由此，我們要設計一款不需要人工插拔，可針對多類型多種接口的線纜，實現(xiàn)自動化數(shù)據(jù)線檢測的檢測裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題是現(xiàn)有連接線檢測需要人工插拔，為解決上述問題，提供一種機械手連接線自動測試裝置。。
[0004]本發(fā)明的目的是以下述方式實現(xiàn)的:
一種機械手連接線自動測試裝置，包括分揀裝置、機械手裝置、壓力傳感器裝置和圖像采集與識別裝置；
所述分揀裝置通過輸送帶對連接線進行分揀，并輸送到機械手所對應的位置；
所述機械手裝置具有六個自由度，通過控制至少一個舵機的運動來完成轉(zhuǎn)動、擺動、移動或復合運動;所述機械手手爪上設置可更換卡槽；
所述壓力傳感器裝置用于將壓力信號轉(zhuǎn)換為舵機的運轉(zhuǎn)控制信號，使機械手能夠準確的抓到連接線的端口部位并將其置于機械手的卡槽內(nèi)；
所述圖像采集與識別裝置通過圖像傳感器對測試儀信號進行分析，檢測連接線的合格與否。
[0005]所述輸送帶帶輪上鑲嵌有掛鉤，帶輪上的掛鉤處于輸送帶的中間。
[0006]所述掛鉤的直徑大于連接線直徑1-2_。
[0007]在機械手的后方裝有兩個橡膠滾輪，連接線在被機械手抓起的時候，連接線的后端進入到兩個相互嚙合的橡膠滾輪里，通過兩個橡膠滾輪的擠壓以及摩擦力的作用使連接線向后移動，通過摩擦把連接線拉到機械手的卡槽中；當連接線的端部到達卡槽內(nèi)后，壓力值傳輸?shù)娇ú凵系膲毫鞲衅?，微處理器通過對壓力值進行信息處理與分析后傳遞信號使橡膠滾輪驅(qū)動舵機停止轉(zhuǎn)動。
[0008]所述圖像采集與識別裝置進行圖像采集之后，通過攝像機的模數(shù)轉(zhuǎn)換部件完成圖像數(shù)字化處理，并將處理結果輸入微處理器，微處理器通過顏色傳感器來識別顏色，進而檢測連接線是否合格;微處理器根據(jù)檢測結果驅(qū)動機械手上相應的舵機進行移動，把合格的產(chǎn)品移放到合格區(qū)，不合格的產(chǎn)品移放到不合格區(qū)。
[0009]所述機械手爪為齒式手爪。
[0010]所述機械手手臂部位采用鋁合金材質(zhì)的機械式夾持器。
[0011 ]所述舵機通過連接圓盤與機械手爪相連接。
[0012]相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明提出了一種機械手連接線自動測試裝置，使連接線的檢測更加智能化、自動化，從而給檢測工作帶來幫助，減輕工作人員的勞動強度，進一步推動檢測技術的發(fā)展。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的工作流程圖。
[0015]圖3是本發(fā)明的機械手裝置的抽線部位結構示意圖。
[0016]其中，附圖標記說明如下:
1、測試儀;2、機械手裝置;3、傳送帶分揀裝置;4、機械手抽線部位;5、卡槽;6、橡膠滾輪;7、掛鉤。
【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明的機械手連接線自動測試裝置主要功能包括連接線的自動分揀、機械手夾持、測試儀的檢測和連接線合格與否的自動分揀，其總體結構示意圖如圖1所示，主要工作流程如圖2所示，首先將一捆一捆的連接線通過分揀裝置將線束分成一根一根的，通過帶傳動將單根線運送到合適的位置，然后機械手進行夾持，橡膠輪的滾動使線的終端止于機械手的卡槽內(nèi)，插入測試儀內(nèi)進行檢測，最后待檢測完成后通過圖像識別器對信號的處理，完成連接線合格與否的最終分揀。
[0018]分揀裝置3:利用帶傳動把線進行分揀，并且運輸?shù)较鄳奈恢茫?br> 機械手裝置2:通過六個自由度的機械手保證機械手在空間范圍內(nèi)可以更加靈活的運動，手爪部位設計可換卡槽5，實現(xiàn)了該產(chǎn)品的多樣化檢測；
壓力傳感器裝置:通過壓力傳感器使連接線的端部可以準確的位于機械手的卡槽5內(nèi)；圖像采集與識別裝置:通過圖像傳感器對測試儀I信號的分析，判斷連接線的合格與否，進而確定機械手的下一步運動情況。
