CN101409077B - 自动矫正方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动矫正方法，包括步骤：测量待测物同一表面上第一点和第二点相对于基准面的高度H1和H2；分别比较H1、H2与标准值的差别，并比较H1和H2之间的差别，如果任意一种或两种以上差别超出误差范围，则算出修正值；依据该修正值控制机械手机构和夹具机构对第二点开始进行矫正调节，当第二点调节到一定的位置，待测物被移动到第一点，对第一点重新进行测量相对于基准面的高度H1′，并计算出H1′与标准值的差值ΔH1′再对待测物的第一点进行ΔH1′的矫正调节。本发明还公开了一种自动矫正装置，包括测量机构、夹具机构、机械手机构及控制模块。本发明自动矫正方法及装置，能自动、高效地对被测工件进行精确矫正，明显降低了劳动强度和成本。

Description

自动矫正方法及装置

【技术领域】

本发明涉及工件矫正技术领域，尤其涉及一种自动矫正方法及装置。

【背景技术】

随着硬盘技术的飞速发展，对硬盘驱动架的精度要求越来越高，而在生产或加工过程中经常会造成硬盘驱动架的微量变形，这些微量变形严重影响硬盘驱动架的使用性能。目前常采用手工矫正的方法进行矫形，但是手工矫形工作强度高，效率低下，且矫正质量差。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种自动矫正方法，能自动、高效地对被测工件进行精确矫正。为此，还需要提供一种自动矫正装置。

为了解决上述技术问题，本发明自动矫正方法，包括如下步骤：

测量待测物同一表面上第一点和第二点相对于基准面的高度H1和H2；

分别比较H1、H2与标准值的差别，并比较H1和H2之间的差别，如果任意一种或两种以上差别超出误差范围，则算出修正值；依据该修正值控制机械手机构和夹具机构对第二点开始进行往上或往下的矫正调节，当第二点调节到一定的位置，待测物被移动到第一点，对第一点重新进行测量相对于基准面的高度H1′，并计算出H1′与标准值的差值ΔH1′，再对待测物的第一点进行ΔH1′的往上或往下矫正调节。

所述修正值M的计算公式为：M＝K*(H1-H2)+H2′，其中，M为修正值，K为小于1的系数，K*(H1-H2)为修正常数，H2′为调节第二点时的实时测量值。当K＝1时，M即为第一点的值。

所述测量待测物同一表面上第一点和第二点相对于基准面的高度H1和H2，包括如下步骤：

发射激光；

通过接收没有被待测物遮挡的光线，分别测量在待测物同一表面上选取的第一点和第二点相对于基准面的高度H1和H2。

优选的，采用激光测量仪或CCD(Charge Couple Device，电荷耦合器件)测量仪对待测物同一表面上的两点相对于基准面的高度进行测量。

优选的，所述测量待测物同一表面上第一点和第二点相对于基准面的高度H1和H2之前还包括：测量标准件同一表面上两点相对于基准面的高度，并将该标准数值传送给下位机，用于与所述待测物上两点的高度H1和H2作比较。

