(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(43)申请公布日(21)申请号5.3(22)申请日2023.03.31(71)申请人江苏金陵智造研究院有限公司地址210006江苏省南京市秦淮区晨光路29号中国航天科工南京晨光集团东门(72)发明人(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237专利代理师(51)Int.Cl.B23P19/10(2006.01)B23P19/00(2006.01)(54)发明名称大型圆柱体精密仪器自动安装装置及其控制方法(57)摘要本发明为一种大型圆柱体精密仪器自动安装装置及其控制方法，装置包括机架、运动调整装置、误差补偿装置、快速转接工装、激光定位装置、托架、现场终端、监控相机。其中运动调整装置包括升降模块、水平调整模块，升降模块安装在机架上，水平调整模块安装在升降模块平台上，水平调整模块包括Z轴轴向旋转组件、X向调整组件、Y向调整组件；误差补偿装置安装在Y向调整组件底部，具有三向运动误差补偿功能；控制按钮盒、现场终端、内窥镜等人机交互设备辅助完成对接装配作业；监控相机安装在Y向调整组件底部，对现场操作进行视频记录。本方案适用于大范围规格的圆柱体精密仪器的立式装配，能够降低人力资源成本，提高工效，优化立式装配的精准度。权利要求书2页说明书5页附图6页CN1162141471.一种大型圆柱体精密仪器自动安装装置，其特征在于，所述安装装置包括机架（1）、运动调整装置（2）、误差补偿装置（3）、快速转接工装（4）、激光定位装置（5）、托架（6）、现场终端（8）、监控相机（9）；其中，所述机架用于将各部分安装固定，所述运动调整装置（2）安装在机架上方，用运动调整装置（2）下依次连接误差补偿装置（3）、快速转接工装（4），用于实现对下方圆柱体精密仪器的快速起吊；所述托架（6）位于机架内部的底面上，用于承托圆柱体精密仪器；在所述圆柱体精密仪器上方设有激光定位装置（5），所述运动调整装置（2）中设有监控相机，所述激光定位装置（5）对着运动调整装置（2）；在所述圆柱体精密仪器的一侧设有现场终端（8）。2.根据权利要求1所述的一种大型圆柱体精密仪器自动安装装置，其特征在于，所述运动调整装置（2）包含升降模块（21）、水平调整模块（22）；所述水平调整模块（22）包括Z轴轴向旋转组件（221）、X向调整组件（222）、Y向调整组件（223），Z轴轴向旋转组件（221）、X向调整组件（222）、Y向调整组件（223）在垂直方向上的不同平面内交替设置；所述Z轴轴向旋转组件（221）包含第一伺服电机、第一减速器、回转支承；所述X向调整组件（222）包含第二伺服电机、第二减速器、梯形丝杠、两组导轨滑块组合；所述Y向调整组件（223）包含第三伺服电机、第三减速器、梯形丝杠、两组导轨滑块组合。3.根据权利要求1所述的一种大型圆柱体精密仪器自动安装装置，其特征在于，所述误差补偿装置（3）内部集成气动锁定装置，具备X、Y、Z三向运动误差补偿功能，所述运动调整装置（2）运动时，误差补偿装置（3）切换至刚性状态；所述运动调整装置（2）停止运动、圆柱体精密仪器准备安装时，误差补偿装置（3）切换至柔性状态，对运动调整装置（2）产生的运动误差进行补偿。4.根据权利要求1所述的一种大型圆柱体精密仪器自动安装装置，其特征在于，所述快速转接工装（4）包括双头螺柱（41）、底座（42）、交叉滚子轴承（43）、工装（44）、插销（45）；所述双头螺柱（41）一端加工外螺纹，用于连接圆柱体精密仪器顶部的四个螺纹接口，外螺纹末端设置台阶面以保证螺纹拧入深度一致，从而确保圆柱体精密仪器起吊水平；另一端加工内螺纹，用于安装吊环螺钉，方便桁车起吊；中间开设通孔，与工装（44）连接；所述底座（42）上端面与误差补偿装置（3）连接，下端面与交叉滚子轴承（42）外圈连接，所述交叉滚子轴承（42）内圈与工装（43）连接；所述工装（43）上开设通孔与双头螺柱（41）中间通孔连接；所述插销（45）将双头螺柱（41）与工装（43）连接固定，完成圆柱体精密仪器快速起吊。