[0019]I)分揀裝置
連接線檢測的前提就是要把線一根一根的分揀出來，以便于機械手可以準確的抓住一根連接線進行檢查。在工廠中一般都是一捆線分撥下來，然后人工進行一根一根的檢測，這樣花費了大量的時間，降低了工作效率。而且連接線具有一定的柔性，容易交纏在一起，這樣更加不利于自動化的實施。為了配合自動化的生產(chǎn)，本文中所設計的分揀機構要求人工把線進行一定的整理，然后通過傳送帶輸送到機械手所對應的位置，以便于機械手可以準確的進行操作。
[0020]輸送帶是在一定的線路上連續(xù)輸送物料的物料搬運機械，輸送機的位置可以進行水平、傾斜和垂直輸送。其輸送的線路是一定的。輸送帶輸送能力大，運距長，還可以在輸送的時候完成一些工藝的加工。輸送帶還具有結構簡單，運行穩(wěn)定的優(yōu)點，適合長時間的運行。如圖1所示，帶輪上鑲嵌有掛鉤7，該掛鉤7的直徑大于連接線直徑l-2mm，現(xiàn)在的市場上普遍的連接線的直徑為3-5mm.帶輪上的掛鉤處于帶的中間，在帶運輸?shù)倪^程中，帶上的掛鉤上最多容納一根線的位置，以便于實現(xiàn)帶的分揀，為后續(xù)帶的檢測做準備。同時掛鉤與掛鉤之間有一定的距離。連接線的檢測時間約為5s，再加上機械手的運作時間，選擇合理的方式進行檢測。帶上掛鉤的距離有助于資源的高效利用，便于整個系統(tǒng)可以穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，充分發(fā)揮自動化在連接線檢測系統(tǒng)中的作用，提高工廠的生產(chǎn)條件，減低成本，使企業(yè)在當今競爭行業(yè)中處于領先地位，而不至于被淘汰。
[0021]2)機械手裝置
2.1)機械手裝置的自由度
自由度是指構件所具有的獨立運動的數(shù)目(或者是確定構架位置所需要的獨立參量數(shù)目)。一個物體在空間里應該有六個自由度，包括了XYZ軸的獨立移動和沿XYZ軸的軸向轉(zhuǎn)動。如果一個物體僅被限制在一個平面內(nèi)進行運動，則只包含三個自由度。在一個空間中如果六個自由度完全約束，則稱其為完全約束。如果六個自由度中至少有一個自由的沒有被約束，則成為不完全約束。
[0022]本發(fā)明的機械手主要包括了基座、舵機、搖臂、擺臂、機械手爪等構件，具有占地面積少、動作范圍大、空間移動速度快、靈敏性高和通用性強等優(yōu)點。手柄的部位運用齒式手爪，根據(jù)被抓連接線的形狀、尺寸和作業(yè)要求面來進行設計。在機械手上裝有舵機，通過控制舵機的運動來保證機械手可以完成各種轉(zhuǎn)動和擺動、移動或復合運動，以此來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變連接線的位置和姿勢，保證連接線在機械手的操作下可以插入檢測裝置中。由于連接線在空間中的位置是不確定的，所以本發(fā)明的機械手必須具備六個自由度。一般情況下，機械手的自由度越多，通用性就越廣，靈活性也就越大。
[0023]本發(fā)明的六自由度的機械手連接線自動測試裝置，是一個復雜相互作用的多連桿機構。通過旋轉(zhuǎn)運動來完成沿Z軸的360度轉(zhuǎn)向，以實現(xiàn)空間的抓住連接線的運動，以及后續(xù)連接線檢測完之后合格與否的分揀。通過六個自由度實現(xiàn)升降、伸縮和旋轉(zhuǎn)這幾個主要的動作。各個自由度相對來說是相互獨立的，但之間建立必要的相互聯(lián)系。
[0024]2.2)機械手手爪部位的設計