一种自动矫正装置，包括测量机构、夹具机构、机械手机构及控制模块，

所述测量机构包括激光测量仪，用于测量待测物表面不同点相对于基准面的高度H；

所述夹具机构包括夹具、滑块、滑块推动气缸、挡板，所述夹具设于滑块上，滑块推动气缸与该滑块连接，用于驱动该滑块，挡板设于夹具一侧的U型件上，用于卡住待测物；

所述机械手机构包括钩爪、马达、丝杆驱动器，所述丝杆驱动器的一端与马达连接，另一端与钩爪连接，该丝杆驱动器在马达的驱动下带动钩爪对待测物进行上下矫正调节；

所述控制模块，与测量机构、夹具机构及机械手机构相连接，用于根据测量机构的数据计算出修正值，所述控制模块依据所述修正值控制机械手机构和夹具机构对待测物进行矫正调节，进行矫正调节时，所述丝杆驱动器在所述马达的驱动下带动所述钩爪对待测物的第二点进行修正值大小的往上或往下矫正调节，所述钩爪的头部设有卡嘴，用于夹住所述待测物，调节完所述第二点，在所述滑块推动气缸的驱动下，所述待测物被移动到所述第一点，所述测量机构对所述第一点重新测量相对于基准面的高度H1’，并算出H1’与标准值的差值ΔH1’，此时，所述挡板伸出，使所述待测物在所述第一点旁边的部位卡入所述挡板的卡槽中，所述丝杆驱动器在所述马达的驱动下带动所述钩爪对所述待测物的第一点进行ΔH1’的往上或往下矫正调节。

所述机械手机构还包括钩爪开合驱动气缸、机械手第一滑块及机械手第二滑块，所述钩爪包括第一钩爪、第二钩爪，所述钩爪开合驱动气缸的一端与机械手第一滑块连接，另一端与机械手第二滑块连接，该机械手第一滑块与第一钩爪连接，该机械手第二滑块与第二钩爪连接，该第一钩爪、第二钩爪在钩爪开合驱动气缸的驱动下进行开合动作，使第一钩爪和第二钩爪对待测物两侧均夹住，并同时对该待测物进行矫正调节，保证了矫正时施力的平衡。

所述夹具机构还包括压紧气缸，用于压紧待测物，使待测物被矫正时，位置固定。

所述修正值的计算公式为：M＝K*(H1-H2)+H2′，其中，M为修正值，K为小于1的系数，H2′为调节第二点时的实时测量值。

所述测量机构、夹具机构和机械手机构设于同一基板上。

本发明自动矫正方法及装置，通过高精度测量和高精度步进马达实现对被测工件的自动矫正调节，快速、准确、高效，且使劳动强度和成本明显降低。

【附图说明】

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明举例的待测物结构示意图；

图2是本发明激光测量仪与待测物的位置示意图；

图3是本发明标准值和实际测量值的仿真直线图；

图4是本发明自动矫正装置的结构示意图；

图5是本发明自动矫正装置的爆炸图；

图6是本发明自动矫正装置的夹具机构的结构示意图；

图7是本发明自动矫正装置的夹具机构的爆炸图；

图8是本发明自动矫正装置的机械手机构的结构示意图；

图9是本发明自动矫正装置的机械手机构的爆炸图；

图10是本发明自动矫正方法的自动程序流程图。

【具体实施方式】

本发明的主要原理是采用高精度激光测量仪(或CCD测量仪)进行非接触式测量，结合高精度的步进马达和机械手机构实现对待测物的自动矫正调节。

如图1所示，待测物1以硬盘驱动架为例，其有上悬臂11、中悬臂12和下悬臂13。这三个悬臂架上用于安装读写硬盘的磁头，硬盘的磁盘在相邻悬臂之间的空间内旋转。目前磁盘的转速已经由以前的7000多转/分钟上升到了12000-15000转/分钟，对悬臂的平行度提出了更高的要求，悬臂不能有大的偏角，否则容易对高速旋转下的磁盘产生损伤。因此在出厂前需要对悬臂的平行度进行精密检测，如果悬臂的平行度不符合要求，就应对其进行矫正调节。

精密测量硬盘驱动架悬臂的平行度，是进行准确矫正调节的前提，本发明自动矫正方法中，对待测物的测量可采用高精度激光测量仪或CCD测量仪，采用激光测量仪的测量原理如下：

