用于工件装配的装置及方法与流程

1.本发明涉及工程机械领域，具体地涉及一种用于工件装配的装置及方法。


背景技术：

2.现有技术中，在工件装配时，例如臂架组对，需要将两侧腹板(左腹板、右腹板)与下盖板组成三面梁型箱体，通常采用人工尺子测量并划线的方式在下盖板划线标记腹板位置，人工参照划线位置分别将左右腹板与盖板进行逐步对位，同时每一个点焊对位位置用角尺进行垂直度的测量，确保装配过程腹板垂直于盖板，依次完成箱体组对。然而，上述方法采用人工测量及划线方式进行相对位置的确定，增加了划线工序，且依赖于人工经验，故现有技术存在装配效率较低的问题。


技术实现要素：

3.本发明实施例的目的是提供一种用于工件装配的装置及方法，以解决现有技术存在装配效率较低的问题。
4.为了实现上述目的，本发明实施例第一方面提供一种用于工件装配的装置，工件包括第一待装配工件和第二待装配工件，第一待装配工件和第二待装配工件初装配放置于工装台上，第一待装配工件上设置有轴套，工装台在竖直方向上设置有至少两个定位板，定位板上设置有轴孔，轴套穿入轴孔以实现第一待装配工件与工装台的固定，装置包括：
5.激光传感器，搭载于移动机构上；以及
6.处理器，被配置成：
7.获取激光传感器在从初始位置沿着工装台移动时检测到的工装参考点的位置，其中工装参考点为定位板与工装台的交界点；
8.基于预存储的工装参考点与轴套中心的相对距离、轴套中心与待焊点的相对距离，根据工装参考点的位置确定待焊点的位置；
9.控制激光传感器移动至待焊点的位置；
10.获取激光传感器检测到的第一待装配工件与第二待装配工件之间的第一相对距离和第一夹角；
11.将第一相对距离与预设相对距离、第一夹角与预设夹角进行比较，以得到距离差值和角度差值；
12.根据距离差值和角度差值调整第一待装配工件与第二待装配工件之间的相对距离和夹角，以完成第一待装配工件与第二待装配工件在待焊点的精装配，以便对待焊点进行点焊作业。
13.在本发明实施例中，处理器被配置成基于预存储的工装参考点与轴套中心的相对距离、轴套中心与待焊点的相对距离，根据工装参考点的位置确定待焊点的位置，包括：处理器被配置成：基于预存储的工装参考点与轴套中心的相对距离，根据工装参考点的位置确定轴套中心的位置；基于预存储的轴套中心与待焊点的相对距离，根据轴套中心的位置
确定待焊点的位置。
14.在本发明实施例中，装置还包括：显示屏，用于展示距离差值和/或角度差值和/或相对距离和/或夹角。
15.在本发明实施例中，第一待装配工件包括腹板，第二待装配工件包括盖板，相对距离包括盖板的边缘至腹板的距离，预设夹角包括90度。
16.在本发明实施例中，处理器还被配置成：在完成第一待装配工件与第二待装配工件在待焊点的精装配之后，获取激光传感器在待焊点处检测到的第一待装配工件与第二待装配工件之间的第二相对距离和第二夹角，其中第二相对距离与预设相对距离的偏差小于或等于第一预设距离偏差，第二夹角与预设夹角的偏差小于或等于第一预设角度偏差；在完成待焊点的点焊作业后，获取激光传感器在待焊点处检测到的第一待装配工件与第二待装配工件之间的第三相对距离和第三夹角；确定第二相对距离与第三相对距离之间的距离偏差、第二夹角与第三夹角之间的角度偏差；对连续预设数量的待焊点对应的距离偏差和角度偏差分别求平均值，以得到平均距离偏差和平均角度偏差；根据平均距离偏差和平均角度偏差确定待焊点对应的第一待装配工件与第二待装配工件之间的预设相对距离和预设夹角的调整策略。
17.在本发明实施例中，处理器还被配置成根据平均距离偏差和平均角度偏差确定待焊点对应的第一待装配工件与第二待装配工件之间的预设相对距离和预设夹角的调整策略，包括：处理器被配置成：平均距离偏差小于或等于第二预设距离偏差且平均角度偏差小于或等于第二预设角度偏差的情况下，确定预设相对距离和预设夹角保持不变。
18.在本发明实施例中，处理器还被配置成根据平均距离偏差和平均角度偏差确定待焊点对应的第一待装配工件与第二待装配工件之间的预设相对距离和预设夹角的调整策略，包括：处理器被配置成：平均距离偏差大于第二预设距离偏差和/或平均角度偏差大于第二预设角度偏差的情况下，在预设相对距离的基础上加上平均距离偏差和/或在预设夹角的基础上加上平均角度偏差。
19.在本发明实施例中，待焊点的数量为多个，多个待焊点的点焊作业顺序预先设置并存储。
20.在本发明实施例中，移动机构的数量为多个。
21.在本发明实施例中，移动机构包括机械手臂。
22.本发明实施例第二方面提供一种用于工件装配的方法，工件包括第一待装配工件和第二待装配工件，第一待装配工件和第二待装配工件初装配放置于工装台上，第一待装配工件上设置有轴套，工装台在竖直方向上设置有至少两个定位板，定位板上设置有轴孔，轴套穿入轴孔以实现第一待装配工件与工装台的固定，方法包括：
23.获取激光传感器在从初始位置沿着工装台移动时检测到的工装参考点的位置，其中工装参考点为定位板与工装台的交界点；
24.基于预存储的工装参考点与轴套中心的相对距离、轴套中心与待焊点的相对距离，根据工装参考点的位置确定待焊点的位置；
25.控制激光传感器移动至待焊点的位置；
26.获取激光传感器检测到的第一待装配工件与第二待装配工件之间的第一相对距离和第一夹角；
27.将第一相对距离与预设相对距离、第一夹角与预设夹角进行比较，以得到距离差值和角度差值；
28.根据距离差值和角度差值调整第一待装配工件与第二待装配工件之间的相对距离和夹角，以完成第一待装配工件与第二待装配工件在待焊点的精装配，以便对待焊点进行点焊作业。
29.在本发明实施例中，基于预存储的工装参考点与轴套中心的相对距离、轴套中心与待焊点的相对距离，根据工装参考点的位置确定待焊点的位置，包括：基于预存储的工装参考点与轴套中心的相对距离，根据工装参考点的位置确定轴套中心的位置；基于预存储的轴套中心与待焊点的相对距离，根据轴套中心的位置确定待焊点的位置。