5.根据权利要求1所述的一种大型圆柱体精密仪器自动安装装置，其特征在于，所述激光定位装置（5）包括激光发射器（51）、定位工装（52）、靶点工装（53），所述定位工装（52）上安装两个定位销，与壳体上端面的两个定位销孔对接，将壳体内部销的位置转化至定位工装（52）上；所述激光发射器（51）安装在定位工装（52）上，代表壳体内部销；所述靶点工装53安装在圆柱体精密仪器的销孔中；所述激光发射器（51）向上发射激光，运动调整装置（2）调整圆柱体精密仪器的位置，使靶点工装（53）接收到激光，表示壳体内部销与圆柱体精密仪器销孔完成初步定位。6.根据权利要求1所述的一种大型圆柱体精密仪器自动安装装置，其特征在于，所述托架（6）包括圆柱体精密仪器托架（61）与壳体托架（62），用于转运圆柱体精密仪器和壳体；所CN116214147述托架贴有毛毡防止刻划产品，托架底部安装刹车脚轮，防止安装过程中托架发生窜动。7.根据权利要求1所述的一种大型圆柱体精密仪器自动安装装置，其特征在于，所述现场终端（8）安装在机架（1）上，用于展示当前圆柱体精密仪器安装状态。8.根据权利要求1所述的一种大型圆柱体精密仪器自动安装装置，其特征在于，所述监控相机（9）安装在Y向调整组件（223）底部，对安装过程进行监控与视频记录。9.根据权利要求1所述的一种大型圆柱体精密仪器自动安装装置，其特征在于，所述安装装置中还设有所述内窥镜（10），用于观察壳体内部圆柱体精密仪器销孔与壳体销之间的对准情况。10.根据权利要求1所述的一种大型圆柱体精密仪器自动安装装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：1）配送圆柱体精密仪器托架（61）至机架（1）内部与限位架（13）连接，踩下托架（61）刹车脚轮；2）拆下圆柱体精密仪器上端面的双头螺柱（41）上的吊环螺钉，在圆柱体精密仪器销孔中安装靶点工装（53）；3）运动调整装置（2）下降，误差补偿装置（3）切换至柔性状态，插销（45）固定双头螺柱（41）与工装（43），完成圆柱体精密仪器的起吊准备；4）误差补偿装置（3）切换至刚性状态，运动调整装置上升，起吊圆柱体精密仪器；5）圆柱体精密仪器托架（61）撤出机架（1）；6）配送壳体托架（62）至机架（1）内部与限位架（13）连接，踩下托架（62）刹车脚轮；7）在壳体上端面安装激光定位装置（5）的定位工装（52）；8）开启激光发射器（51），运动调整装置（2）运行以调整靶点工装（53）的位置；9）靶点工装（53）接收到激光，拆下定位工装（52）；10）运动调整装置（2）下降；11）圆柱体精密仪器下降至设定高度时，运动调整装置（2）停止下降；12）用内窥镜（10）观察壳体内部圆柱体精密仪器销孔与壳体销之间的对准情况，若未对准，拿取按钮盒（7）调整圆柱体精密仪器位置；13）误差补偿装置（3）切换至柔性状态，运动调整装置（2）继续下降，完成圆柱体精密仪 器与壳体的对接。 CN116214147 大型圆柱体精密仪器自动安装装置及其控制方法技术领域 [0001] 本发明涉及圆柱体精密仪器装配技术领域，尤其是一种大型圆柱体精密仪器自动 安装装置及其控制方法。 背景技术 [0002] 随着智能制造技术的发展，当前关于圆柱体精密仪器的自动安装装置进步迅速， 工业机器人和激光跟踪仪的结合能够提高自动安装的效率和质量，降低操作人员劳动强 度，在卧式安装场合被广泛采用。但是在立式安装场合，目前圆柱体精密仪器的安装缺少适 应性强、柔性化程度高、效率高、成本友好的解决方案。对于多品种、小批量、强节拍的圆柱 体精密仪器的立式安装，当前大多数企业在生产过程中还是以人工吊装为主，此种方式对 操作人员经验要求高，强度大，且整个安装过程繁杂，效率低，易发生磕碰。 