如图2所示，激光测量仪2包含激光发射头21和激光接收头22，待测物1硬盘驱动架放置在激光发射头21和激光接收头22之间。三个悬臂表面平整，理想状态下，三个悬臂与基准面3平行，激光束平行于基准面3发射。在激光束照射后，激光接收头22接收没有被基准面3及三个悬臂遮挡的光线，根据遮挡光线的边沿可测出悬臂表面相对于基准面3的高度，即图2所示的y1、y2、y3、y4。以上悬臂11的上表面为例(见图1)，如果其与基准面不平行，那么在上悬臂11的上表面选取的第一点111和第二点112就不会在同一个高度。当激光束发出时，如果第一点111和第二点112相对于基准面的高度H1和H2与标准值的差别、以及H1和H2之间的差别超出误差范围，则需根据标准值和实际测量值作一条仿真直线(见图3)，并依据该仿真直线算出系数K的大小，该系数K是选取测量的第一点和第二点之间的距离比上硬盘驱动架悬臂的长度的比值，即K＝(H1-H2)/H1，因此K为小于1的系数。然后，依据修正常数＝K*(H1-H2)的计算公式算出修正常数，并根据修正值M＝K*(H1-H2)+H2′的计算公式算出修正值M。

算出上述修正值M后，对第一点、第二点的位置通过机械手机构和夹具机构的相互作用进行修正值M大小的自动矫正调节。

上述基准面3通过先做一个标准件获得。按照上述方法，可以在测量待测物同一表面上第一点和第二点相对于基准面的高度H1和H2之前，测量标准件同一表面上两点的标准值，并将该数值传送给下位机，用于与待测物上两点的高度H1和H2作比较。下位机可选用单片机或可编过程控制器(PLC)。

如图4、5所示，本发明自动矫正装置4，包括测量机构、夹具机构5、机械手机构6及控制模块，

测量机构包括激光测量仪2，用于测量待测物1表面不同点相对于基准面的高度H；

如图6、7所示，夹具机构5包括夹具51、滑块52、滑块推动气缸53、挡板54。夹具51设于滑块52上，滑块推动气缸53与该滑块52连接，用于驱动该滑块52。挡板54设于夹具51一侧的U型件55上，该挡板54上设有卡槽57，用于卡住待测物1。

如图8、9所示，机械手机构6包括钩爪61、马达62、丝杆驱动器63。丝杆驱动器63的一端与马达62连接，另一端与钩爪61连接，该丝杆驱动器63在马达62的驱动下带动钩爪61对待测物1进行上下矫正调节。

所述控制模块，与测量机构、夹具机构5及机械手机构6相连接，用于根据测量机构的数据计算出修正值，并依据该修正值控制机械手机构6和夹具机构5对待测物1进行矫正调节。

在本发明的一实施例中，自动矫正装置4的测量机构、夹具机构5、机械手机构6设于同一基板41上(见图4)，基板41设于机架42上。测量机构还包括显示器43，用于显示测得的数据。激光测量仪2包含激光发射头21、激光接收头22。夹具机构5还包括压紧气缸56，用于压紧待测物1。进行测量时，先将待测物1放置于定位的夹具51上，并用压紧气缸56压紧待测物1，使待测物1在测量及后面的矫正过程中，位置固定。接着，激光发射头21向待测物1发出激光，激光接收头22接收没有被待测物1遮挡的光线，滑块推动气缸53驱动滑块52载着待测物1移动，使激光接收头22测量出待测物1同一表面上第一点111和第二点112相对于基准面的高度H1和H2，该H1和H2的数值被输入控制模块，控制模块依据M＝K*(H1-H2)+H2′的计算公式算出修正值M，并依据该修正值控制机械手机构和夹具机构对待测物进行矫正调节。进行矫正调节时，丝杆驱动器63在马达62的驱动下带动钩爪61对待测物1的第二点112进行修正值M大小的往上或往下矫正调节，钩爪61的头部设有卡嘴613，用于夹住待测物1，调节完第二点112，在滑块推动气缸53的驱动下，待测物1被移动到第一点111，测量机构对第一点111重新测量相对于基准面的高度H1’，并算出H1’与标准值的差值ΔH1’，此时，挡板54伸出，使待测物1第一点111旁边的部位卡入挡板54的卡槽57中，丝杆驱动器63在马达62的驱动下带动钩爪61对待测物1的第一点111进行ΔH1’的往上或往下矫正调节，挡板54为钩爪61进行矫正的施力起固定支撑作用，有利于作用力的平衡。挡板54的材质可选用玻璃丝布板或不锈钢。