30.在本发明实施例中，第一待装配工件包括腹板，第二待装配工件包括盖板，相对距离包括盖板的边缘至腹板的距离，预设夹角包括90度。
31.在本发明实施例中，用于工件装配的方法还包括：在完成第一待装配工件与第二待装配工件在待焊点的精装配之后，获取激光传感器在待焊点处检测到的第一待装配工件与第二待装配工件之间的第二相对距离和第二夹角，其中第二相对距离与预设相对距离的偏差小于或等于第一预设距离偏差，第二夹角与预设夹角的偏差小于或等于第一预设角度偏差；在完成待焊点的点焊作业后，获取激光传感器在待焊点处检测到的第一待装配工件与第二待装配工件之间的第三相对距离和第三夹角；确定第二相对距离与第三相对距离之间的距离偏差、第二夹角与第三夹角之间的角度偏差；对连续预设数量的待焊点对应的距离偏差和角度偏差分别求平均值，以得到平均距离偏差和平均角度偏差；根据平均距离偏差和平均角度偏差确定待焊点对应的第一待装配工件与第二待装配工件之间的预设相对距离和预设夹角的调整策略。
32.在本发明实施例中，根据平均距离偏差和平均角度偏差确定待焊点对应的第一待装配工件与第二待装配工件之间的预设相对距离和预设夹角的调整策略，包括：平均距离偏差小于或等于第二预设距离偏差且平均角度偏差小于或等于第二预设角度偏差的情况下，确定预设相对距离和预设夹角保持不变。
33.在本发明实施例中，根据平均距离偏差和平均角度偏差确定待焊点对应的第一待装配工件与第二待装配工件之间的预设相对距离和预设夹角的调整策略，包括：平均距离偏差大于第二预设距离偏差和/或平均角度偏差大于第二预设角度偏差的情况下，在预设相对距离的基础上加上平均距离偏差和/或在预设夹角的基础上加上平均角度偏差。
34.在本发明实施例中，待焊点的数量为多个，多个待焊点的点焊作业顺序预先设置并存储。
35.上述技术方案，通过设置可移动的激光传感器检测工装参考点的位置，处理器基于预存储的工装参考点与轴套中心的相对距离、轴套中心与待焊点的相对距离，根据工装参考点的位置确定待焊点的位置，激光传感器在得到待焊点的位置之后，处理器可以控制激光传感器移动至待焊点的位置并获取第一待装配工件与第二待装配工件的装配状态，即第一待装配工件与第二待装配工件之间的第一相对距离和第一夹角，从而分别与预设相对距离、预设夹角进行比较，以调整第一待装配工件与第二待装配工件之间的相对距离和夹角，实现该待焊点的精装配，以便后续对该待焊点进行点焊作业。上述技术方案无需人工测量和划线，不需要依赖于人工经验，减少了人为因素的影响，解放了人力，还可以保证工件
的装配精度，提高了工件的装配效率，保证了工件质量的一致性。
36.本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
37.附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
38.图1示意性示出了本发明一实施例中用于工件装配的装置的结构示意图；
39.图2示意性示出了本发明一实施例中工件的结构示意图；
40.图3示意性示出了本发明一实施例中工件放置于工装台的示意图；
41.图4示意性示出了本发明一实施例中工件装配状态的示意图；
42.图5示意性示出了本发明一实施例中用于工件装配的方法的流程示意图。
43.附图标记说明
44.102
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激光传感器
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104
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处理器
45.201
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右腹板
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202
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左腹板
46.203
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下盖板
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301
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腹板
47.304
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轴套/轴孔
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401
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腹板
48.403
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盖板
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405
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激光传感器及交互显
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示移载装置
具体实施方式
