一種多構態視覺防錯相機支架機構設計與研究

廖益豐，陳桂平，唐小鳳

（柳州鐵道職業技術學院，廣西 柳州 545616）

0 引言

隨著柔性產線[1]的不斷增多，視覺防錯已經逐漸成為了制造業中必不可少的一部分。在產品檢驗的過程中，同一產線對多種不同型號的產品進行檢測已成為趨勢，然而產品的尺寸不同和位置擺放不同使視覺防錯支架必須具有較強的靈活性、適應性和工作空間，以適應狹小的安裝環境和多樣化的產品檢驗需求。針對上述問題，視覺防錯支架機構靈活性、適應性和工作空間的研究越來越受到人們的重視。高豐等[2]研究了總裝生產線制造過程防錯中的設備防錯種類，以及防錯技術研究應用案例；盛大春等[3]針對汽車總裝工藝制造過程中，銷售配置復雜、物料種類多以及防錯難等問題進行專項研究，并制定相應的智能化防錯技術應用方案；柳佳琛等[4]對缺陷及其防錯能力進行分類評級，構建了缺陷的防錯能力評價方法。盡管視覺防錯系統的研究已有了一定的熱度，但靈活性強、適應性高且能根據不同工況改變構態的視覺防錯相機支架還研究較少。

本研究設計的是一種靈活性強、適應性高且能根據不同工況改變構態的視覺防錯相機支架機構，其具有良好的應用前景。

1 支架機構的結構設計與構型分析

1.1 鄰接矩陣分析

計的相機支架機構結構示意圖如圖1 所示。

圖1 相機支架結構示意圖

該相機支架機構可通過構件重組的方式在5 種構態中靈活轉換，其構態示意圖如圖2 所示。

機構各構態下的拓撲結構示意圖如圖3 所示。

第三構態時，第八連桿脫離與第五連桿和第九連桿的約束并與第十連桿重合，其鄰接矩陣為：

第五構態時，第五連桿、第六連桿和第九連桿重合，第八連桿和第十連桿重合，其鄰接矩陣為：

第一構態下第六連桿、第八連桿和第九連桿相連，構成穩定結構，使該構態下具有機構底部剛度強且前部靈活性高的特性；第二構態下機構具有多三角穩定結構，是穩定性最強的一種構態，但工作空間也最小；第三構態和第五構態是靈活性較高的構態，但剛度較小；第四構態工作空間大，靈活性較高。

1.2 自由度計算

采用CGK 公式對機構各構態進行自由度計算，CGK 公式[6]為：

2 運動學分析

2.1 正向位置分析

該相機支架機構為平面機構，采用矢量法對其進行運動學分析。各構態簡圖如圖4 所示。

圖4 機構簡圖

2.2 工作空間分析

上文得到了各構態的正向位置方程，接下來對其進行數值仿真分析，求出其工作空間。

圖5 工作空間

從上圖可以看出該支架機構具有較大的工作空間，其中第三構態和第五構態的工作空間最大且分布均勻；第一構態和第四構態工作空間適中；第二構態工作空間最小。

以上是對相機支架機構的理論分析，其實際三維模型如圖6 所示。

圖6 機構三維模型

3 結束語

（1）針對現有視覺防錯相機支架靈活性不高、適應性不強和工作空間不足的問題，提出了一種多構態視覺防錯相機支架機構，該支架機構可根據不同的工作情況改變自身構態，使機構具有較強的靈活性和適應性以及較大的工作空間。

（2）分析了該視覺防錯支架機構在各構態下的鄰接矩陣并采用GCK 公示計算了其自由度。

（3）采用矢量法建立了支架機構各構態的正向運動學方程并采用蒙特卡洛法對各構態下的工作空間進行了對比仿真分析。