在本发明的另一实施例中，自动矫正装置4的机械手机构6还包括钩爪开合驱动气缸64、机械手第一滑块65及机械手第二滑块66，钩爪61包括第一钩爪611、第二钩爪612，钩爪开合驱动气缸64的一端与机械手第一滑块65连接，另一端与机械手第二滑块66连接，该机械手第一滑块65与第一钩爪611连接，该机械手第二滑块66与第二钩爪612连接，该第一钩爪611、第二钩爪612在钩爪开合驱动气缸64的驱动下进行开合动作，使第一钩爪611和第二钩爪612通过卡嘴613对待测物1两侧均夹住，并同时对该待测物1进行矫正调节，保证了矫正时施力的平衡。此外，当矫正对象为硬盘驱动架的三悬臂时，保证了第一钩爪611和第二钩爪612通过开合动作完成三个悬臂的矫正调节。

应用本发明的自动矫正装置对待测物进行矫正调节时，具体实施步骤如下(见图10)：

1)将标准件Master置于夹具51上，并用压紧气缸压56压紧该标准件Master。

2)滑块推动气缸53驱动滑块52载着标准件Master前后移动，测量机构的激光测量仪2自动测出两点的MASTER的标准值，并在显示器43界面上显示。

3)取下标准件Master，将步骤2)测得的标准件Master的值存在计算机中，并将电机的位置参数传到下位机，电机走到自动作货位置。

4)将待测物1置于夹具51上，用压紧气缸56压紧待测物，当有货传感器检测到夹具51上有待测物1时，即进入下面的测量步骤。

5)滑块推动气缸53驱动滑块52载着待测物1移动，激光测量仪2测量待测物1同一表面上第一点111和第二点112相对于基准面的高度H1和H2，并将该H1和H2的数值输入控制模块。

6)如果测量值H1、H2与产品的标准值比较，不满足误差要求，则由控制模块按M＝K*(H1-H2)+H2′的计算公式算出修正值M，然后控制模块控制机械手机构6对第二点112开始进行调节，调节第二点时，丝杆驱动器63在马达62的驱动下带动钩爪61上下活动，第一钩爪611、第二钩爪612在钩爪开合驱动气缸64的驱动下进行开合动作，使第一钩爪611和第二钩爪612通过卡嘴613对待测物1两侧均夹住，并在马达62控制的丝杆驱动器63的带动下由第一钩爪611和第二钩爪612对待测物1的第二点112进行修正值M大小的往上或往下矫正调节，当第二点112调节到一定的位置后，第一钩爪611和第二钩爪612打开，待测物1在滑块推动气缸53的驱动下被移动到第一点111，测量机构对第一点111重新测量相对于基准面的高度H1’，并算出H1’与标准值的差值ΔH1’，此时，挡板54伸出，使待测物1第一点111旁边的部位卡入挡板54的卡槽57中，丝杆驱动器63在马62的驱动下带动钩爪61对待测物1的第一点611进行ΔH1’的往上或往下矫正调节。

7)调好后，压紧气缸56抬起，然后再压紧，重新测量第一、二点，不合格按重作按钮。

8)合格取下待测物1。

9)重复步骤4～8，测量和矫正调节另一个待测物。

以上步骤除放货和取货外，皆由过程控制自动完成，其流程图如图10所示。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种自动矫正方法，其特征在于，包括如下步骤：

测量待测物同一表面上第一点和第二点相对于基准面的高度H1和H2；

分别比较H1、H2与标准值的差别，并比较H1和H2之间的差别，如果任意一种或两种以上差别超出误差范围，则算出修正值；

依据该修正值控制机械手机构和夹具机构对第二点开始进行往上或往下的矫正调节，当第二点调节到一定的位置，待测物被移动到第一点，对第一点重新进行测量相对于基准面的高度H1′，并计算出H1′与标准值的差值ΔH1′，再对待测物的第一点进行ΔH1′的往上或往下矫正调节。