50.以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
51.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
52.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
53.图1示意性示出了本发明一实施例中用于工件装配的装置的结构示意图。如图1所示，在本发明实施例中，提供了一种用于工件装配的装置，工件包括第一待装配工件和第二待装配工件，第一待装配工件和第二待装配工件初装配放置于工装台上，第一待装配工件上设置有轴套，工装台在竖直方向上设置有至少两个定位板，定位板上设置有轴孔，轴套穿入轴孔以实现第一待装配工件与工装台的固定，用于工件装配的装置可以包括：
54.激光传感器102，搭载于移动机构上。
55.可以理解，激光传感器102搭载于移动机构上可以实现激光传感器102的位置的移
动，激光传感器102可以用来检测第一待装配工件和第二待装配工件的装配状态或组对状态，具体可以包括第一待装配工件和第二待装配工件的相对距离和/或夹角。
56.处理器104，被配置成：获取激光传感器102在从初始位置沿着工装台移动时检测到的工装参考点的位置，其中工装参考点为定位板与工装台开始接触的交界点；基于预存储的工装参考点与轴套中心的相对距离、轴套中心与待焊点的相对距离，根据工装参考点的位置确定待焊点的位置；控制激光传感器移动至待焊点的位置；获取激光传感器102检测到的第一待装配工件与第二待装配工件之间的第一相对距离和第一夹角；将第一相对距离与预设相对距离、第一夹角与预设夹角进行比较，以得到距离差值和角度差值；根据距离差值和角度差值调整第一待装配工件与第二待装配工件之间的相对距离和夹角，以完成第一待装配工件与第二待装配工件在待焊点的精装配，以便对待焊点进行点焊作业。
57.可以理解，第一待装配工件和第二待装配工件分别为需要进行装配的工件的不同结构部件，即第一待装配工件和第二待装配工件可以装配成对应的工件。第一待装配工件和第二待装配工件初装配放置于工装台上，即第一待装配工件和第二待装配工件初步搭接放置在工装台上，工装台为工件进行装配的位置，第一待装配工件上的轴套穿入工装台上的定位板上的轴孔从而实现第一待装配工件与工装台的固定，进一步地，在第一待装配工件固定于工装台后，第二待装配工件也可以通过其他的支撑部件支撑于工装台上，以实现第二待装配工件与第一待装配工件的初步搭接。工装参考点为定位板与工装台的交界点。由于轴套与轴孔卡接固定，故轴套中心与轴孔中心重合，工装参考点与轴套中心的相对距离即工装参考点与轴孔中心的相对距离，可以预先设置并存储，具体可以根据实际需求设置。待焊点为需要进行点焊动作的点，具体数量可以为多个也可以为单个。轴套中心与待焊点的相对距离可以预先设置并存储，具体可以由用户根据实际需求设置。第一相对距离为第一待装配工件和第二待装配工件初装配放置于工装台上时激光传感器检测到的第一待装配工件和第二待装配工件的相对距离，例如第一待装配工件的边缘和第二待装配工件的边缘的距离。第一夹角为第一待装配工件和第二待装配工件初装配放置于工装台上时激光传感器检测到的第一待装配工件和第二待装配工件的夹角，例如80度。精装配为第一待装配工件和第二待装配工件在待焊点的精准装配或者精准组对，在第一待装配工件和第二待装配工件完成该待焊点的精装配之后即可对该待焊点进行点焊作业。预设相对距离为预先设置的第一待装配工件与第二待装配工件之间的相对距离，例如0.2厘米。预设夹角为预先设置的第一待装配工件与第二待装配工件之间的夹角，例如90度。
58.具体地，当第一待装配工件和第二待装配工件初步搭接放置于工装台上时，激光传感器102可以从初始位置沿着工装台移动，当激光传感器102检测到定位板与工装台的交界点时，处理器104可以获取该交界点的位置信息即工装参考点的位置信息，并基于预先存储的工装参考点与轴套中心的相对距离、轴套中心与待焊点的相对距离，从而根据工装参考点的位置信息确定待焊点的位置信息，进而控制激光传感器移动至待焊点的位置，并获取激光传感器102检测到的第一待装配工件与第二待装配工件之间的第一相对距离和第一夹角，从而将第一相对距离与预设相对距离、第一夹角与预设夹角进行比较，以分别得到距离差值和角度差值，从而根据距离差值和角度差值调整第一待装配工件与第二待装配工件之间的相对距离和夹角，以完成第一待装配工件与第二待装配工件在待焊点的精装配，以便精装配之后对待焊点进行点焊作业。
59.上述用于工件装配的装置，通过设置可移动的激光传感器102检测工装参考点的位置，处理器104基于预存储的工装参考点与轴套中心的相对距离、轴套中心与待焊点的相对距离，根据工装参考点的位置确定待焊点的位置，激光传感器102在得到待焊点的位置之后，处理器可以控制激光传感器102移动至待焊点的位置并获取第一待装配工件与第二待装配工件的装配状态，即第一待装配工件与第二待装配工件之间的第一相对距离和第一夹角，从而分别与预设相对距离、预设夹角进行比较，以调整第一待装配工件与第二待装配工件之间的相对距离和夹角，实现该待焊点的精装配，以便后续对该待焊点进行点焊作业。上述装置无需人工测量和划线，不需要依赖于人工经验，减少了人为因素的影响，解放了人力，还可以保证工件的装配精度，提高了工件的装配效率，保证了工件质量的一致性。
60.在一个实施例中，处理器104被配置成基于预存储的工装参考点与轴套中心的相对距离、轴套中心与待焊点的相对距离，根据工装参考点的位置确定待焊点的位置，包括：处理器104被配置成：基于预存储的工装参考点与轴套中心的相对距离，根据工装参考点的位置确定轴套中心的位置；基于预存储的轴套中心与待焊点的相对距离，根据轴套中心的位置确定待焊点的位置。