線束是電子設備的重要接口設備，是一種沿著固定方向插入并且可以自動防止脫落的塑料接頭。主要用于電子設備連接接口設備。目前國內(nèi)連接線的產(chǎn)品眾多，不過基本已經(jīng)趨于標準化。采用了 PC材料做工，進口全新的環(huán)保材料，韌性強，色澤均勻，時尚美觀，經(jīng)久耐用。連接線的端口采用復合高端傳輸標準，觸點與線芯接觸更充分，傳導性更強，接觸更加穩(wěn)定，使用更耐久，傳輸速度更快。另外有韌性、耐彎折，經(jīng)過多次180度彎折無斷裂，純銅芯片抗氧化、抗老化能力強，阻抗低，傳導性經(jīng)過1000次插拔測試。目前各種連接線的端口尺寸標準已經(jīng)趨于規(guī)范化。另外市場還有各種別的線頭端部的出現(xiàn)，為了保證該產(chǎn)品可以檢測不同的連接線，將機械手的手爪部位設計有卡槽，通過更換卡槽內(nèi)的不同形狀的卡模，便可以輕松的實現(xiàn)的該產(chǎn)品的可以檢測多種連接線，提高了產(chǎn)品的運用范圍，極大的擴寬了機械手連接線檢測裝置的多樣性。這樣簡便的更換方式，可以使機械手適應不同的環(huán)境。
[0025]機械手臂部位采用的是機械式的夾持器。該產(chǎn)品夾持器為全鋁合金材質(zhì)，配合兩個180度旋轉(zhuǎn)舵機，可以控制夾持器的張開、閉合和旋轉(zhuǎn)，再配合上專門使用的舵機控制器，可以實現(xiàn)通過上位機對二自由度夾持器的控制，是智能機械手的必備之選。
[0026]夾持器的主要參數(shù):
夾持器材質(zhì):全招合金夾持器重量:約68g (不含電機)
夾持器最大張角:55mm
夾持器整體長度:108mm(夾持器閉合時的整體最長長度)
夾持器整體寬度:98mm(夾持器張開時的最大整體寬度)
夾持器張開閉合舵機安裝包括:
(I)舵機舵盤安裝:主要包括舵機、連接圓盤、螺栓與機械手爪的連接，圓盤固定之后舵機起作用，帶動機械手爪上齒輪的轉(zhuǎn)動，從而起到手爪的開合。
[0027](2)舵機的固定:舵機固定到手爪上，確保舵機的準確位置，防止其發(fā)生偏移與振動，影響機械手的正常工作。
[0028](3)夾持器手臂與舵機的固定:夾持器手臂與舵機的固定，確保舵機準確的起到驅(qū)動作用。
[0029]舵機是遙控模型控制動作的動力來源，不同類型的遙控模型所需的舵機種類也隨之不同。本發(fā)明中舵機的產(chǎn)品參數(shù)如下:
產(chǎn)品名稱:舵機M0300 產(chǎn)品重量:55g
產(chǎn)品尺寸:40mm*20mm*37.5mm 電機類型:鐵芯馬達齒輪:金屬齒輪軸承:雙軸承電壓:4.8ν_6.0ν
扭力:3.8kg.cm.at(4.8v) ,4.5kg.cm.at (6.Ον)
以網(wǎng)線的水晶頭為例，為保證水晶頭可以固定在機械手手爪相應的部位，本發(fā)明將機械手的夾抓部位按照水晶頭的尺寸大小設置了卡槽，以便于機械手可以到達相應的位置，夾緊水晶頭，就好像是人的手部一樣，以此實現(xiàn)自動化的檢測。
[0030]2.3)機械手抽線部位的設計
由于在企業(yè)中含有不同長度的網(wǎng)線長度，當機械手抓住線的時候，我們需要把線向后拉動，以便于連接線的連接器可以順利的拉到機械手的手臂卡槽的部位，通過壓力傳感器的識別，控制連接線向后拉的長度。如圖3所示，為了適應線的長度不同，本申請中在機械手的后方裝有兩個橡膠滾輪6，連接線在被機械手抓起的時候，線的后端順利進入到兩個相互嚙合的橡膠滾輪6里，通過兩個輪的擠壓，以及摩擦力的作用下，可以使連接線順利的向后移動，通過摩擦把連接線拉到機械手的卡槽5中。
[0031]3)數(shù)據(jù)的采集與信息的轉(zhuǎn)化
3.1)壓力傳感器的信號分析
壓力傳感器用于將壓力信號轉(zhuǎn)換為舵機的運轉(zhuǎn)控制信號，使機械手能夠準確的抓到連接線的端口部位，方便對該連接線的檢測。
[0032]舵機帶動橡膠滾輪轉(zhuǎn)動，通過兩輪之間的摩擦使連接線向后運動起到抽線的作用，當連接線的端部到達卡槽內(nèi)后，壓力值會傳輸?shù)娇ú凵系膲毫鞲衅?，通過信息的處理與分析后，傳感器傳遞信號使橡膠輪驅(qū)動電機停止轉(zhuǎn)動，從而達到相應位置。
[0033]3.2)圖像傳感器的信號分析及處理
圖像傳感器用于將連接線測試儀I上的紅燈信號和綠燈信號進行識別，與之前設定好的顏色進行比對，以此來區(qū)分連接線的檢測是否合格，通過顏色傳感器的識別，帶動機械手上相應的舵機進行移動，把合格的產(chǎn)品移放到合格去，不合格的產(chǎn)品移放到不合格區(qū)，做到最后一步的區(qū)分，達到檢測的目的。
