廖益豐，陳桂平，唐小鳳

（柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州 545616）

0 引言

隨著柔性產(chǎn)線[1]的不斷增多，視覺(jué)防錯(cuò)已經(jīng)逐漸成為了制造業(yè)中必不可少的一部分。在產(chǎn)品檢驗(yàn)的過(guò)程中，同一產(chǎn)線對(duì)多種不同型號(hào)的產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)已成為趨勢(shì)，然而產(chǎn)品的尺寸不同和位置擺放不同使視覺(jué)防錯(cuò)支架必須具有較強(qiáng)的靈活性、適應(yīng)性和工作空間，以適應(yīng)狹小的安裝環(huán)境和多樣化的產(chǎn)品檢驗(yàn)需求。針對(duì)上述問(wèn)題，視覺(jué)防錯(cuò)支架機(jī)構(gòu)靈活性、適應(yīng)性和工作空間的研究越來(lái)越受到人們的重視。高豐等[2]研究了總裝生產(chǎn)線制造過(guò)程防錯(cuò)中的設(shè)備防錯(cuò)種類，以及防錯(cuò)技術(shù)研究應(yīng)用案例；盛大春等[3]針對(duì)汽車總裝工藝制造過(guò)程中，銷售配置復(fù)雜、物料種類多以及防錯(cuò)難等問(wèn)題進(jìn)行專項(xiàng)研究，并制定相應(yīng)的智能化防錯(cuò)技術(shù)應(yīng)用方案；柳佳琛等[4]對(duì)缺陷及其防錯(cuò)能力進(jìn)行分類評(píng)級(jí)，構(gòu)建了缺陷的防錯(cuò)能力評(píng)價(jià)方法。盡管視覺(jué)防錯(cuò)系統(tǒng)的研究已有了一定的熱度，但靈活性強(qiáng)、適應(yīng)性高且能根據(jù)不同工況改變構(gòu)態(tài)的視覺(jué)防錯(cuò)相機(jī)支架還研究較少。

本研究設(shè)計(jì)的是一種靈活性強(qiáng)、適應(yīng)性高且能根據(jù)不同工況改變構(gòu)態(tài)的視覺(jué)防錯(cuò)相機(jī)支架機(jī)構(gòu)，其具有良好的應(yīng)用前景。

1 支架機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與構(gòu)型分析

1.1 鄰接矩陣分析

計(jì)的相機(jī)支架機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示。

圖1 相機(jī)支架結(jié)構(gòu)示意圖

該相機(jī)支架機(jī)構(gòu)可通過(guò)構(gòu)件重組的方式在5 種構(gòu)態(tài)中靈活轉(zhuǎn)換，其構(gòu)態(tài)示意圖如圖2 所示。

機(jī)構(gòu)各構(gòu)態(tài)下的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖如圖3 所示。

第三構(gòu)態(tài)時(shí)，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(gòu)態(tài)時(shí)，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(gòu)態(tài)下第六連桿、第八連桿和第九連桿相連，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，使該構(gòu)態(tài)下具有機(jī)構(gòu)底部剛度強(qiáng)且前部靈活性高的特性；第二構(gòu)態(tài)下機(jī)構(gòu)具有多三角穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，是穩(wěn)定性最強(qiáng)的一種構(gòu)態(tài)，但工作空間也最?。坏谌龢?gòu)態(tài)和第五構(gòu)態(tài)是靈活性較高的構(gòu)態(tài)，但剛度較?。坏谒臉?gòu)態(tài)工作空間大，靈活性較高。

1.2 自由度計(jì)算

采用CGK 公式對(duì)機(jī)構(gòu)各構(gòu)態(tài)進(jìn)行自由度計(jì)算，CGK 公式[6]為：

2 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

2.1 正向位置分析

該相機(jī)支架機(jī)構(gòu)為平面機(jī)構(gòu)，采用矢量法對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。各構(gòu)態(tài)簡(jiǎn)圖如圖4 所示。

圖4 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2.2 工作空間分析

上文得到了各構(gòu)態(tài)的正向位置方程，接下來(lái)對(duì)其進(jìn)行數(shù)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(jī)構(gòu)具有較大的工作空間，其中第三構(gòu)態(tài)和第五構(gòu)態(tài)的工作空間最大且分布均勻；第一構(gòu)態(tài)和第四構(gòu)態(tài)工作空間適中；第二構(gòu)態(tài)工作空間最小。

以上是對(duì)相機(jī)支架機(jī)構(gòu)的理論分析，其實(shí)際三維模型如圖6 所示。

圖6 機(jī)構(gòu)三維模型

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）針對(duì)現(xiàn)有視覺(jué)防錯(cuò)相機(jī)支架靈活性不高、適應(yīng)性不強(qiáng)和工作空間不足的問(wèn)題，提出了一種多構(gòu)態(tài)視覺(jué)防錯(cuò)相機(jī)支架機(jī)構(gòu)，該支架機(jī)構(gòu)可根據(jù)不同的工作情況改變自身構(gòu)態(tài)，使機(jī)構(gòu)具有較強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性以及較大的工作空間。

（2）分析了該視覺(jué)防錯(cuò)支架機(jī)構(gòu)在各構(gòu)態(tài)下的鄰接矩陣并采用GCK 公示計(jì)算了其自由度。

（3）采用矢量法建立了支架機(jī)構(gòu)各構(gòu)態(tài)的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)方程并采用蒙特卡洛法對(duì)各構(gòu)態(tài)下的工作空間進(jìn)行了對(duì)比仿真分析。