61.具体地，处理器104可以基于预存储的工装参考点与轴套中心的相对距离，根据工装参考点的位置和工装参考点与轴套中心的相对距离确定轴套中心的位置，进而基于预存储的轴套中心与待焊点的相对距离，根据轴套中心的位置和轴套中心与待焊点的相对距离确定待焊点的位置。
62.在一个实施例中，用于工件装配的装置还包括：显示屏，用于展示距离差值和角度差值和/或相对距离和/或夹角。
63.可以理解，显示屏可以用来展示第一待装配工件和第二待装配工件的距离差值和/或角度差值和/或相对距离和/或夹角，进一步地，显示屏还可以实时显示处理器发出的位置和/或夹角的调整指示以供作业人员根据相应的调整指示对第一待装配工件和第二待装配工件进行精确的调整组对作业。
64.在一个实施例中，第一待装配工件包括腹板，第二待装配工件包括盖板，相对距离包括盖板的边缘至腹板的距离，预设夹角包括90度。
65.可以理解，第一待装配工件可以包括腹板，腹板的数量可以为多个，第二待装配工件可以包括盖板，盖板的数量也可以为多个，进一步地，左、右腹板和上、下盖板可以组成臂架的箱体。第一待装配工件和第二待装配工件的相对距离包括盖板的边缘至腹板的距离，第一待装配工件和第二待装配工件的预设夹角包括90度，即腹板与盖板互相垂直。
66.在一个实施例中，处理器104还被配置成：在完成第一待装配工件与第二待装配工件在待焊点的精装配之后，获取激光传感器在待焊点处检测到的第一待装配工件与第二待装配工件之间的第二相对距离和第二夹角，其中第二相对距离与预设相对距离的偏差小于或等于第一预设距离偏差，第二夹角与预设夹角的偏差小于或等于第一预设角度偏差；在完成待焊点的点焊作业后，获取激光传感器在待焊点处检测到的第一待装配工件与第二待装配工件之间的第三相对距离和第三夹角；确定第二相对距离与第三相对距离之间的距离偏差、第二夹角与第三夹角之间的角度偏差；对连续预设数量的待焊点对应的距离偏差和角度偏差分别求平均值，以得到平均距离偏差和平均角度偏差；根据平均距离偏差和平均角度偏差确定待焊点对应的第一待装配工件与第二待装配工件之间的预设相对距离和预
设夹角的调整策略。
67.可以理解，第二相对距离为精装配后第一待装配工件与第二待装配工件之间的相对距离，第二夹角为精装配后第一待装配工件与第二待装配工件之间的夹角。第三相对距离为待焊点完成点焊作业后第一待装配工件与第二待装配工件之间的相对距离，第三夹角为待焊点完成点焊作业后第一待装配工件与第二待装配工件之间的夹角。在完成精装配之后，第一待装配工件与第二待装配工件之间的第二相对距离和第二夹角不一定完全等同于预设相对距离和预设夹角，也就是说，精装配时允许存在一定的距离误差和角度误差，即第一预设距离偏差和第一预设角度偏差。平均距离偏差为预设数量的距离偏差的平均值，平均角度偏差为预设数量的角度偏差的平均值。预设数量为预先设置的装配数量，例如4次或6次。
68.在一个实施例中，处理器104还被配置成根据平均距离偏差和平均角度偏差确定待焊点对应的第一待装配工件与第二待装配工件之间的预设相对距离和预设夹角的调整策略，包括：处理器104被配置成：平均距离偏差小于或等于第二预设距离偏差且平均角度偏差小于或等于第二预设角度偏差的情况下，确定预设相对距离和预设夹角保持不变。
69.可以理解，不同的待焊点对应的预设相对距离和预设夹角可以相同，也可以不同，具体根据实际情况设置。第二预设距离偏差为预先设置的第一待装配工件和第二待装配工件之间的相对距离的偏差值，第二预设角度偏差为预先设置的第一待装配工件和第二待装配工件之间的夹角的偏差值。进一步地，第一预设距离偏差和第二预设距离偏差可以相同，也可以不同。相应地，第一预设角度偏差和第二预设角度偏差可以相同，也可以不同。
70.具体地，若某一待焊点的平均距离偏差小于或等于第二预设距离偏差且平均角度偏差小于或等于第二预设角度偏差，则确定该待焊点对应的预设相对距离和预设夹角保持不变。
71.在一个实施例中，处理器104还被配置成根据平均距离偏差和平均角度偏差确定待焊点对应的第一待装配工件与第二待装配工件之间的预设相对距离和预设夹角的调整策略，包括：处理器104被配置成：平均距离偏差大于第二预设距离偏差和/或平均角度偏差大于第二预设角度偏差的情况下，在预设相对距离的基础上加上平均距离偏差和/或在预设夹角的基础上加上平均角度偏差。
72.具体地，若某一待焊点的平均距离偏差大于第二预设距离偏差和/或平均角度偏差大于第二预设角度偏差，则在该待焊点对应的预设相对距离的基础上加上平均距离偏差和/或在预设夹角的基础上加上平均角度偏差。
73.本发明实施例中，考虑到了对待焊点进行点焊作业后第一待装配工件与第二待装配工件之间的相对距离和/或夹角会发生变化，即发生了收缩性的位移和/或夹角变化，因此需要重新确定相应待焊点对应的预设相对距离和预设夹角，并在后续同种型号工件组对或装配时进行调用，通过过该自动优化算法设定优化后的新值，保证组对引导的精度能够持续优化提升，提升产品质量，以达到装配工艺优化的作用。
74.在一个实施例中，待焊点的数量为多个，多个待焊点的点焊作业顺序预先设置并存储。
75.可以理解，当待焊点的数量为多个的时候，多个待焊点的点焊作业顺序可以预先设置并存储，即可以由作业人员确定点焊作业顺序，例如先对待焊点1、3、5、7、9进行点焊作
业，然后对待焊点2、4、6、8、10进行点焊作业。
76.在一个实施例中，显示屏集成于移动机构上。
77.可以理解，显示屏和激光传感器可以共同集成或搭载于移动机构上，以便用户实时查看。
78.在一个实施例中，移动机构的数量为多个。
79.可以理解，移动机构的数量可以为多个，例如，在工件装配过程中，可以在工装台左右两侧各设置一个移动机构，实现两侧同时装配或组对，从而可以节约装配时间，提高装配效率。