发明内容 [0003] 本发明针对上述问题，提出了一种基于激光定位和误差补偿实现快速自动定位、 快速转接的高精度圆柱体精密仪器自动安装装置，能够实现多种产品的柔性生产需求，效 率高、柔性化程度好，有效降低劳动强度和磕碰风险。 [0004] 本申请为一种大型圆柱体精密仪器自动安装装置，所述安装装置包括机架1、运动 调整装置2、误差补偿装置3、快速转接工装4、激光定位装置5、托架6、现场终端8、监控相机 其中，所述机架用于将各部分安装固定，所述运动调整装置2安装在机架上方，用运动调整装置2下依次连接误差补偿装置3、快速转接工装4，用于实现对下方圆柱体精密仪 器的快速起吊； 所述托架6位于机架内部的底面上，用于承托圆柱体精密仪器；在所述圆柱体精密 仪器上方设有激光定位装置5，所述运动调整装置2中设有监控相机，所述激光定位装置5对 着运动调整装置2；在所述圆柱体精密仪器的一侧设有现场终端8。 [0005] 进一步的，所述运动调整装置2包含升降模块21、水平调整模块22；所述水平调整 模块22包括Z轴轴向旋转组件221、X向调整组件222、Y向调整组件223，Z轴轴向旋转组件 221、X向调整组件222、Y向调整组件223在垂直方向上的不同平面内交替设置；所述Z轴轴向 旋转组件221包含第一伺服电机、第一减速器、回转支承；所述X向调整组件222包含第二伺 服电机、第二减速器、梯形丝杠、两组导轨滑块组合；所述Y向调整组件223包含第三伺服电 机、第三减速器、梯形丝杠、两组导轨滑块组合。 [0006] 进一步的，所述误差补偿装置3内部集成气动锁定装置，具备X、Y、Z三向运动误差 补偿功能，所述运动调整装置2运动时，误差补偿装置3切换至刚性状态；所述运动调整装置 2停止运动、圆柱体精密仪器准备安装时，误差补偿装置3切换至柔性状态，对运动调整装置 2产生的运动误差进行补偿。 [0007] 进一步的，所述快速转接工装4包括双头螺柱41、底座42、交叉滚子轴承43、工装 CN116214147 44、插销45；所述双头螺柱41一端加工外螺纹，用于连接圆柱体精密仪器顶部的四个螺纹接口，外螺纹末端设置台阶面以保证螺纹拧入深度一致，从而确保圆柱体精密仪器起吊水平； 另一端加工内螺纹，用于安装吊环螺钉，方便桁车起吊；中间开设通孔，与工装44连接； 所述底座42上端面与误差补偿装置3连接，下端面与交叉滚子轴承42外圈连接，所 述交叉滚子轴承42内圈与工装43连接；所述工装43上开设通孔与双头螺柱41中间通孔连 接；所述插销45将双头螺柱41与工装43连接固定，完成圆柱体精密仪器快速起吊。 [0008] 进一步的，所述激光定位装置5包括激光发射器51、定位工装52、靶点工装53，所述 定位工装52上安装两个定位销，与壳体上端面的两个定位销孔对接，将壳体内部销的位置 转化至定位工装52上；所述激光发射器51安装在定位工装52上，代表壳体内部销；所述靶点 工装53安装在圆柱体精密仪器的销孔中；所述激光发射器51向上发射激光，运动调整装置2 调整圆柱体精密仪器的位置，使靶点工装53接收到激光，表示壳体内部销与圆柱体精密仪 器销孔完成初步定位。 [0009] 进一步的，所述托架6包括圆柱体精密仪器托架61与壳体托架62，用于转运圆柱体 精密仪器和壳体；所述托架贴有毛毡防止刻划产品，托架底部安装刹车脚轮，防止安装过程 中托架发生窜动。 [0010] 进一步的，所述现场终端8安装在机架1上，用于展示当前圆柱体精密仪器安装状 所述监控相机9安装在Y向调整组件223底部，对安装过程进行监控与视频记录。[0011] 进一步的，所述安装装置中还设有所述内窥镜10，用于观察壳体内部圆柱体精密 仪器销孔与壳体销之间的对准情况。 [0012] 基于上述大型圆柱体精密仪器自动安装装置，本申请还提供其控制方法，所述控 制方法包括以下步骤： 1）配送圆柱体精密仪器托架61至机架1内部与限位架13连接，踩下托架61刹车脚