[0034]圖像傳感器的工作原理:
圖像傳感器是通過將物體顏色同參考顏色的閾值進行比較來檢測顏色，當兩個顏色在一定的誤差范圍內(nèi)相吻合時，輸出檢測結果。從功能上說，它是一個能把接受到的光像分成許多小單元(稱為像素)，并把他們轉(zhuǎn)換成電信號，然后順序的輸送出去。它的核心部位是電荷耦合器件(簡稱CCD)，它具有光生電荷、積蓄和轉(zhuǎn)移電荷的功能。這種光敏單元同時實現(xiàn)了光照程度和位置的測量功能。圖像傳感器具有小型、輕便、響應快、靈敏度高、穩(wěn)點性好、壽命高和以光為媒介可以對人員不變初入的環(huán)境進行遠距離測量等諸多優(yōu)點，已得到了廣泛的運用。
[0035]事先對紅綠指示燈進行特征設定，圖像采集之后，通過攝像機固有的模數(shù)轉(zhuǎn)換部件完成圖像數(shù)字化，通過端口輸入微處理器，最后通過閾值的不同來識別顏色的不同，進而驅(qū)動機械手的下一步運動。
[0036]以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領域的技術人員來說，在不脫離本發(fā)明整體構思前提下，還可以作出若干改變和改進，這些也應該視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種機械手連接線自動測試裝置，其特征在于:包括分揀裝置、機械手裝置、壓力傳感器裝置和圖像采集與識別裝置； 所述分揀裝置通過輸送帶對連接線進行分揀，并輸送到機械手所對應的位置； 所述機械手裝置具有六個自由度，通過控制至少一個舵機的運動來完成轉(zhuǎn)動、擺動、移動或復合運動;所述機械手手爪上設置可更換的卡槽； 所述壓力傳感器裝置用于將壓力信號轉(zhuǎn)換為舵機的運轉(zhuǎn)控制信號，使機械手能夠準確的抓到連接線的端口部位并將其置于機械手的卡槽內(nèi)； 所述圖像采集與識別裝置通過圖像傳感器對測試儀信號進行分析，檢測連接線的合格與否。2.根據(jù)權利要求1所述的機械手連接線自動測試裝置，其特征在于:所述輸送帶帶輪上鑲嵌有掛鉤，帶輪上的掛鉤處于輸送帶的中間。3.根據(jù)權利要求2所述的機械手連接線自動測試裝置，其特征在于:所述掛鉤的直徑比連接線的直徑大I至2毫米。4.根據(jù)權利要求1所述的機械手連接線自動測試裝置，其特征在于:在機械手的后方裝有兩個橡膠滾輪，連接線在被機械手抓起的時候，連接線的后端進入到兩個相互嚙合的橡膠滾輪里，通過兩個橡膠滾輪的擠壓以及摩擦力的作用使連接線向后移動，通過摩擦把連接線拉到機械手的卡槽中；當連接線的端部到達卡槽內(nèi)后，壓力值傳輸?shù)娇ú凵系膲毫鞲衅鳎⑻幚砥魍ㄟ^對壓力值進行信息處理與分析后傳遞信號使橡膠滾輪驅(qū)動舵機停止轉(zhuǎn)動。5.根據(jù)權利要求1所述的機械手連接線自動測試裝置，其特征在于:所述圖像采集與識別裝置進行圖像采集之后，通過攝像機的模數(shù)轉(zhuǎn)換部件完成圖像數(shù)字化處理，并將處理結果輸入微處理器，微處理器通過顏色傳感器來識別顏色，進而檢測連接線是否合格;微處理器根據(jù)檢測結果驅(qū)動機械手上相應的舵機進行移動，把合格的產(chǎn)品移放到合格區(qū)，不合格的產(chǎn)品移放到不合格區(qū)。6.根據(jù)權利要求1所述的機械手連接線自動測試裝置，其特征在于:所述機械手爪為齒式手爪。7.根據(jù)權利要求1所述的機械手連接線自動測試裝置，其特征在于:所述機械手手臂部位采用鋁合金材質(zhì)的機械式夾持器。8.根據(jù)權利要求1所述的機械手連接線自動測試裝置，其特征在于:所述舵機通過連接圓盤與機械手爪相連接。
【文檔編號】G01N21/892GK105911069SQ201610536264
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年7月8日
【發(fā)明人】王玲, 田輝, 李慧琴, 王永田, 王浩
【申請人】河南農(nóng)業(yè)大學