80.在一个实施例中，移动机构包括机械手臂。
81.可以理解，移动机构即移载机构，可以是机械手臂或者其他能够实现多个方向移动的移载装置来实现。
82.图2示意性示出了本发明一实施例中工件的结构示意图。图3示意性示出了本发明一实施例中工件放置于工装台的示意图。图4示意性示出了本发明一实施例中工件装配状态的示意图。如图2至图4所示，以泵车臂架箱体为例进行说明，现有技术中，泵车臂架箱体的制作方式如下：1)臂架组对需将两侧腹板(左腹板、右腹板)与下盖板组成三面梁型箱体；2)通过人工尺子测量划线方式在下盖板划线标记腹板组对位置；3)组对时先将腹板吊装至盖板上，通过腹板轴孔工装确定长度方向相对位置，再沿长度方向一端开始，人工参照划线位置分别将左右腹板与盖板进行逐步对位，同时每一个点焊对位位置用角尺进行垂直度的测量，确保装配过程腹板垂直于盖板，依次完成箱体组对。上述现有技术存在以下问题：1、人工测量及划线方式进行相对位置的确定，增加了划线工序，效率低，劳动强度大，同时利用尺子测量位置精度低偏差大于
±
2mm，并且依赖人员的技能，导致产品质量不稳定；2、定位组对过程中无法实时获取腹板与盖板的垂直度偏差，需先通过人工测量，再进行点焊，过程中不能保证装配角度的准确；3、组对定位焊后变形的影响无法准确获取，无法系统优化组对工艺，提高定位的精度，产品质量严重依赖工人经验。因此，如何实时测量在线辅助人工进行组对定位以及组对后状态的进行测量记录成为提高组对效率和精度需要攻克的难题。
83.针对现有技术的缺陷，本发明实施例提供一种用于工件装配的方法，以该方法应用于臂架箱体为例进行说明，具体可以采用如下技术方案实现：利用激光传感器对箱体组对的腹板距离盖板边缘距离及腹板与盖板夹角状态进行实时测量，并将测量结果与工艺指导文件规定的相应位置关系进行比较和分析，形成实时定量的调整指示，实时显示给组对作业的人员，组对作业的人员依据相应的指导提示进行精确的调整组对作业，同时该方法采用自动优化算法对多次组对前后的状态数据进行分析优化，并形成优化指导提示反馈给组对工艺指导人员及组对作业人员进行组对引导。算法及作业流程可以如下：
84.1、初始程序设定：基于图纸信息对每种型号臂架预先规划好焊点位置，包括焊点距离轴套中心相对位置坐标(d)及盖板边缘到腹板距离(j)，按装配顺序存储在plc程序中，在交互界面上可以输入对应编号选取调用。假设共需点焊n个点，则依次确定的焊点到轴套中心点的为x方向距离d，y向高度为h，当前位置盖板边缘到腹板外侧的距离j，腹板与下盖板角度α(α初始值为90
°
)，即可以得到[di,hi,ji,αi]，i的数量为n。
[0085]
2、组对操作：进行臂架箱体组对操作前，根据生产计划，人工在选取待组对工件型
号信息，调取装配引导程序，执行辅助装配作业。
[0086]
1)plc程序驱动激光传感器沿起始点位置进行扫查，定位轴套定位工装(生产设备)上的参考点，得到工件轴套工装的位置，因轴套工装参考点与轴套定位工装上的轴套定位装置距离为固定值，可直接得到组对工件的轴套中心位置信息，即完成整个待组对工件的空间基准位置信息和各待点焊位置的确定。示例：(1)识别当前工装参考点的位置为z0(x0,y0)，工装参考点与轴孔中心的在横轴和纵轴的相对位置距离为固定值(a,b)，根据工艺要求，轴孔中心与轴套中心位置重合，因此得到当前待组对工件的轴套中心的空间位置为(a+x0，b+y0)。(2)plc程序通过轴套中心位置，修正即将组对的工件各待焊点的位置信息为[d
i’,h
i’,ji,αi]，其中，d
i’＝di+a+x0，h
i’＝b+y0-hi，ji＝ji，αi＝αi(i的取值范围是1～n)。
[0087]
2)激光传感器依次按照程序修正位置信息进行点焊引导和测量，系统自动识别组对点焊位置理论位置信息，并将当前测量信息与理论位置信息进行比较和引导提示，完成当前位置的组对。示例：从第一个点焊位置开始，测量当前位置腹板与下盖板角度α
i’及腹板与下盖板边缘距离j
i’，并实时显示在人机交互屏上。plc结合预设边缘距离ji与当前距离j
i’进行计算，得到差值指导组对腹板调整方向及调整量δji，同样得到角度偏差δαi，操作人员根据指示使用工具进行相应调整，并实时观察交互屏引导指示信息，当装配位置及角度调整到位，进行人工点焊作业，点焊后的激光传感器测量当前组对点焊实际装配位置j
i”及角度α
i”，并人工在交互屏上确认，完成当前位置的组对。其中：δαi＝αi’‑
αi(αi＝90
°
)，δji＝ji’‑ji
，当δji＞0，则腹板需外移δji，当δji＜0，则腹板需向内侧移δji，当δji＝0，则为预设距离，进行点焊。
[0088]
3、优化算法：计算点焊前组对位置及角度与点焊后的组对位置及角度的偏差值，位置偏差δj
i’，角度偏差δα
i’，该偏差值作为焊后参考收缩值记录进系统，并在后续同种型号工件组对时进行调用，设定优化新值，以达到装配工艺优化的作用，其中，δj
i’＝ji”‑ji’，δα
i’＝αi”‑
α
i’。系统对同一型号工件组对状态的自动优化以连续4次装配平均偏差为优化基准，每次优化调整后，重新统计平均偏差值，确保经济批次质量的稳定。假设4次测量的δj
i’平均值偏差δj
ip’，δα
i’的平均值偏差δα
ip’，当δj
ip’≤0.5mm，δα
ip’≤1
°
，则预设程序不做调整；当δj
ip’＞0.5mm，δα
ip’＞1
°
，则预设程序中设定程序自动加上修正值。修正后装配位置及角度预设值可以如下[di,hi,j
ix
,α
ix
](i的取值范围是1～n)，其中，j
ix
＝ji+δj
ip’，α
ix
＝αi+δα
ip’。
[0089]
本发明实施例的优点如下：