2.根据权利要求1所述的自动矫正方法，其特征在于，所述修正值的计算公式为：M＝K*(H1-H2)+H2′，其中，M为修正值，K为小于1的系数，H2′为调节第二点时的实时测量值。

3.根据权利要求1所述的自动矫正方法，其特征在于，所述测量待测物同一表面上第一点和第二点相对于基准面的高度H1和H2，包括如下步骤：

发射激光；

通过接收没有被待测物遮挡的光线，分别测量在待测物同一表面上选取的第一点和第二点相对于基准面的高度H1和H2。

4.根据权利要求3所述的自动矫正方法，其特征在于，采用激光测量仪或CCD测量仪对待测物同一表面上的两点相对于基准面的高度进行测量。

5.根据权利要求1或2所述的自动矫正方法，其特征在于，所述测量待测物同一表面上第一点和第二点相对于基准面的高度H1和H2之前还包括：测量标准件同一表面上两点相对于基准面的高度，并将该标准数值传送给下位机，用于与所述待测物上两点的高度H1和H2作比较。

6.一种自动矫正装置，其特征在于，包括测量机构、夹具机构、机械手机构及控制模块，

所述测量机构包括激光测量仪，用于测量待测物表面第一点和第二点相对于基准面的高度H1和H2；

所述夹具机构包括夹具、滑块、滑块推动气缸、挡板，所述夹具设于滑块上，滑块推动气缸与该滑块连接，用于驱动该滑块，挡板设于夹具一侧的U型件上，用于卡住待测物；

所述机械手机构包括钩爪、马达、丝杆驱动器，所述丝杆驱动器的一端与马达连接，另一端与钩爪连接，该丝杆驱动器在马达的驱动下带动钩爪对待测物进行上下矫正调节；

所述控制模块，与测量机构、夹具机构及机械手机构相连接，用于根据测量机构的数据计算出修正值，所述控制模块依据所述修正值控制机械手机构和夹具机构对待测物进行矫正调节，进行矫正调节时，所述丝杆驱动器在所述马达的驱动下带动所述钩爪对待测物的第二点进行修正值大小的往上或往下矫正调节，所述钩爪的头部设有卡嘴，用于夹住所述待测物，调节完所述第二点，在所述滑块推动气缸的驱动下，所述待测物被移动到所述第一点，所述测量机构对所述第一点重新测量相对于基准面的高度H1’，并算出H1’与标准值的差值ΔH1’，此时，所述挡板伸出，使所述待测物在所述第一点旁边的部位卡入所述挡板的卡槽中，所述丝杆驱动器在所述马达的驱动下带动所述钩爪对所述待测物的第一点进行ΔH1’的往上或往下矫正调节。

7.根据权利要求6所述的自动矫正装置，其特征在于，所述机械手机构还包括钩爪开合驱动气缸、机械手第一滑块及机械手第二滑块，所述钩爪包括第一钩爪、第二钩爪，所述钩爪开合驱动气缸的一端与机械手第一滑块连接，另一端与机械手第二滑块连接，该机械手第一滑块与第一钩爪连接，该机械手第二滑块与第二钩爪连接，该第一钩爪、第二钩爪在钩爪开合驱动气缸的驱动下进行开合动作。

8.根据权利要求6所述的自动矫正装置，其特征在于，所述夹具机构还包括压紧气缸，用于压紧待测物。

9.根据权利要求6所述的自动矫正装置，其特征在于，所述修正值的计算公式为：M＝K*(H1-H2)+H2′，其中，M为修正值，K为小于1的系数，H2′为调节第二点时的实时测量值。

10.根据权利要求6所述的自动矫正装置，其特征在于，所述测量机构、夹具机构和机械手机构设于同一基板上。

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