[0090]
1、通过以上引导式装配系统腹板组对无需人工划线。
[0091]
2、引导式装配能够实现组对位置实时测量，并将测量结果展示在交互屏上，直观指导工人进行调整，测量过程全自动无需人工干预，消除了不同人员进行组对测量人为因素的影响，提高了装配效率。
[0092]
3、引导式装配通过预设由工艺人员确定的合理工艺组对顺序程序运行实现，工人无需看图，并且杜绝了现场工人随意更改工艺顺序的问题，保证了产品质量的一致性。
[0093]
4、引导式组对方法内置程序自动优化算法，保证组对引导的精度能够持续优化提升，提升产品质量。
[0094]
5、采用的全自动激准测量的方式对于人工装配上件的重复定位精度要求不高，能
够适应人机交互操作的柔性要求。
[0095]
综上，本发明实施例采用激光传感器、交互显示器及编程控制系统，实现了快速、简易、直观的组对引导，交互屏实时测量，实时显示修正值等功能能够极大提高组对效率；采用基于图纸和工艺信息的程序预设，能够收集装配前，装配中，装配后的组对状态，并对状态的应用进行指导，包括装配调整量，焊后变形量，优化及反变形量等确保装配的质量稳定、提升的实现；采用预设次数例如4次组对前后数据为测量基准的优化算法，确保单批次产品组对质量的稳定，以及长周期产品组对质量的提升。
[0096]
图5示意性示出了本发明一实施例中用于工件装配的方法的流程示意图。如图5所示，在本发明实施例中，提供了一种用于工件装配的方法，工件包括第一待装配工件和第二待装配工件，第一待装配工件和第二待装配工件初装配放置于工装台上，第一待装配工件上设置有轴套，工装台在竖直方向上设置有至少两个定位板，定位板上设置有轴孔，轴套穿入轴孔以实现第一待装配工件与工装台的固定，以该方法应用于处理器为例进行说明，该方法可以包括：
[0097]
步骤s502，获取激光传感器在从初始位置沿着工装台移动时检测到的工装参考点的位置，其中工装参考点为定位板与工装台的交界点。
[0098]
步骤s504，基于预存储的工装参考点与轴套中心的相对距离、轴套中心与待焊点的相对距离，根据工装参考点的位置确定待焊点的位置。
[0099]
步骤s506，控制激光传感器移动至待焊点的位置。
[0100]
步骤s508，获取激光传感器检测到的第一待装配工件与第二待装配工件之间的第一相对距离和第一夹角。
[0101]
步骤s510，将第一相对距离与预设相对距离、第一夹角与预设夹角进行比较，以得到距离差值和角度差值。
[0102]
步骤s512，根据距离差值和角度差值调整第一待装配工件与第二待装配工件之间的相对距离和夹角，以完成第一待装配工件与第二待装配工件在待焊点的精装配，以便对待焊点进行点焊作业。
[0103]
上述技术方案，通过可移动的激光传感器检测工装参考点的位置，基于预存储的工装参考点与轴套中心的相对距离、轴套中心与待焊点的相对距离，根据工装参考点的位置确定待焊点的位置，激光传感器在得到待焊点的位置之后，控制激光传感器移动至待焊点的位置并获取第一待装配工件与第二待装配工件的装配状态，即第一待装配工件与第二待装配工件之间的第一相对距离和第一夹角，从而分别与预设相对距离、预设夹角进行比较，以调整第一待装配工件与第二待装配工件之间的相对距离和夹角，实现该待焊点的精装配，以便后续对该待焊点进行点焊作业。上述技术方案无需人工测量和划线，不需要依赖于人工经验，减少了人为因素的影响，解放了人力，还可以保证工件的装配精度，提高了工件的装配效率，保证了工件质量的一致性。
[0104]
在一个实施例中，基于预存储的工装参考点与轴套中心的相对距离、轴套中心与待焊点的相对距离，根据工装参考点的位置确定待焊点的位置，包括：基于预存储的工装参考点与轴套中心的相对距离，根据工装参考点的位置确定轴套中心的位置；基于预存储的轴套中心与待焊点的相对距离，根据轴套中心的位置确定待焊点的位置。
[0105]
在一个实施例中，第一待装配工件包括腹板，第二待装配工件包括盖板，相对距离
包括盖板的边缘至腹板的距离，预设夹角包括90度。
[0106]
在一个实施例中，用于工件装配的方法还包括：在完成第一待装配工件与第二待装配工件在待焊点的精装配之后，获取激光传感器在待焊点处检测到的第一待装配工件与第二待装配工件之间的第二相对距离和第二夹角，其中第二相对距离与预设相对距离的偏差小于或等于第一预设距离偏差，第二夹角与预设夹角的偏差小于或等于第一预设角度偏差；在完成待焊点的点焊作业后，获取激光传感器在待焊点处检测到的第一待装配工件与第二待装配工件之间的第三相对距离和第三夹角；确定第二相对距离与第三相对距离之间的距离偏差、第二夹角与第三夹角之间的角度偏差；对连续预设数量的待焊点对应的距离偏差和角度偏差分别求平均值，以得到平均距离偏差和平均角度偏差；根据平均距离偏差和平均角度偏差确定待焊点对应的第一待装配工件与第二待装配工件之间的预设相对距离和预设夹角的调整策略。
[0107]
在一个实施例中，根据平均距离偏差和平均角度偏差确定待焊点对应的第一待装配工件与第二待装配工件之间的预设相对距离和预设夹角的调整策略，包括：平均距离偏差小于或等于第二预设距离偏差且平均角度偏差小于或等于第二预设角度偏差的情况下，确定预设相对距离和预设夹角保持不变。
[0108]
在一个实施例中，根据平均距离偏差和平均角度偏差确定待焊点对应的第一待装配工件与第二待装配工件之间的预设相对距离和预设夹角的调整策略，包括：平均距离偏差大于第二预设距离偏差和/或平均角度偏差大于第二预设角度偏差的情况下，在预设相对距离的基础上加上平均距离偏差和/或在预设夹角的基础上加上平均角度偏差。
[0109]
在一个实施例中，待焊点的数量为多个，多个待焊点的点焊作业顺序预先设置并存储。
[0110]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0111]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0112]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0113]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一
个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0114]
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
[0115]
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。存储器是计算机可读介质的示例。
[0116]
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
[0117]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0118]
以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。

技术特征：
1.一种用于工件装配的装置，其特征在于，所述工件包括第一待装配工件和第二待装配工件，所述第一待装配工件和所述第二待装配工件初装配放置于工装台上，所述第一待装配工件上设置有轴套，所述工装台在竖直方向上设置有至少两个定位板，所述定位板上设置有轴孔，所述轴套穿入所述轴孔以实现所述第一待装配工件与所述工装台的固定，所述装置包括：激光传感器，搭载于移动机构上；以及处理器，被配置成：获取所述激光传感器在从初始位置沿着所述工装台移动时检测到的工装参考点的位置，其中所述工装参考点为所述定位板与所述工装台的交界点；基于预存储的所述工装参考点与所述轴套中心的相对距离、所述轴套中心与待焊点的相对距离，根据所述工装参考点的位置确定所述待焊点的位置；控制所述激光传感器移动至所述待焊点的位置；获取所述激光传感器检测到的所述第一待装配工件与所述第二待装配工件之间的第一相对距离和第一夹角；将所述第一相对距离与预设相对距离、所述第一夹角与预设夹角进行比较，以得到距离差值和角度差值；根据所述距离差值和所述角度差值调整所述第一待装配工件与所述第二待装配工件之间的相对距离和夹角，以完成所述第一待装配工件与所述第二待装配工件在所述待焊点的精装配，以便对所述待焊点进行点焊作业。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器被配置成基于预存储的所述工装参考点与所述轴套中心的相对距离、所述轴套中心与待焊点的相对距离，根据所述工装参考点的位置确定所述待焊点的位置，包括：所述处理器被配置成：基于预存储的所述工装参考点与所述轴套中心的相对距离，根据所述工装参考点的位置确定所述轴套中心的位置；基于预存储的所述轴套中心与所述待焊点的相对距离，根据所述轴套中心的位置确定所述待焊点的位置。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：显示屏，用于展示所述距离差值和/或所述角度差值和/或所述相对距离和/或所述夹角。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一待装配工件包括腹板，所述第二待装配工件包括盖板，所述相对距离包括所述盖板的边缘至所述腹板的距离，所述预设夹角包括90度。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器还被配置成：在完成所述第一待装配工件与所述第二待装配工件在所述待焊点的精装配之后，获取所述激光传感器在所述待焊点处检测到的所述第一待装配工件与所述第二待装配工件之间的第二相对距离和第二夹角，其中所述第二相对距离与所述预设相对距离的偏差小于或等于第一预设距离偏差，所述第二夹角与所述预设夹角的偏差小于或等于第一预设角度偏差；在完成所述待焊点的点焊作业后，获取所述激光传感器在所述待焊点处检测到的所述
第一待装配工件与所述第二待装配工件之间的第三相对距离和第三夹角；确定所述第二相对距离与所述第三相对距离之间的距离偏差、所述第二夹角与所述第三夹角之间的角度偏差；对连续预设数量的所述待焊点对应的所述距离偏差和所述角度偏差分别求平均值，以得到平均距离偏差和平均角度偏差；根据所述平均距离偏差和所述平均角度偏差确定所述待焊点对应的所述第一待装配工件与所述第二待装配工件之间的预设相对距离和预设夹角的调整策略。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理器还被配置成根据所述平均距离偏差和所述平均角度偏差确定所述待焊点对应的所述第一待装配工件与所述第二待装配工件之间的预设相对距离和预设夹角的调整策略，包括：所述处理器被配置成：所述平均距离偏差小于或等于第二预设距离偏差且所述平均角度偏差小于或等于第二预设角度偏差的情况下，确定所述预设相对距离和所述预设夹角保持不变。7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理器还被配置成根据所述平均距离偏差和所述平均角度偏差确定所述待焊点对应的所述第一待装配工件与所述第二待装配工件之间的预设相对距离和预设夹角的调整策略，包括：所述处理器被配置成：所述平均距离偏差大于第二预设距离偏差和/或所述平均角度偏差大于第二预设角度偏差的情况下，在所述预设相对距离的基础上加上所述平均距离偏差和/或在所述预设夹角的基础上加上所述平均角度偏差。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述待焊点的数量为多个，多个所述待焊点的点焊作业顺序预先设置并存储。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述移动机构的数量为多个。10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述移动机构包括机械手臂。11.一种用于工件装配的方法，其特征在于，所述工件包括第一待装配工件和第二待装配工件，所述第一待装配工件和所述第二待装配工件初装配放置于工装台上，所述第一待装配工件上设置有轴套，所述工装台在竖直方向上设置有至少两个定位板，所述定位板上设置有轴孔，所述轴套穿入所述轴孔以实现所述第一待装配工件与所述工装台的固定，所述方法包括：获取激光传感器在从初始位置沿着所述工装台移动时检测到的工装参考点的位置，其中所述工装参考点为所述定位板与所述工装台的交界点；基于预存储的所述工装参考点与所述轴套中心的相对距离、所述轴套中心与待焊点的相对距离，根据所述工装参考点的位置确定所述待焊点的位置；控制所述激光传感器移动至所述待焊点的位置；获取所述激光传感器检测到的所述第一待装配工件与所述第二待装配工件之间的第一相对距离和第一夹角；将所述第一相对距离与预设相对距离、所述第一夹角与预设夹角进行比较，以得到距离差值和角度差值；根据所述距离差值和所述角度差值调整所述第一待装配工件与所述第二待装配工件之间的相对距离和夹角，以完成所述第一待装配工件与所述第二待装配工件在所述待焊点的精装配，以便对所述待焊点进行点焊作业。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述基于预存储的所述工装参考点与所述轴套中心的相对距离、所述轴套中心与待焊点的相对距离，根据所述工装参考点的位置确定所述待焊点的位置，包括：基于预存储的所述工装参考点与所述轴套中心的相对距离，根据所述工装参考点的位置确定所述轴套中心的位置；基于预存储的所述轴套中心与所述待焊点的相对距离，根据所述轴套中心的位置确定所述待焊点的位置。13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一待装配工件包括腹板，所述第二待装配工件包括盖板，所述相对距离包括所述盖板的边缘至所述腹板的距离，所述预设夹角包括90度。14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在完成所述第一待装配工件与所述第二待装配工件在所述待焊点的精装配之后，获取所述激光传感器在所述待焊点处检测到的所述第一待装配工件与所述第二待装配工件之间的第二相对距离和第二夹角，其中所述第二相对距离与所述预设相对距离的偏差小于或等于第一预设距离偏差，所述第二夹角与所述预设夹角的偏差小于或等于第一预设角度偏差；在完成所述待焊点的点焊作业后，获取所述激光传感器在所述待焊点处检测到的所述第一待装配工件与所述第二待装配工件之间的第三相对距离和第三夹角；确定所述第二相对距离与所述第三相对距离之间的距离偏差、所述第二夹角与所述第三夹角之间的角度偏差；对连续预设数量的所述待焊点对应的所述距离偏差和所述角度偏差分别求平均值，以得到平均距离偏差和平均角度偏差；根据所述平均距离偏差和所述平均角度偏差确定所述待焊点对应的所述第一待装配工件与所述第二待装配工件之间的预设相对距离和预设夹角的调整策略。15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述根据所述平均距离偏差和所述平均角度偏差确定所述待焊点对应的所述第一待装配工件与所述第二待装配工件之间的预设相对距离和预设夹角的调整策略，包括：所述平均距离偏差小于或等于第二预设距离偏差且所述平均角度偏差小于或等于第二预设角度偏差的情况下，确定所述预设相对距离和所述预设夹角保持不变。16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述根据所述平均距离偏差和所述平均角度偏差确定所述待焊点对应的所述第一待装配工件与所述第二待装配工件之间的预设相对距离和预设夹角的调整策略，包括：所述平均距离偏差大于第二预设距离偏差和/或所述平均角度偏差大于第二预设角度偏差的情况下，在所述预设相对距离的基础上加上所述平均距离偏差和/或在所述预设夹角的基础上加上所述平均角度偏差。17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述待焊点的数量为多个，多个所述待焊点的点焊作业顺序预先设置并存储。

技术总结
本发明实施例提供一种用于工件装配的装置及方法，属于工程机械领域。装置包括：激光传感器；处理器，被配置成：获取激光传感器检测到的工装参考点的位置；基于预存储的工装参考点与轴套中心的相对距离、轴套中心与待焊点的相对距离，根据工装参考点的位置确定待焊点的位置；控制激光传感器移动至待焊点的位置；获取激光传感器检测到的第一待装配工件与第二待装配工件之间的第一相对距离和第一夹角；将第一相对距离与预设相对距离、第一夹角与预设夹角进行比较，以得到距离差值和角度差值；根据距离差值和角度差值调整第一待装配工件与第二待装配工件之间的相对距离和夹角，以完成精装配，以便对待焊点进行点焊作业。本发明可以提高工件装配效率。提高工件装配效率。提高工件装配效率。


技术研发人员：黄建兵 贾小磊 江亚平 倪川皓 陈林
受保护的技术使用者：中联重科股份有限公司
技术研发日：2022.03.18
技术公布日：2023/9/22